Formula za emf kroz magnetski tok. Priroda magnetizma: magnetski tok, definicija, svojstva, opće karakteristike

Ako električna struja, kao što su pokazali Oerstedovi pokusi, stvara magnetsko polje, ne bi li onda magnetsko polje moglo izazvati električnu struju u vodiču? Mnogi su znanstvenici uz pomoć eksperimenata pokušavali pronaći odgovor na ovo pitanje, no Michael Faraday (1791. - 1867.) prvi je riješio ovaj problem.
Godine 1831. Faraday je otkrio da električna struja nastaje u zatvorenom vodljivom krugu kada se mijenja magnetsko polje. Ova struja se zvala indukcijska struja.
Indukcijska struja u zavojnici od metalne žice nastaje kada se magnet gurne u zavojnicu i kada se magnet izvuče iz zavojnice (sl. 192),

a također i pri promjeni jakosti struje u drugom svitku čije magnetsko polje prodire kroz prvi svitak (si. 193).

Pojava pojave električne struje u zatvorenom provodnom strujnom krugu s promjenama magnetskog polja koje prodire u strujni krug naziva se elektromagnetska indukcija.
Pojava električne struje u zatvorenom krugu s promjenama magnetskog polja koje prodire u krug ukazuje na djelovanje vanjskih sila neelektrostatske prirode u krugu ili pojavu Indukcija emf. Kvantitativni opis pojave elektromagnetska indukcija dana je na temelju uspostavljanja veze između inducirane emf i fizikalne veličine tzv magnetski tok.
Magnetski tok. Za ravni krug koji se nalazi u jednoličnom magnetskom polju (sl. 194) magnetski tok F kroz površinu S naziva se veličina jednaka umnošku veličine vektora magnetske indukcije i površine S i kosinus kuta između vektora i normale na površinu:

Lenzovo pravilo. Iskustvo pokazuje da smjer inducirane struje u strujnom krugu ovisi o tome hoće li se magnetski tok koji prolazi kroz strujni krug povećati ili opasti, kao i o smjeru vektora indukcije magnetskog polja u odnosu na strujni krug. Opće pravilo, koji omogućuje određivanje smjera indukcijske struje u krugu, uspostavio je 1833. E. X. Lenz.
Lenzovo pravilo može se jasno pokazati korištenjem laganog aluminijskog prstena (slika 195).

Iskustvo pokazuje da kada se uvede trajni magnet, prsten se odbija od njega, a kada se izvadi, privlači ga magnet. Rezultat pokusa ne ovisi o polaritetu magneta.
Odbijanje i privlačenje čvrstog prstena objašnjava se pojavom indukcijske struje u prstenu pri promjeni magnetskog toka kroz prsten i utjecajem magnetskog polja na indukcijsku struju. Očito je da kada se magnet gurne u prsten, indukcijska struja u njemu ima takav smjer da se magnetsko polje koje stvara ta struja suprotstavlja vanjskom magnetskom polju, a kada se magnet izvuče, indukcijska struja u njemu ima takav smjer da se vektor indukcije njegovog magnetskog polja podudara po smjeru s vektorom indukcije vanjskog polja.
Opća formulacija Lenzova pravila: inducirana struja koja nastaje u zatvorenom krugu ima takav smjer da magnetski tok koji stvara kroz područje ograničeno krugom nastoji kompenzirati promjenu magnetskog toka koja uzrokuje ovu struju.
Zakon elektromagnetske indukcije. Eksperimentalno istraživanje ovisnosti inducirane emf o promjenama magnetskog toka dovelo je do uspostave zakon elektromagnetske indukcije: Inducirana emf u zatvorenoj petlji proporcionalna je brzini promjene magnetskog toka kroz površinu omeđenu petljom.
U SI je jedinica magnetskog toka odabrana tako da je koeficijent proporcionalnosti između inducirane emf i promjene magnetskog toka jednak jedinici. pri čemu zakon elektromagnetske indukcije formulira se na sljedeći način: inducirana emf u zatvorenoj petlji jednaka je modulu brzine promjene magnetskog toka kroz površinu ograničenu petljom:

Uzimajući u obzir Lenzovo pravilo, zakon elektromagnetske indukcije je napisan na sljedeći način:

EMF indukcije u zavojnici. Ako se u serijski spojenim krugovima događaju identične promjene magnetskog toka, tada je inducirana EMF u njima jednaka zbroju inducirane EMF u svakom od krugova. Stoga, kada se magnetski tok promijeni u zavojnici koja se sastoji od n identičnih zavoja žice, ukupna inducirana emf u n puta inducirana emf u jednom krugu:

Za jednoliko magnetsko polje, na temelju jednadžbe (54.1), slijedi da je njegova magnetska indukcija jednaka 1 T, ako je magnetski tok kroz krug s površinom od 1 m 2 jednak 1 Wb:

.

Vrtložno električno polje. Zakon elektromagnetske indukcije (54.3) iz poznate brzine promjene magnetskog toka omogućuje nam da pronađemo vrijednost inducirane emf u krugu i na poznato značenje električni otpor kruga, izračunati jakost struje u krugu. Međutim, fizičko značenje fenomena elektromagnetske indukcije ostaje neotkriveno. Razmotrimo ovaj fenomen detaljnije.

Pojava električne struje u zatvorenom strujnom krugu ukazuje na to da kada se promijeni magnetski tok koji prodire u krug, sile djeluju na slobodne električne naboje u krugu. Žica kruga je nepomična; slobodni električni naboji u njoj se mogu smatrati nepomičnim. Na stacionarne električne naboje može utjecati samo električno polje. Posljedično, sa svakom promjenom magnetskog polja u okolnom prostoru, pojavljuje se električno polje. Ovo električno polje pokreće slobodne električne naboje u krugu, stvarajući induktivnu električnu struju. Električno polje koje nastaje promjenom magnetskog polja naziva se vrtložno električno polje.

Rad sila vrtložnog električnog polja za pomicanje električnih naboja je rad vanjskih sila, izvora inducirane emf.

Vrtložno električno polje razlikuje se od elektrostatičkog polja po tome što nije povezano s električnim nabojima; njegove su linije napetosti zatvorene linije. Rad sila vrtložnog električnog polja kada se električni naboj giba po zatvorenoj liniji može biti različit od nule.

EMF indukcije u pokretnim vodičima. Fenomen elektromagnetske indukcije uočava se i u slučajevima kada se magnetsko polje ne mijenja tijekom vremena, ali se mijenja magnetski tok kroz krug zbog kretanja vodiča kruga u magnetskom polju. U ovom slučaju uzrok inducirane emf nije vrtložno električno polje, već Lorentzova sila.

MAGNETSKO POLJE

Magnetska interakcija pokretnih električnih naboja, prema konceptima teorije polja, objašnjava se na sljedeći način: svako kretanje električno punjenje stvara magnetsko polje u okolnom prostoru koje može djelovati na druge pokretne električne naboje.

B je fizikalna veličina koja je karakteristika sile magnetskog polja. Naziva se magnetska indukcija (ili indukcija magnetskog polja).

Magnetska indukcija- vektorska količina. Veličina vektora magnetske indukcije jednaka je omjeru najveće vrijednosti Amperove sile koja djeluje na ravni vodič s strujom prema jakosti struje u vodiču i njegovoj duljini:

Jedinica magnetske indukcije. U Međunarodnom sustavu jedinica jedinica magnetske indukcije uzima se kao indukcija magnetskog polja u kojem na svaki metar duljine vodiča sa strujom od 1 A djeluje maksimalna Amperova sila od 1 N. Ta se jedinica naziva tesla (skraćeno T), u čast istaknutog jugoslavenskog fizičara N. Tesle:

LORENTZOVA SILA

Gibanje vodiča sa strujom u magnetskom polju pokazuje da magnetsko polje djeluje na pokretne električne naboje. Na vodič djeluje Amperova sila F A = ​​​​IBlsin a, a Lorentzova sila djeluje na pokretni naboj:

Gdje a- kut između vektora B i v.

Gibanje nabijenih čestica u magnetskom polju. U jednoličnom magnetskom polju na nabijenu česticu koja se giba brzinom okomitom na linije indukcije magnetskog polja djeluje sila m, konstantna po veličini i usmjerena okomito na vektor brzine. Pod utjecajem magnetske sile čestica poprima ubrzanje čiji je modul jednak:

U jednoličnom magnetskom polju ova se čestica kreće kružno. Polumjer zakrivljenosti putanje po kojoj se čestica giba određuje se iz uvjeta iz kojeg slijedi,

Polumjer zakrivljenosti putanje je konstantna vrijednost, budući da sila okomita na vektor brzine mijenja samo svoj smjer, ali ne i veličinu. A to znači da je ta putanja kružnica.

Period ophoda čestice u jednoličnom magnetskom polju jednak je:

Posljednji izraz pokazuje da period revolucije čestice u jednoličnom magnetskom polju ne ovisi o brzini i polumjeru njezine putanje.

Ako je jakost električnog polja nula, tada je Lorentzova sila l jednaka magnetskoj sili m:

ELEKTROMAGNETSKA INDUKCIJA

Fenomen elektromagnetske indukcije otkrio je Faraday, koji je ustanovio da električna struja nastaje u zatvorenom vodljivom krugu pri svakoj promjeni magnetskog polja koje prodire u krug.

MAGNETSKI TOK

Magnetski tok F(fluks magnetske indukcije) kroz površinu područja S- vrijednost jednaka umnošku veličine vektora magnetske indukcije i površine S i kosinus kuta A između vektora i normale na površinu:

F=BScos

U SI jedinica magnetskog toka je 1 Weber (Wb) - magnetski tok kroz površinu od 1 m2 koja se nalazi okomito na smjer jednolikog magnetskog polja, čija je indukcija 1 T:

Elektromagnetska indukcija- pojava pojave električne struje u zatvorenom vodljivom krugu s bilo kojom promjenom magnetskog toka koji prodire u krug.

Nastajući u zatvorenoj petlji, inducirana struja ima takav smjer da njezino magnetsko polje djeluje suprotno promjeni magnetskog toka koja ga uzrokuje (Lenzovo pravilo).

ZAKON ELEKTROMAGNETSKE INDUKCIJE

Faradayevi pokusi pokazali su da je jakost inducirane struje I i u vodljivom krugu izravno proporcionalna brzini promjene broja linija magnetske indukcije koje prodiru kroz površinu omeđenu tim krugom.

Stoga je jakost indukcijske struje proporcionalna brzini promjene magnetskog toka kroz površinu omeđenu konturom:

Poznato je da ako se u krugu pojavi struja, to znači da vanjske sile djeluju na slobodne naboje vodiča. Rad ovih sila za pomicanje jediničnog naboja duž zatvorene petlje naziva se elektromotorna sila (EMS). Nađimo induciranu emf ε i.

Prema Ohmovom zakonu za zatvoreni krug

Kako R ne ovisi o , tada

Inducirana emf podudara se u smjeru s induciranom strujom, a ta je struja, u skladu s Lenzovim pravilom, usmjerena tako da magnetski tok koji stvara suprotstavlja promjeni vanjskog magnetskog toka.

Zakon elektromagnetske indukcije

Inducirana emf u zatvorenoj petlji jednaka je brzini promjene magnetskog toka koji prolazi kroz petlju uzetom sa suprotnim predznakom:

SAMOINDUKCIJA. INDUKTIVNOST

Iskustvo pokazuje da magnetski tok F povezan sa strujnim krugom izravno je proporcionalan struji u tom krugu:

F = L*I .

Induktivitet petlje L- koeficijent proporcionalnosti između struje koja prolazi kroz krug i magnetskog toka koji stvara.

Induktivitet vodiča ovisi o njegovom obliku, veličini i svojstvima okoline.

Samoindukcija- pojava pojave inducirane emf u krugu pri promjeni magnetskog toka uzrokovanoj promjenom struje koja prolazi kroz sam krug.

Samoindukcija je poseban slučaj elektromagnetske indukcije.

Induktivitet je veličina brojčano jednaka samoinduktivnoj emf koja se javlja u krugu kada se struja u njemu promijeni za jedan po jedinici vremena. U SI, jedinica induktiviteta se uzima kao induktivitet vodiča u kojem se, kada se jakost struje promijeni za 1 A u 1 s, javlja samoinduktivna emf od 1 V. Ova jedinica se naziva henry (H):

ENERGIJA MAGNETSKOG POLJA

Fenomen samoindukcije sličan je fenomenu inercije. Induktivitet ima istu ulogu pri promjeni struje kao masa pri promjeni brzine tijela. Analog brzine je struja.

To znači da se energija magnetskog polja struje može smatrati vrijednošću sličnom kinetičkoj energiji tijela:

Pretpostavimo da nakon odvajanja zavojnice od izvora struja u krugu opada s vremenom prema linearnom zakonu.

EMF samoindukcije u ovom slučaju ima konstantnu vrijednost:

gdje je I početna vrijednost struje, t je vremenski period tijekom kojeg jakost struje opada od I do 0.

Tijekom vremena t strujnim krugom prolazi električni naboj q = I cp t. Jer I cp = (I + 0)/2 = I/2, tada je q=It/2. Dakle, rad električne struje:

Ovaj rad se obavlja zahvaljujući energiji magnetskog polja zavojnice. Tako opet dobivamo:

Primjer. Odredite energiju magnetskog polja zavojnice u kojoj je pri struji od 7,5 A magnetski tok 2,3 * 10 -3 Wb. Kako će se promijeniti energija polja ako se jakost struje prepolovi?

Energija magnetskog polja zavojnice je W 1 = LI 1 2 /2. Prema definiciji, induktivitet zavojnice je L = F/I 1. Stoga,

Među brojnim definicijama i pojmovima vezanim uz magnetsko polje, posebno treba istaknuti magnetski tok koji ima određenu usmjerenost. Ovo se svojstvo naširoko koristi u elektronici i elektrotehnici, u dizajnu instrumenata i uređaja, kao iu proračunu raznih krugova.

Pojam magnetskog toka

Prije svega, potrebno je točno utvrditi što se naziva magnetski tok. Ovu vrijednost treba uzeti u obzir u kombinaciji s jednolikim magnetskim poljem. Homogen je u svakoj točki označenog prostora. Određena površina koja ima određeno područje, označeno simbolom S, pod utjecajem je magnetskog polja i siječe je.

Dakle, magnetski tok F koji prelazi površinu s površinom S sastoji se od određenog broja linija koje se podudaraju s vektorom B i prolaze kroz tu površinu.

Ovaj parametar se može pronaći i prikazati u obliku formule F = BS cos α, u kojoj je α kut između normalnog smjera na površinu S i vektora magnetske indukcije B. Na temelju ove formule moguće je odrediti magnetski tok s maksimalnom vrijednošću pri kojoj je cos α = 1, a položaj vektora B postat će paralelan s normalom okomitom na površinu S. I obrnuto, magnetski tok bit će minimalan ako se vektor B nalazi okomito na normalan.

U ovu opciju vektorske linije jednostavno klize po ravnini i ne sijeku je. To jest, tok se uzima u obzir samo duž linija vektora magnetske indukcije koje sijeku određenu površinu.

Za pronalaženje ove vrijednosti koriste se weber ili volt-sekunde (1 Wb = 1 V x 1 s). Ovaj se parametar može mjeriti u drugim jedinicama. Manja vrijednost je maxwell, što je 1 Wb = 10 8 μs ili 1 μs = 10 -8 Wb.

Energija magnetskog polja i magnetski tok

Ako se električna struja propusti kroz vodič, oko njega nastaje magnetsko polje s energijom. Njegovo podrijetlo povezano je s električnom energijom izvora struje, koja se djelomično troši za prevladavanje samoinduktivne emf koja se javlja u krugu. To je takozvana vlastita energija struje, zbog koje se formira. To jest, energija polja i struje će biti jednake jedna drugoj.

Vrijednost vlastite energije struje izražava se formulom W = (L x I 2)/2. Ova se definicija smatra jednakom radu izvora struje koji svladava induktivitet, to jest samoinduktivnu emf i stvara struju u električnom krugu. Kada struja prestane djelovati, energija magnetskog polja ne nestaje bez traga, već se oslobađa, na primjer, u obliku luka ili iskre.

Magnetski tok koji nastaje u polju poznat je i kao tok magnetske indukcije s pozitivnim ili negativna vrijednost, čiji je smjer konvencionalno označen vektorom. Taj tok u pravilu prolazi kroz krug kroz koji teče električna struja. S pozitivnim smjerom normale u odnosu na konturu, smjer kretanja struje je vrijednost određena u skladu s. U ovom slučaju, magnetski tok koji stvara krug sa elektro šok, i prolazeći kroz ovu konturu, uvijek će imati vrijednost veću od nule. Na to ukazuju i praktična mjerenja.

Magnetski tok obično se mjeri u jedinicama utvrđenim međunarodnim SI sustavom. To je već dobro poznati Weber, koji predstavlja količinu protoka koja prolazi kroz ravninu površine 1 m2. Ova površina je postavljena okomito na silnice magnetskog polja s uniformnom strukturom.

Ovaj koncept je dobro opisan Gaussovim teoremom. Odražava odsutnost magnetskih naboja, pa se indukcijske linije uvijek čine zatvorene ili idu u beskonačnost bez početka ili kraja. To jest, magnetski tok koji prolazi kroz bilo koju vrstu zatvorene površine uvijek je jednak nuli.

Tok vektora magnetske indukcije B kroz bilo koju površinu. Magnetski tok kroz malo područje dS, unutar kojeg je vektor B nepromijenjen, jednak je dF = VndS, gdje je Bn projekcija vektora na normalu na područje dS. Magnetski tok F kroz konačni... ... Velik enciklopedijski rječnik

MAGNETSKI TOK- (fluks magnetske indukcije), tok F magnetskog vektora. indukcija B kroz k.l. površinski. M. p. dF kroz malu površinu dS, unutar koje se vektor B može smatrati nepromijenjenim, izražava se umnoškom veličine površine i projekcije Bn vektora na ... ... Fizička enciklopedija

magnetski tok- Skalarna veličina jednaka fluksu magnetske indukcije. [GOST R 52002 2003] magnetski tok Tok magnetske indukcije kroz površinu okomitu na magnetsko polje, definiran kao umnožak magnetske indukcije u danoj točki s površinom... ... Vodič za tehničke prevoditelje

MAGNETSKI TOK- (simbol F), mjera jakosti i opsega MAGNETSKOG POLJA. Tok kroz područje A pod pravim kutom na isto magnetsko polje je F = mHA, gdje je m magnetska PROPUSNOST medija, a H intenzitet magnetskog polja. Gustoća magnetskog toka je tok... ... Znanstveni i tehnički enciklopedijski rječnik

MAGNETSKI TOK- tok F vektora magnetske indukcije (vidi (5)) B kroz površinu S normalnu na vektor B u jednoličnom magnetskom polju. SI jedinica magnetskog toka (cm) ... Velika politehnička enciklopedija

MAGNETSKI TOK- vrijednost koja karakterizira magnetski učinak na danoj površini. Magnetsko polje mjeri se brojem magnetskih linija sile koje prolaze kroz određenu površinu. Tehnički željeznički rječnik. M.: Državni prijevoz... ... Tehnički željeznički rječnik

Magnetski tok- skalarna veličina jednaka fluksu magnetske indukcije... Izvor: ELEKTROTEHNIKA. POJMOVI I DEFINICIJE OSNOVNIH POJMOVA. GOST R 52002 2003 (odobren Rezolucijom Državnog standarda Ruske Federacije od 01.09.2003 N 3 čl.) ... Službena terminologija

magnetski tok- tok vektora magnetske indukcije B kroz bilo koju površinu. Magnetski tok kroz malo područje dS, unutar kojeg je vektor B nepromijenjen, jednak je dF = BndS, gdje je Bn projekcija vektora na normalu na područje dS. Magnetski tok F kroz konačni... ... enciklopedijski rječnik

magnetski tok- , tok magnetske indukcije je tok vektora magnetske indukcije kroz bilo koju površinu. Za zatvorenu površinu ukupni magnetski tok je nula, što odražava solenoidalnu prirodu magnetskog polja, tj. nepostojanje u prirodi... Enciklopedijski rječnik metalurgije

Magnetski tok- 12. Magnetski tok Tok magnetske indukcije Izvor: GOST 19880 74: Elektrotehnika. Osnovni koncepti. Izrazi i definicije izvorni dokument 12 magnetski na ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

knjige

• , Mitkevich V.F.. Ova knjiga sadrži mnogo toga čemu se ne posvećuje uvijek dužna pažnja govorimo o o magnetskom toku, a što još nije dovoljno jasno rečeno ili nije... Kupite za 2252 UAH (samo Ukrajina)
• Magnetski tok i njegova transformacija, Mitkevich V.F.. Ova će knjiga biti proizvedena u skladu s vašom narudžbom korištenjem tehnologije Print-on-Demand. Ova knjiga sadrži mnogo toga čemu se ne pridaje uvijek dužna pažnja kada je riječ o...

Slika prikazuje jednolično magnetsko polje. Homogen znači isti u svim točkama danog volumena. Ploha s površinom S postavljena je u polju.

Određivanje magnetskog toka:

Magnetski tok F kroz površinu S je broj linija vektora magnetske indukcije B koje prolaze kroz površinu S.

Formula magnetskog toka:

ovdje je α kut između smjera vektora magnetske indukcije B i normale na površinu S.

Iz formule za magnetski tok jasno je da će maksimalni magnetski tok biti pri cos α = 1, a to će se dogoditi kada je vektor B paralelan s normalom na površinu S. Minimalni magnetski tok bit će pri cos α = 0, to će se dogoditi kada je vektor B okomit na normalu na plohu S, jer će u tom slučaju linije vektora B kliziti duž plohe S bez da je sijeku.

A prema definiciji magnetskog toka, uzimaju se u obzir samo one linije vektora magnetske indukcije koje sijeku danu površinu.

Magnetski tok se mjeri u weberima (volt-sekundama): 1 wb = 1 v * s. Osim toga, Maxwell se koristi za mjerenje magnetskog toka: 1 wb = 10 8 μs. Prema tome, 1 μs = 10 -8 vb.

Magnetski tok je skalarna veličina.

ENERGIJA MAGNETSKOG POLJA STRUJE

Oko vodiča kroz koji teče struja postoji magnetsko polje koje ima energiju. Odakle dolazi? Izvor struje uključen u električni krug ima rezervu energije. U trenutku zatvaranja električnog kruga, izvor struje troši dio svoje energije kako bi prevladao učinak samoinduktivne emf koja nastaje. Ovaj dio energije, koji se naziva vlastita energija struje, odlazi na stvaranje magnetskog polja. Energija magnetskog polja jednaka je svojstvenoj energiji struje. Vlastita energija struje brojčano je jednaka radu koji izvor struje mora izvršiti da svlada emf samoindukcije da bi se stvorila struja u krugu.

Energija magnetskog polja koju stvara struja izravno je proporcionalna kvadratu struje. Kamo odlazi energija magnetskog polja nakon prestanka struje? - ističe se (kada se strujni krug otvori dovoljno velikom strujom, može doći do iskre ili luka)

4.1. Zakon elektromagnetske indukcije. Samoindukcija. Induktivitet

Osnovne formule

· Zakon elektromagnetske indukcije (Faradayev zakon):

, (39)

gdje je indukcija emf; ukupni magnetski tok (fluks veza).

· Magnetski tok stvoren strujom u krugu,

gdje je induktivitet strujnog kruga;

· Faradayev zakon primijenjen na samoindukciju

· EMF indukcije, koja se javlja kada okvir rotira sa strujom u magnetskom polju,

gdje je indukcija magnetskog polja; kutna brzina rotacije.

Induktivitet solenoida

, (43)

gdje je magnetska propusnost tvari; površina poprečnog presjeka solenoida.

Jačina struje pri otvaranju kruga

gdje je struja uspostavljena u krugu;

Jačina struje pri zatvaranju kruga

. (45)

Vrijeme opuštanja

Primjeri rješavanja problema

Primjer 1.

Magnetsko polje se mijenja prema zakonu , gdje je = 15 mT,. Kružna vodljiva zavojnica polumjera = 20 cm postavljena je u magnetsko polje pod kutom prema smjeru polja (u početnom trenutku vremena). Nađite induciranu EMF koja nastaje u zavojnici u trenutku = 5 s.

Riješenje

Prema zakonu elektromagnetske indukcije, induktivna emf koja nastaje u zavojnici je , gdje je magnetski tok spojen u zavojnici.

gdje je područje zavoja; kut između smjera vektora magnetske indukcije i normale na konturu:.

Zamijenimo brojčane vrijednosti: = 15 mT,, = 20 cm = = 0,2 m,.

Izračuni daju .

Prema Faradayevom zakonu, gdje, dakle, ali, dakle.

Znak "–" označava da su inducirana emf i inducirana struja usmjerene suprotno od kazaljke na satu.

SAMOINDUKCIJA

Svaki vodič kroz koji teče električna struja nalazi se u vlastitom magnetskom polju.

Pri promjeni jakosti struje u vodiču mijenja se m.polje,tj. mijenja se magnetski tok koji stvara ova struja. Promjena magnetskog toka dovodi do pojave vrtložnog električnog polja i u krugu se pojavljuje inducirana emf. Ova pojava se naziva samoindukcija je pojava inducirane emf u električnom krugu kao rezultat promjene jakosti struje. Rezultirajuća emf naziva se samoinducirana emf

Manifestacija fenomena samoindukcije

Zatvaranje kruga Pri kratkom spoju u električnom krugu dolazi do povećanja struje, što uzrokuje povećanje magnetskog toka u zavojnici, te se pojavljuje vrtložno električno polje, usmjereno protiv struje, tj. EMF samoindukcije nastaje u zavojnici, sprječavajući povećanje struje u krugu (vrtložno polje inhibira elektrone). Kao rezultat L1 svijetli kasnije, nego L2.

Otvoreni krug Kada se električni krug otvori, struja se smanjuje, dolazi do smanjenja fluksa u zavojnici i pojavljuje se vrtložno električno polje, usmjereno poput struje (nastojeći zadržati istu jakost struje), tj. Samoinducirana emf nastaje u svitku, održavajući struju u krugu. Kao rezultat toga, L kada je isključen bljeska jako. Zaključak U elektrotehnici se pojava samoindukcije očituje kada se strujni krug zatvori (električna struja postupno raste) i kada se strujni krug otvori (električna struja ne nestaje odmah).

INDUKTIVNOST

O čemu ovisi samoinducirana emf? Električna struja stvara vlastito magnetsko polje. Magnetski tok kroz strujni krug proporcionalan je indukciji magnetskog polja (F ~ B), indukcija je proporcionalna jakosti struje u vodiču (B ~ I), stoga je magnetski tok proporcionalan jakosti struje (F ~ I ). EMF samoindukcije ovisi o brzini promjene struje u električnom krugu, o svojstvima vodiča (veličini i obliku) i o relativnoj magnetskoj propusnosti medija u kojem se vodič nalazi. Fizikalna veličina koja pokazuje ovisnost EMF samoindukcije o veličini i obliku vodiča te o okolini u kojoj se vodič nalazi naziva se koeficijent samoindukcije ili induktivitet. Induktivitet - fizikalni. vrijednost brojčano jednaka samoinduktivnoj emf koja se javlja u krugu kada se struja promijeni za 1 amper u 1 sekundi. Induktivitet se također može izračunati pomoću formule:

gdje je F magnetski tok kroz krug, I je jakost struje u krugu.

SI jedinice induktiviteta:

Induktivitet zavojnice ovisi o: broju zavoja, veličini i obliku zavojnice i relativnoj magnetskoj propusnosti medija (eventualno jezgre).

EMF SAMOINDUKCIJE

Samoinduktivna emf sprječava povećanje struje kada je krug uključen i smanjenje struje kada je krug otvoren.

Za karakterizaciju magnetizacije tvari u magnetskom polju koristi se magnetski moment (P m ). Brojčano je jednak mehaničkom momentu koji ima tvar u magnetskom polju indukcije od 1 Tesle.

Karakterizira ga magnetski moment jedinice volumena tvari magnetizacija - I , određuje se formulom:

ja=R m /V , (2.4)

Gdje V - volumen tvari.

Magnetizacija u SI sustavu mjeri se, kao i intenzitet, u Vozilo, vektorska veličina.

Karakterizirana su magnetska svojstva tvari volumetrijska magnetska osjetljivost - c O , bezdimenzijska količina.

Ako se bilo koje tijelo stavi u magnetsko polje s indukcijom U 0 , tada dolazi do njegove magnetizacije. Kao rezultat, tijelo indukcijom stvara vlastito magnetsko polje U " , koji je u interakciji s poljem magnetiziranja.

U ovom slučaju vektor indukcije u mediju (U) sastoji se od vektora:

B = B 0 + B " (vektorski znak izostavljen), (2.5)

Gdje U " - indukcija vlastitog magnetskog polja magnetizirane tvari.

Indukcija vlastitog polja određena je magnetskim svojstvima tvari, koja su karakterizirana volumetrijskom magnetskom susceptibilnošću - c O , sljedeći izraz je istinit: U " = c O U 0 (2.6)

Podijelite po m 0 izraz (2.6):

U " /m O = c O U 0 /m 0

Dobivamo: N " = c O N 0 , (2.7)

Ali N " određuje magnetiziranje tvari ja , tj. N " = ja , zatim iz (2.7):

I = c O N 0 . (2.8)

Dakle, ako se tvar nalazi u vanjskom magnetskom polju jakosti N 0 , tada je indukcija unutar njega određena izrazom:

B=B 0 + B " = m 0 N 0 +m 0 N " = m 0 (N 0 +ja)(2.9)

Posljednji izraz je strogo točan kada je jezgra (tvar) potpuno u vanjskom jednoličnom magnetskom polju (zatvoreni torus, beskonačno dug solenoid, itd.).