Индукция - это в физике что такое? Какой буквой обозначается индукцияМагнитная индукция, магнитный поток: определение, формулы, смысл
Магнитная индукция определяется способностью влиять на объект с помощью магнитного поля. Эта способность проявляется при перемещении постоянного магнита в катушке, в результате чего в катушке индуцируется (возникает) ток, при этом магнитный поток в катушке также увеличивается. Физический смысл магнитной индукцииФизически это явление объясняется следующим образом. Металл имеет кристаллическую структуру (катушка состоит из металла). В кристаллической решетке металла расположены электрические заряды — электроны. Если на металл не оказывать ни какое магнитное воздействие, то заряды (электроны) находятся в покое и никуда не движутся. Если же металл попадает под действие переменного магнитного поля (из-за перемещения постоянного магнита внутри катушки — именно перемещения), то заряды начинают двигаться под действием этого магнитного поля. В результате чего в металле возникает электрический ток. Сила этого тока зависит от физических свойств магнита и катушки и скорости перемещения одного относительно другого. При помещении металлической катушки в магнитное поле заряженные частицы металлический решетки (в кашутке) поворачиваются на определенный угол и размещаются вдоль силовых линий магнитного поля. Чем выше сила магнитного поля, тем больше количество частиц поворачиваются и тем более однородным будет являться их расположение. Магнитные поля, ориентированные в одном направлении не нейтрализуют друг друга, а складываются, формируя единое поле. Формула магнитной индукции |
Магнитная индукция (обозначается символом В) – главная характеристика магнитного поля (векторная величина ), которая определяет силу воздействия на перемещающийся электрический заряд (ток) в магнитном поле, направленной в перпендикулярном направлении скорости движения.
Индуктивность - это физическая (электрическая) величина, которая характеризует магнитные свойства электрической цепи. Как известно электрический ток, протекающий через проводящий контур, создает вокруг него магнитное поле. Это происходит потому, что ток изначально несет в себе энергию. Проходя через проводник, он частично отдает ее, и она превращается в энергию магнитного поля. Индуктивность, по сути, является коэффициентом пропорциональности между протекающим током и возникающим при этом магнитным полем.
| Следующая > |
scsiexplorer.com.ua
это в физике что такое?
В данной статье мы рассмотрим существующее в физике обозначение - индукцию. Мы ознакомимся с некоторыми ее характеристиками и изучим существующие разновидности. Помимо физики, данный термин встречается и в других сферах человеческой деятельности.
Введение
В физике индукция – это соотношение коэффициента пропорциональности с электрическим током, движущимся вдоль замкнутого контура. А также он имеет магнитный поток полного типа. Называют потокосцеплением.
Индуктивность выступает в качестве электрической инерции, уподобляясь инерции тела механической природы. В качестве меры, для определения электрического инерциального коэффициента, необходимо использовать ЭДС индукции.
Существует понятие об индуктивных свойствах прямых длинных проводов. Здесь замкнутый контур может определять полезность действия путем определения особых уточнений.
В физике, индукция – это форма выражения показателя ЭДС самоиндукции в пределах контура, которая возникает при изменении величины тока.
При наличии заданного параметры силы тока, индуктивность будет определять энергетический потенциал магнитного поля, которое создал этот ток.
Обозначающие средства
При измерении показателя индуктивности в пределах системы СИ, для ее обозначения используют «Гн». Один контур вмещает себя величину индукции равную одному генри. Но для этого необходимым условием является изменение тока на один ампер ежесекундно. Данное требование дает контуры на выводе с показателем возникшего напряжения, равного одному вольту.
Системные возможности СГС позволяют нам измерять показатель индуктивности при помощи Гауссовой системы. СГСЭ единицей, определяющей данную величину, служит статгенри. Однако очень часто ей не дают имени.
Обозначение символом L увековечило имя ученого Э. Х. Ленца. По имени Дж. Генри также назвали единицу измерения величины индуктивности. Предложил ввести в терминологию понятие индуктивности О. Хевисайд, а сделал он это в 1886 году.
Немного теории
Проводящий контур, по которому протекает ток, образует вокруг себя магнитное поле, за счет деятельности электричества.
С точки зрения квазистатического приближения, рассмотрение подразумевает в себе то, что переменная электрического поля довольно слаба либо изменяется довольно медленно, для того чтобы ей можно было пренебрегать магнитным полем, которое они порождают. Это соответствует условиям закона Био-Савара-Лапласа. Суммирование всех полей, которые порождает любая единица, пропорциональная такому току, показывает нам то, что в физике вектор магнитной индукции, его поле, соответствует данному явлению электричества, такому же току.
Такие данные соответствуют протеканию процесса в вакууме. Если имеется присутствие магнетика, с достаточно мощным показателем магнитной восприимчивости, то вектор индукции станет ярко выражать различие, в сравнении с тем, как он себя вел в отсутствии такой среды.
Контур одновиткового типа и индуктивность катушки
Одновитковые контуры, пронизанные величиной потока магнитной природы, связаны с уровнем тока, что выражается здесь:
Φ = L I
Где L – это индуктивная способность единичного витка.
При наличии количества витков в размере – N, выражение принимает другой вид:
Ψ = L I
В таком виде Ψ = ∑ (N, I = 1) Φi – это общее количество потоков магнитной природы, проходящих сквозь имеющиеся витки. L – становится индуктивностью катушки с большим количеством витков. Ψ – величина потокосцепления.
L – называют коэффициентом пропорциональности или самоиндукции. В случае, когда ток воздействует на все витки с равной силой, получаем Ψ = N Φ. Этому соответствует LN = L1 N2.
О соленоиде
Соленоид – это катушка, у которой диаметр гораздо меньше ее длины. Наличие данной характеристики при отсутствии магнитных материалов, выражающих свою плотность магнитных потоков в системе СИ, фактически имеет постоянный показатель.
Абсолютное заполнение пространства внутри катушки магнитными материалами создаст различие в индуктивности. Разница выражается в множителе относительной магнитной проницаемости.
Понятие об электростатической индукции
Индукция в физике – это «многогранное» явление, которое способно иметь место в различных разделах рассматриваемой их науки.
Индукция электростатической природы представляет собой наведение личного поля электростатического типа телом, на которое воздействует внешнее эл. поле.
Основания для этого явления заключены в перераспределении зарядов, находящихся внутри проводящего тела. Процесс поляризации набора внутренних микроструктур у тел непроводящего типа, также подтверждает такой вид индукции. Внешние электрические поля могут заметно искажаться, находясь рядом с телом, обладающим индуцированным эл. полем.
Явление в проводниках
Значение индукции в физике позволяет нам, при помощи ряда других знаний о природе тока, определять, что процесс перераспределения зарядов внутри металлов, имеющих высокий показатель проводимости, в условиях воздействия внешнего эл. поля, будет протекать до момента его полной взаимной компенсации. А также это приведет к появлению разно заряженных наведенных зарядов, расположенных на противоположных концах самого проводника.
Рассмотрение такого явления важно при решении задач по физике. Индукция электростатической природы используется для их заряжения. Это можно показать, если заземленный проводник подвергнуть воздействию тела с отрицательным зарядом, путем их сближения. С учетом отсутствия их соприкосновения, некоторая часть «-» зарядов отправится в землю, замещаясь при этом зарядами «+». Теперь, если мы уберем заземление и тело, имеющее заряд, последнее все равно будет заряжено положительно. Такие же действия, но в отсутствии заземления, обусловят индуцированное перераспределение зарядов внутри проводника. Это приведет к тому, что каждая его часть обретет нейтральную форму.
Индукция магнитной природы
В физике магнитная индукция – это величина, определяемая векторами и являющаяся силовым параметром магнитного поля в конкретно указанной точке. Позволяет обнаруживать силу поля, воздействующего на заряды.
Индукция магнитного поля в физике может определяться в качестве отношения максимального момента силы механического типа, действующего на рамку под напряжением, помещенную в поле однородного характера, к параметру произведения силы тока в пределах рамки, ее площади.
Считается, что именно это явление объясняет и закладывает основу для определения фундаментальной характеристики магнитного поля, которое является аналогичным вектору, указывающему на напряженность эл. поля.
Система СГС измеряет магнитную индукцию при помощи гауссов (Гс), а система СИ использует единицы Тесла (Тл). Один Тл соответствует 104 Гс.
Прибор, измеряющий показатель такого типа индукции, называется тесламетром.
Индукция электромагнетизма
Электромагнитную индукцию физика 11 класса представляет в форме явления, при котором возникает электрополе в условиях замкнутого контура, сквозь который проходит изменяющийся магнитный поток. М. Фарадей в 1831 году обнаружил, что ЭДС, появляющаяся в таком контуре, соблюдает пропорциональность скорости, при которой изменяется магнитный поток. Это показатель движущей электричество силы, независимо от причины, обусловливающей изменение потока – изменения свойств самого поля или контурного движения, его части, в маг. поле. Ток, который вызывает такой ЭДС, называют индукционным.
Г. Х. Эрстедом в 1820 году было доказано, что вследствие воздействия протекающей цепи тока, магнитная стрелка будет отклоняться. Когда эл. ток порождается магнетизмом, то сам магнетизм должен быть связанным с электротоком. Это взаимно обуславливающие процессы.
Данную мысль стал детально изучать английский ученый М. Фарадей. Попытка получить электричество из магнетизма была его главной целью в жизни на тот момент. Его старания насчитывают огромнейшее количество опытов, который он проводил, но без успеха. Однако в 1831 г., 29 августа, его постиг триумф. Было открыто явление электромагнитной индукции в физике. Установка, при помощи которой был совершен прорыв, базируется на кольце, изготовленном из железа с относительно высокой мягкостью. Его ширина составляла два см, и в диаметре достигала 15. Он намотал на колечко большое количество витков проволоки из меди, на обеих половинах кольца. Цепочка первой обмотки производила замыкание проволоки. В витках располагалась стрела, для обнаружения электромагнитной индукции. Вторая половина обмотки пропускала ток в гальванические элементы от батареи. Включение электрического напряжения вызывало колебания на магнитной стрелке, которые вскоре утихали; прерывание подачи тока вызывало вспыхивание и затухание движений указателя. Было выяснено, что стрелочка отклоняется в одном направлении, когда ток подавали, и в другом, когда его прерывали. М. Фарадей определил, что превращение сил магнетизма в электричество можно совершить при помощи простого магнита.
Выводы
Из всего выше прочитанного, можно заключить, что в физике индукция – это многогранное количество явлений, которые могут обнаруживаться в разных областях изучения физики. Данная величина свое выражение находит при помощи ряда векторов. По характеру и природе явления может делиться на магнитную, электростатическую и электромагнитную индукции. Данное свойство тока позволяет рассчитывать множество значений, например, таких, как параметры проводников. Оно выражает ЭДС, лежащее в пределах определенного контура. Изначально явление индукции было гипотезой, которая была возведена в статус теории посредством множества проведенных опытов, подтверждающих и объясняющих суть устройства данного механизма. Также важно знать, что данное явление может носить несколько иной характер, если оно наблюдается в соленоиде. В жизни человека этот механизм является условием, на основе которого строится современная система передачи тока на большие расстояния, а также играет важную роль при создании самой энергии. Понимание индукции и вытекающих из нее следствий, позволяет человеку эксплуатировать ее для достижения личностных производственных целей.
fb.ru
формула, от чего зависит, линии индукции
Все мы знаем, что есть магниты более сильные и менее сильные. Маленький магнитик сможет притянуть пару гвоздей и все, а гораздо более мощный электромагнит домофона удерживает дверь в подъезд так, что несколько взрослых мужчин не смогут открыть ее силой.
Величина, характеризующая величину силы магнита
То есть, мы можем говорить о некой величине, характеризующей величину силы магнитов, а точнее, магнитного поля, создаваемого ими. Магнитное поле характеризуется векторной величиной, которая носит название индукции магнитного поля или магнитной индукции. (см. подробнее электромагнитная индукция)
Обозначается индукция буквой B. Магнитная индукция это не сила, действующая на проводники, это величина, которая находится через данную силу по следующей формуле:
B=F / (I*l)
Или в виде определения:
Модуль вектора магнитной индукции B равен отношению модуля силы F, с которой магнитное поле действует на расположенный перпендикулярно магнитным линиям проводник с током, к силе тока в проводнике I и длине проводника l.
От чего зависит магнитная индукция
Магнитная индукция не зависит ни от силы тока, ни от длины проводника, она зависит только от магнитного поля. То есть, если мы, например, уменьшим силу тока в проводнике, не меняя больше ничего, то уменьшится не индукция, с которой сила тока связана прямо пропорционально, а сила воздействия магнитного поля на проводник. Величина же индукции останется постоянной. В связи с этим индукцию можно считать количественной характеристикой магнитного поля.
Измеряется магнитная индукция в теслах (1 Тл). При этом 1 Тл=1 Н/(А*м) .
Линии индукции магнитного поля
Магнитная индукция имеет направление. Графически ее можно зарисовывать в виде линий. Линии индукции магнитного поля это и есть то, что мы до сих пор в более ранних темах называли магнитными линиями или линиями магнитного поля. Так как мы выше вывели определение магнитной индукции, то мы можем дать определение и линиям магнитной индукции:
Линии магнитной индукции это линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора магнитной индукции.
В однородном магнитном поле линии магнитной индукции параллельны, и вектор магнитной индукции будет направлен так же во всех точках.
В случае неоднородного магнитного поля, например, поля вокруг проводника с током, вектор магнитной индукции будет меняться в каждой точке пространства вокруг проводника, а касательные к этому вектору создадут концентрические окружности вокруг проводника. Так и будут выглядеть линии индукции магнитного поля расширяющиеся окружности вокруг проводника.
Нужна помощь в учебе?
Предыдущая тема: Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток Следующая тема:   Магнитный поток: определение, направление и количество + примерВсе неприличные комментарии будут удаляться.
www.nado5.ru
Магнитная индукция.
Интенсивность магнитного поля в каждой его точке характеризуется магнитной индукцией (обозначается буквой В).
Закон Био и Савара – Лапласа.
Т.е. индукция dB прямо пропорциональна длине элемента dl, величине тока I, синусу угла 
между направлением тока и радиусом – вектором, соединяющим данный элемент с точкой поля, и обратно пропорциональна квадрату длины радиуса – вектора.
Магнитная индукция по системе СИ измеряется в теслах 
Магнитная индукция – векторная величина. Вектор dB направлен перпендикулярно плоскости S, в которой расположены радиус – вектор r и элемент dl. Направление вектора dB определяется по правилу Буравчика.
Магнитное поле, в различных точках которого индукция имеет различные значения, называется неоднородным, и наоборот, магнитное поле называется однородным, если во всех точках поля векторы магнитной индукции имеют одинаковую величину и направлены друг к другу.
Магнитная проницаемость.
Для того, чтобы получить представление о магнитных свойствах среды, нужно сравнить магнитное поле вокруг повода с током в данной среде с магнитным полем вокруг того же провода, но находящегося в вакууме. Материалы или среды, в которых поле получается сильнее, чем в вакууме, называется – парамагнитными, а в которых слабее – диамагнитными.
Магнитные свойства среды характеризует абсолютная магнитная проницаемость 
, имеющая различную величину для разных веществ.
Абсолютная магнитная проницаемость вакуума называется магнитной постоянной 
.
Отношение абсолютной магнитной проницаемости какого – либо вещества к магнитной постоянной называется магнитной проницаемостью вещества.
Для диамагнитных веществ 
<1 (медь 
), для парамагнитных >1 (воздух 
).
Особую группу составляют так называемые ферромагнитные материалы. Магнитная проницаемость этих материалов может достигать десятки тысяч (железо, кобальт).
Линии магнитной индукции.
Применяются для изображения магнитного поля. Линии магнитной индукции проводят так, чтобы вектор магнитной индукции в каждой точке был направлен по касательной к линии в этой точке.
Магнитное поле витка с током
Магнитный поток
Магнитный поток (Ф) через площадку, перпендикулярную вектору магнитной индукции, в однородном поле равен произведению магнитной индукции на величину площади.
Более мелкой единицей измерения магнитного потока является максвелл (мкс)
Похожие статьи:
poznayka.org
Обозначение и единицы измерения
В системе единиц СИ индуктивность измеряется в генри[7], сокращенно Гн, в системе СГС — в сантиметрах (1 Гн = 109см)[4]. Контур обладает индуктивностью в один генри, если при изменении тока на один ампер в секунду на выводах контура будет возникать напряжение в один вольт. Реальный, не сверхпроводящий, контур обладает омическим сопротивлением R, поэтому на нём будет дополнительно возникать напряжение U=I*R, где I — сила тока, протекающего по контуру в данное мгновение времени.
Символ 
, используемый для обозначения индуктивности, был взят в честь Ленца Эмилия Христиановича (Heinrich Friedrich Emil Lenz)[источник не указан 1017 дней]. Единица измерения индуктивности названа в честь Джозефа Генри (Joseph Henry)[8]. Сам термин индуктивность был предложен Оливером Хевисайдом (Oliver Heaviside) в феврале 1886 года[источник не указан 1017 дней].
Электрический ток, который течет в замкнутом контуре, создает вокруг себя магнитное поле, индукция которого, согласно закону Био-Савара-Лапласа, пропорциональна току. Сцепленный с контуром магнитный поток Ф поэтому прямо пропорционален току I в контуре:
(1)
где коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура.
При изменении в контуре силы тока будет также изменяться и сцепленный с ним магнитный поток; значит, в контуре будет индуцироваться э.д.с. Возникновение э.д.с. индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока называетсясамоиндукцией.
Из выражения (1) задается единица индуктивности генри (Гн): 1 Гн — индуктивность контура, магнитный поток самоиндукции которого при токе в 1 А равен 1 Вб: 1 Гн = 1 Вб/с = 1 В
·c/А .
Вычислим индуктивность бесконечно длинного соленоида. Полный магнитный поток сквозь соленоид (потокосцепление) равен μ0μ(N2I/l)S . Подставив в (1), найдем
(2)
т. е. индуктивность соленоида зависит от длины l солениода, числа его витков N, его , площади S и магнитной проницаемости μ вещества, из которого изготовлен сердечник соленоида.
Доказано, что индуктивность контура зависит в общем случае только от геометрической формы контура, его размеров и магнитной проницаемости среды, в которой он расположен, и можно провести аналог индуктивности контура с электрической емкостью уединенного проводника, которая также зависит только от формы проводника, его размеров и диэлектрической проницаемости среды.
Найдем, применяя к явлению самоиндукции закон Фарадея, что э.д.с. самоиндукции равна
Если контур не претерпевает деформаций и магнитная проницаемость среды остается неизменной (в дальнейшем будет показано, что последнее условие выполняется не всегда), то L = const и
(3)
где знак минус, определяемый правилом Ленца, говорит о том, что наличие индуктивности в контуре приводит к замедлению изменения тока в нем.
Если ток со временем увеличивается, то (dI/dt<0) и ξs>0 т. е. ток самоиндукции направлен навстречу току, обусловленному внешним источником, и замедляет его увеличение. Если ток со временем уменьшается, то (dI/dt>0) и ξs<0 т. е. индукционный ток имеет такое же направление, как и уменьшающийся ток в контуре, и замедляет его уменьшение. Значит, контур, обладая определенной индуктивностью, имеет электрическую инертность, заключающуюся в том, что любое изменение тока уменьшается тем сильнее, чем больше индуктивность контура.
42. Ток при размыкании и замыкании цепи.
При всяком изменении силы тока в проводящем контуре возникает э. д. с. самоиндукции, в результате чего в контуре появляются дополнительные токи, называемые экстратоками самоиндукции. Экстратоки самоиндукции, согласно правилу Ленца, всегда направлены так, чтобы препятствовать изменениям тока в цепи, т. е. направлены противоположно току, создаваемому источником. При выключении источника тока экстратоки имеют такое же направление, что и ослабевающий ток. Следовательно, наличие индуктивности в цепи приводит к замедлению исчезновения или установления тока в цепи.
Рассмотрим процесс выключения тока в цепи, содержащей источник тока с э.д.с. 
, резистор сопротивлением R и катушку индуктивностью L. Под действием внешней э. д. с. в цепи течет постоянный ток
(внутренним сопротивлением источника тока пренебрегаем).
В момент времени t=0 отключим источник тока. Ток в катушке индуктивностью L начнет уменьшаться, что приведет к возникновению э.д.с. самоиндукции 
препятствующей, согласно правилу Ленца, уменьшению тока. В каждый момент времени ток в цепи определяется закономОмаI= s/R, или
(127.1)
Разделив в выражении (127.1) переменные, получим 
Интегрируя это уравнение по I (от I0 до I) и t (от 0 до t), находим ln (I /I0) = –Rt/L, или
(127.2)
где t=L/R — постоянная, называемаявременем релаксации. Из (127.2) следует, что t есть время, в течение которого сила тока уменьшается в е раз.
Таким образом, в процессе отключения источника тока сила тока убывает по экспоненциальному закону (127.2) и определяется кривой 1 на рис. 183. Чем больше индуктивность цепи и меньше ее сопротивление, тем больше t и, следовательно, тем медленнее уменьшается ток в цепи при ее размыкании.
При замыкании цепи помимо внешней э. д. с. возникает э. д. с. самоиндукции 
препятствующая, согласно правилу Ленца, возрастанию тока. По закону Ома, 
или
Введя новую переменную 
преобразуем это уравнение к виду
где t — время релаксации.
В момент замыкания (t=0) сила тока I = 0 и u = – . Следовательно, интегрируя по и (от – до IR– ) и t (от 0 до t), находим ln[(IR– )]/– = —t/t, или
(127.3)
где 
— установившийся ток (при t®¥).
Таким образом, в процессе включения источника тока нарастание силы тока в цепи задается функцией (127.3) и определяется кривой 2 на рис. 183. Сила тока возрастает от начального значения I=0 и асимптотически стремится к установившемуся значению 
. Скорость нарастания тока определяется тем же временем релаксации t=L/R, что и убывание тока. Установление тока происходит тем быстрее, чем меньше индуктивность цепи и больше ее сопротивление.
Оценим значение э.д.с. самоиндукции 
, возникающей при мгновенном увеличении сопротивления цепи постоянного тока от R0 до R. Предположим, что мы размыкаем контур, когда в нем течет установившийся ток . При размыкании цепи ток изменяется по формуле (127.2). Подставив в нее выражение дляI0 и t, получим
Э.д.с. самоиндукции
т. е. при значительном увеличении сопротивления цепи (R/R0>>1), обладающей большой индуктивностью, э.д.с. самоиндукции может во много раз превышать э.д.с. источника тока, включенного в цепь. Таким образом, необходимо учитывать, что контур, содержащий индуктивность, нельзя резко размыкать, так как это (возникновение значительных э.д.с. самоиндукции) может привести к пробою изоляции и выводу из строя измерительных приборов. Если в контур сопротивление вводить постепенно, то э.д.с. самоиндукции не достигнет больших значений.
43. Явление взаимной индукции. Трансформатор.
Рассмотрим два неподвижных контура (1 и 2), которые расположены достаточно близко друг от друга (рис. 1). Если в контуре 1 протекает ток I1, то магнитный поток, который создавается этим током (поле, создающее этот поток, на рисунке изображено сплошными линиями), прямо пропорционален I1. Обозначим через Ф21 часть потока,пронизывающая контур 2. Тогда
(1)
где L21 — коэффициент пропорциональности.
Рис.1
Если ток I1 меняет свое значение, то в контуре 2 индуцируется э.д.с. ξi2 , которая по закону Фарадея будет равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока Ф21, который создается током в первом контуре и пронизыващет второй:
Аналогичным образом, при протекании в контуре 2 тока I2 магнитный поток (его поле изображено на рис. 1 штрихами) пронизывает первый контур. Если Ф12 — часть этого потока, который пронизывает контур 1, то
Если ток I2 меняет свое значение, то в контуре 1 индуцируется э.д.с. ξi1 , которая равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока Ф12, который создается током во втором контуре и пронизывает первый:
Явление возникновения э.д.с. в одном из контуров при изменении силы тока в другом называется взаимной индукцией. Коэффициенты пропорциональности L21 и L12 называются взаимной индуктивностью контуров. Расчеты, которые подтверждены опытом, показывают, что L21 и L12 равны друг другу, т. е.
(2)
Коэффициенты пропорциональности L12 и L21 зависят от размеров, геометрической формы, взаимного расположения контуров и от магнитной проницаемости среды, окружающей контуры. Единица взаимной индуктивности та же, что и для индуктивности, — генри (Гн).
Найдем взаимную индуктивность двух катушек, которые намотаны на общий тороидальный сердечник. Этот случай имеет большое практическое значение (рис. 2). Магнитная индукция поля, которое создавается первой катушкой с числом витков N1, током I1 и магнитной проницаемостью μ сердечника, B = μμ0(N1I1/l) где l — длина сердечника по средней линии. Магнитный поток сквозь один виток второй катушки Ф2 = BS = μμ0(N1I1/l)S
Значит, полный магнитный поток (потокосцепление) сквозь вторичную обмотку, которая содержит N2 витков,
Поток Ψ создается током I1, поэтому, используя (1), найдем
(3)
Если рассчитать магнитный поток, который создавается катушкой 2 сквозь катушку 1, то для L12 получим выражение в соответствии с формулой (3). Значит, взаимная индуктивность двух катушек, которые намотаны на общий тороидальный сердечник,
Трансформа́тор (от лат. transformo — преобразовывать) — это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредствомэлектромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений) переменного тока без изменения частоты системы (напряжения) переменного тока
Закон Фарадея
См. также: Электромагнитная индукция
ЭДС, создаваемая во вторичной обмотке, может быть вычислена по закону Фарадея, который гласит, что:
Где
U2 — Напряжение на вторичной обмотке,
N2 — число витков во вторичной обмотке,
Φ — суммарный магнитный поток, через один виток обмотки. Если витки обмотки расположены перпендикулярно линиям магнитного поля, то поток будет пропорционален магнитному полю B и площади S через которую он проходит.
ЭДС, создаваемая в первичной обмотке, соответственно:
Где
U1 — мгновенное значение напряжения на концах первичной обмотки,
N1 — число витков в первичной обмотке.
Поделив уравнение U2 на U1, получим отношение[6]:
44. Энергия магнитного поля, её плотность.
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.
Рассмотрим контур индуктивностью L, по которому протекает ток I. С этим контуром сцеплен магнитный поток Ф=LI, поскольку индуктивность контура неизменна, то при изменении тока на dI магнитный поток изменяется на dФ=LdI. Но для изменения магнитного потока на величину dФ следует совершить работу dА=IdФ=LIdI. Тогда работа по созданию магнитного потока Ф равна
Значит, энергия магнитного поля, которое связано с контуром,
(1)
Энергию магнитного поля можно рассматривать как функцию величин, которые характеризуют это поле в окружающем пространстве. Для этого рассмотрим частный случай — однородное магнитное поле внутри длинного соленоида. Подставив в формулу (1) формулу индуктивности соленоида, найдем
Так как I=Bl/(μ0μN) и В=μ0μH , то
(2)
где Sl = V — объем соленоида.
Магнитное поле внутри соленоида однородно и сосредоточено внутри него, поэтому энергия (2) заключена в объеме соленоида и имеет с нем однородное распределение с постоянной объемной плотностью
(3)
Формула (3) для объемной плотности энергии магнитного поля имеет вид, аналогичный выражению для объемной плотности энергии электростатического поля, с тем отличием, что электрические величины заменены в нем магнитными. Формула (3) выводилась для однородного поля, но она верна и для неоднородных полей. Формула (3) справедлива только для сред, для которых линейная зависимость В от Н , т.е. оно относится только к пара- и диамагнетикам.
45. Магнитное поле в веществе. Намагниченность. Магнитная проницаемость. Напряженность магнитного поля, её связь с магнитной индукцией.
Похожие статьи:
poznayka.org
Индукция в физике - это... Что такое Индукция в физике?
слово "индукция" употребляется в физике для обозначения явлений возбуждения в телах магнитного или электрического состояния, а также возникновения в них электрических токов — под влиянием других тел, находящихся на расстоянии от первых и представляющих собой намагниченные или наэлектризованные тела или, наконец, проводники, по которым проходят электрические токи. Различают поэтому три рода И.: магнитную, электрическую и И. токов.
а) И. магнитная. Всякое тело, будет ли оно твердое, жидкое или газообразное, обнаруживает магнитное состояние, когда помещается в магнитное поле, т. е. вносится в пространство, в котором магнитная стрелка испытывает действие особых направляющих сил, так называемых магнитных сил. Такое магнитное поле возбуждается или магнитами, или проводниками с электрическими токами, или, наконец, как это следует из теории, оно возникает вокруг наэлектризованного тела при изменении электрического состояния этого тела или при приведении его в движение. Магнитное поле характеризуется так называемыми магнитными силовыми линиями. Силовыми линиями называются линии, касательные к которым совпадают с направлениями магнитных сил, испытываемых северным магнитным полюсом, помещаемым в точках, в которых проведены касательные. Число силовых линий, воображаемых в каком-либо месте поля и отнесенных к единице поверхности, перпендикулярной к этим линиям, должно равняться величине магнитной силы, какую испытывает в этом месте поля единица магнетизма. Таким образом, число силовых линий, отнесенное к единице поперечного сечения пучка их, выражает напряжение магнитного поля в данном месте. Тело, помещенное в магнитное поле, приходит в магнитное состояние, причем подвергается изменению и направление силовых линий в пространстве, окружающем тело. На двух противоположных частях поверхности тела, соответствующих местам входа и выхода из этого тела магнитных силовых линий, обнаруживается присутствие магнетизма. При этом в некоторых телах, названных Фарадеем парамагнитными, в месте входа силовых линий в тело появляется южный магнетизм, в месте выхода этих линий из тела обнаруживается северный магнетизм. В других телах, названных Фарадеем диамагнитными, явление получается прямо противоположное. В этих телах северный магнетизм обнаруживается в местах входа силовых линий внутрь тела и южный магнетизм — в местах выхода их из тела. Железо, сталь, чугун, никель и кобальт — наиболее характерные тела первой категории, т. е. парамагнитные. Висмут представляет собой наиболее типичное тело из группы диамагнитных. Возникновение магнитной индукции во всех телах природы было открыто Фарадеем в 1845 г. В телах изотропных отношение магнитного момента единицы объема тела, являющегося вследствие И., иначе — напряженность временного намагничивания тела (J) — к величине магнитной силы Н, которую должна испытывать единица магнетизма, находящаяся в рассматриваемом месте тела, т. е. там, где определяется магнитный момент, носит название магнитной восприимчивости тела (х). Итак, х = J/H или, иначе, J = хН. Магнитная восприимчивость характеризует свойства тела в отношении магнитной И. (см. Магнетизм). В теории магнетизма выражение "магнитная И." употребляется еще в другом, более узком смысле. По Максвеллу, словами "магнитная И." обозначается величина магнитной силы, действующей на единицу северного магнетизма, когда эта единица магнетизма будет помещена мысленно внутри намагничиваемого тела в центре пещерки, воображаемой в теле и имеющей форму бесконечно тонкого полого диска, перпендикулярного к направлению намагничивания в этом месте тела. В изотропном теле величина магнитной И. (B) выражается через B = H + 4πJ = (1 + 4πх)Н = μH, а направление ее параллельно направлению магнитной силы Н. Коэффициент μ носит название магнитной "проницаемости" тела. (Томсон). Максвелл называет этот коэффициент "магнитной проводимостью тела". Магнитная И., подобно магнитным силам, может быть представлена графически при посредстве так называемых линий магнитной И. Линии магнитной И. внутри изотропных веществ совпадают по направлению с магнитными силовыми линиями, но различаются от последних числом. В телах кристаллических магнитная И. и магнитная сила составляют между собой вообще некоторый угол. В абсолютной пустоте, для которой х = 0, магнитная И. тождественна с магнитной силой.
б) И. электрическая (или электростатическая). Всякое тело, помещенное в электрическое поле, т. е. в пространство, в котором обнаруживаются электрические притяжения и отталкивания, приходит само в электрическое состояние. Электрическое поле возбуждается наэлектризованными телами или, как это показывает теория, может образоваться и без присутствия наэлектризованных тел; оно возникает и от действия намагниченных тел, т. е. получается из магнитного поля, когда напряжение последнего претерпевает изменение. Подобно магнитному полю, электрическое поле весьма удобно характеризуется электрическими силовыми линиями. Тело, внесенное в электрическое поле, обнаруживает отрицательное электричество в местах входа электрических силовых линий внутрь тела и положительное электричество в местах выхода этих линий наружу. При этом тело изменяет направление силовых линий в окружающем пространстве. Если тело обладает способностью проводить электричество, появляющееся в нем электричество наблюдается только на внешней поверхности тела. Количества положительного и отрицательного электричества, получающиеся на поверхности этого тела, равны между собой. В таком проводящем теле возможно удалить одно из электричеств и тем дать возможность этому телу остаться в электрическом состоянии и после того, как будет уничтожена причина, вызвавшая образование электрического поля, которое подействовало на тело. Для этого достаточно хотя бы на самое короткое время соединить тело с землей при помощи каких-либо проводников электричества. Если тело не проводит электричества, т. е. представляет собой изолятор или диэлектрик, оба электричества, положительное и отрицательное, в равном количестве появляются в каждом элементе объема тела.
В теории электричества, предложенной Максвеллом, выражение "электрическая И. через поверхность S" обозначает собой , где F — величина электрической силы, испытываемой единицей положительного электричества в точках элемента поверхности dS, ε — угол, составляемый направлением этой силы с нормалью к поверхности, K — так называемая диэлектрическая постоянная (или, лучше, диэлектрическая характеристика) среды, прилегающей к рассматриваемой поверхности, и интеграл распространен по всей поверхности S (см. Электричество, теория).в) И. токов, или И. электродинамическая. Явления индукции токов открыты Фарадеем в 1831 г. Электродинамическая индукция заключается в том, что во всяком проводнике, находящемся в магнитном поле, является электродвижущая сила, стремящаяся возбудить электрический ток во всех случаях, когда вследствие движения проводника или тех тел, которые создают магнитное поле, или, наконец, вследствие изменения магнитного состояния этих тел или силы тока в них подвергается изменению напряжение магнитного поля в месте, занимаемом проводником. Такая электродвижущая сила называется электродвижущей силой И. и вызываемые ею токи — индукционными токами (см. Электрический ток). Электродвижущая сила И. существует только в течение времени изменения напряжения магнитного поля. Она исчезает, как только напряжение поля около проводника делается постоянным. Характеризуя магнитное поле линиями магнитной индукции, можно следующим образом выразить основной закон электродинамической индукции. Правило Фарадея: электродвижущая сила индукции (е), являющаяся в какой-либо части проводника в данный момент времени, пропорциональна числу линий магнитной индукции, перерезываемых этой частью проводника в единицу времени. Выражая электродвижущую силу и напряжение магнитного поля в абсол. единицах (см. Единицы), мы имеем е = dn/dt. Здесь dt обозначает бесконечно малый элемент времени и dn — число линий магнитной индукции, перерезываемых рассматриваемой частью проводника в этот элемент времени. Направление появляющегося при этом индукционного тока определяется следующим образом. Воображая себя плывущим по направлению магнитных силовых линий с лицом, обращенным в сторону относительного движения проводника, мы заметим ток, являющийся от И. в рассматриваемой части проводника, по направлению слева направо.
Для замкнутых проводников удобнее другая формулировка закона И., предложенная Максвеллом: электродвижущая сила индукции (е), возбуждающаяся в замкнутом проводнике в какой-либо момент времени, равняется скорости изменения числа линий магнитной И. (N), пронизывающих поверхность, ограниченную рассматриваемым проводником, как контуром, взятой с обратным знаком — т. е. е = — dN/dt. При этом, смотря на проводник по направлению вдоль линий магнитной И., мы будем наблюдать индукционный ток по направлению движения часовой стрелки, если число линий магнитной И., пронизывающих поверхность внутри проводника, уменьшается, и по направлению, обратному движению часовой стрелки, если это число возрастает (см. Электрический ток).
И. Боргман.
dic.academic.ru
