Явление самоиндукции. индуктивность соленоида. Ток при замыкании размыкании цепи. Трансформаторы. Энергия магнитного поля

Самоиндукция — возникновение ЭДС индукции в замкнутом проводящем контуре[1] при изменении тока, протекающего по контуру.

Величина ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока I:

Коэффициент пропорциональности L называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью контура (катушки

Индуктивность соленоида

при размыкании

Переменное напряжение можно преобразовывать - повышать или понижать. Устройства, с помощью которых можно преобразовывать напряжение называются трансформаторами. Трансформаторы работают на явлении электромагнитной индукции.

Трансформатор состоит из железного сердечника, на который надеты две катушки. Концы первичной катушки подключены к источнику переменного напряжения U1; концы второй катушки подключены к приборам, потребляющим электрическую энергию. Эти приборы выполняют роль нагрузки и на них создается переменное напряжение U2. Если U1 > U2, то трансформатор называется понижающим, а если U2 > U1 - то повышающим.

Переменный ток, проходящий по первичной обмотке трансформатора создает переменное магнитное поле, пронизывающее витки как первичной, так и вторичной обмотки. При изменении магнитного потока в обеих катушках индуцируется ЭДС электромагнитной индукции - ei.

Если n1 и n2 - число витков в первичной и вторичной обмотках соответственно, то

ei1 = n1*e,

ei2 = n2*e,

где e - ЭДС индукции, возникающая в одном витке вторичной и первичной катушки.

Следовательно, справедливо соотношение:

ei1/ei2 = U1/U2 = n1/n2 = k, где k - коэффициент трансформации.

Предполагая, что затраты энергии на тепловыделение в сердечнике малы (КПД трансфоматора около 99 %), можно считать, что энергия потребляемая от первичной обмотки, равна энергии, которую получает потребитель от вторичной обмотки, т.е.

U1*I1 = U2*I2 или U1/U2 = I2/I1.

Таким образом повышающий трансформатор уменьшает силу тока, а понижающий ее увеличивает.

Проводник, c протекающим по нему электрическим ток, всегда окружен магнитным полем, причем магнитное поле исчезает и появляется вместе с исчезновением и появлением тока. Магнитное поле, подобно электрическому, является носителем энергии. Логично предположить, что энергия магнитного поля совпадает с работой, затрачиваемой током на создание этого поля.