Энергия магнитного поля.
Индуктивность. Самоиндукция и взаимная индукция.
Вокруг каждого проводника с током существует магнитное поле. Поэтому с проводящим контуром, по которому протекает ток, всегда сцеплен некоторый магнитный поток, обусловленный не внешними причинами, а самим током (рис. 3). Согласно закону Био-Савара-Лапласа,
~
, поэтому магнитный поток, сцепленный с контуром, пропорционален силе тока, текущего по контуру,
Ф ~I,
,
.
- индуктивность контура, зависит от размеров и формы контура и магнитной проницаемости среды m.
1 Гн - индуктивность контура, с которым при протекании 1А сцеплен магнитный поток 1 Вб.
При изменении силы тока в контуре будет изменяться также и сцепленный с ним магнитный поток, следовательно, в контуре будет индуцироваться э.д.с. Возникновение э.д.с. индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока называется самоиндукцией.
Если контур не деформируется и не изменяется,
. Применим к явлению самоиндукции закон Фарадея.
.
Расположим 2 контура на расстоянии, сравнимом с их размерами (рис.4). Явление возникновения э.д.с. индукции в одном контуре при изменении тока в другом контуре называется взаимной индукцией.
Если нарастает,
будет направлен противоположно, если
убывает, то
сонаправлен с ним (согласно правилу Ленца).
Э.д.с., возникающая во 2-ом контуре, равна
По аналогии, если пропускать по 2-ому контуру изменяющийся ток
и
- коэффициенты взаимоиндукции или взаимная индуктивность контуров 1 и 2, зависят от размеров, формы, взаимного расположения контуров и магнитных свойств среды.
Теорема взаимности: коэффициенты взаимоиндукции всех индуктивно связанных контуров одинаковы:
.
Физический смысл : взаимная индуктивность 2-х контуров численно равна э.д.с. взаимной индукции, возникающей в одном контуре при изменении тока в другом контуре на единицу силы тока за единицу времени,
.
На явлении взаимной индукции основано действие трансформатора, изобретенного русским ученым Яблочковым и усовершенствованного русским инженером Усагиным.
Энергия магнитного поля выражается формулой:
.