От чего зависит индуктивность контура

1. 2. 3. 4.

30.От чего зависит индуктивность контура (контур находится в вакууме)?

1. От силы тока в контуре.
2. От скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную контуром.
3. От формы и размеров контура.
4. От материала проводника.

1. 2. 3. 4.

1. Индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей.
2. Индукционные токи, которые возбуждаются в сплошных массивных проводниках в изменяющихся магнитных полях.
3. Индукционные токи, которые возбуждаются в замкнутых проводниках при изменении в них силы тока.
4. Индукционные токи, которые возбуждаются в замкнутом проводнике при наличии разности потенциалов.

1. 2. 3. 4.

34.Какие формулы позволяют рассчитать плотность энергии магнитного поля?

1. 2. 3. 4.

35.Какое значение относительной магнитной проницаемости соответствует парамагнетикам? 1. 2000 2. 0,9998 3. 100 4. 1,000023 5. 10 36.Какие значения магнитной восприимчивости соответствуют диамагнетикам? 1.  0,0002 2. 0,0002 3. 1999 4. 0,000023 5.  0,0004 37.Какие значения относительной магнитной проницаемости соответствуют ферромагнетикам (данные для приведены для одной и той же напря- женности внешнего магнитного поля)? 1. 5000 2. 0,99996 3. 1,00017 4. 0,9998 5. 10 38.Для какого типа магнетиков зависимость магнитной восприимчивости от температуры описывается формулой ? 1. Парамагнетики 3. Диамагнетики 2. Ферромагнетики 4. Антиферромагнетики 39.Для какого типа магнетиков зависимость магнитной восприимчивости от температуры описывается формулой ? 1. Парамагнетики 3. Диамагнетики 2. Ферромагнетики 4. Антиферромагнетики 40.Какие из перечисленных ниже утверждений относятся к характеристике ферромагнетиков?

1. Ферромагнетики являются сильномагнитными веществами.
2. Это вещества, обладающие магнитной проницаемостью меньше единицы.
3. Зависимость между индукцией и напряженностью магнитного поля нелинейная.
4. Это вещества, способные обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля.
5. Магнитная проницаемость нелинейно меняется с напряженностью магнитного поля.

41.Для ферромагнетиков характерно:

1. ₀= 410  7 Гн/м,1,В =const
2. ₀= 410  7 Гн/м,1,В =const
3. ₀= 410  7 Гн/м,1,В =f(H)
4. ₀= 410  7 Гн/м,1,В =f(H)

42.Какой из отрезков (или участков) на приведенной петле гистерезиса ферромагнетика соответствует коэрцитивной силе? 1. ОС2.АМ3.ОА4.ОМ5.АС 43.Какой из отрезков (или участков) на приведенной петле гистерезиса ферромагнетика соответствует остаточной индукции? 1. АМ2.ОМ3.ОС4.ОА5.АС Какой из ферромагнетиков петли гистерезиса которых приведены на рисунке, является наиболее магнитно-мягким? 1.2. 45, Какой из ферромагнетиков петли гистерезиса которых приведены на рисунке, применяется для изготовления постоянных маг­нитов. 1. 2.

19. Индуктивность контура. Самоиндукция

Электрический ток, текущий в замкнутом контуре, создает вокруг себя магнитное поле, индукция которого, по закону Био — Савара — Лапласа (см. (110.2)), пропорциональ­на току. Сцепленный с контуром магнитный поток Ф поэтому пропорционален току I в контуре:



(126.1)

где коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура.

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.



Из выражения (126.1) определяется единица индуктивности генри (Гн): 1 Гн — ин­дуктивность такого контура, магнитный поток самоиндукции которого при токе в 1 А равен 1 Вб:





Рассчитаем индуктивность бесконечно длинного соленоида. Согласно (120.4), полный магнитный поток сквозь соленоид (потокосцепление) равен Подставив это выражение в формулу (126.1), получим



(126.2)

т. е. индуктивность соленоида зависит от числа витков соленоида N, его длины l, площади S и магнитной проницаемости  вещества, из которого изготовлен сердечник соленоида.

Можно показать, что индуктивность контура в общем случае зависит только от геометрической формы контура, его размеров и магнитной проницаемости той среды, в которой он находится. В этом смысле индуктивность контура — аналог электричес­кой емкости уединенного проводника, которая также зависит только от формы провод­ника, его размеров и диэлектрической проницаемости среды (см. § 93).

Применяя к явлению самоиндукции закон Фарадея (см. (123.2)), получим, что э. д. с. самоиндукции



Если контур не деформируется и магнитная проницаемость среды не изменяется (в дальнейшем будет показано, что последнее условие выполняется не всегда), то L = const и



(126.3)

где знак минус, обусловленный правилом Ленца, показывает, что наличие индуктив­ности в контуре приводит к замедлению изменения тока в нем.

Если ток со временем возрастает, то т. е. ток самоиндукции направлен навстречу току, обусловленному внешним источником, и замедляет его возрастание. Если ток со временем убывает, то т. е. индукционный ток имеет такое же направление, как и убывающий ток в контуре, и замедляет его убывание. Таким образом, контур, обладая определенной индуктивностью, приобрета­ет электрическую инертность, заключающуюся в том, что любое изменение тока тормозится тем сильнее, чем больше индуктивность контура.

12. Действие магнитного поля на движущийся заряд

Опыт показывает, что магнитное поле действует не только на проводники с током (см. § 111), но и на отдельные заряды, движущиеся в магнитном поле. Сила, действующая на электрический заряд Q, движущийся в магнитном поле со скоростью v, называется силой Лоренца и выражается формулой



(114.1)

где В — индукция магнитного поля, в котором заряд движется.



где  — угол между v и В.



Отметим еще раз (см. § 109), что магнитное поле не действует на покоящийся электрический заряд. В этом существенное отличие магнитного поля от электрического. Магнитное поле действует только на движущиеся в нем заряды.

Так как по действию силы Лоренца можно найти модуль и направление вектора В, то выражение для силы Лоренца может быть использовано (наравне с другими, см. § 109) для определения вектора магнитной индукции В.

Сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости движения заряженной частицы, поэтому она изменяет только направление этой скорости, не изменяя ее модуля. Следовательно, сила Лоренца работы не совершает. Иными словами, постоянное магнитное поле не совершает работы над движущейся в нем заряженной частицей и кинетическая энергия этой частицы при движении в магнитном поле не изменяется.

Если на движущийся электрический заряд помимо магнитного поля с индукцией В действует и электрическое поле с напряженностью Е, то результирующая сила F, приложенная к заряду, равна векторной сумме сил — силы, действующей со стороны электрического поля, и силы Лоренца:



Это выражение называется формулой Лоренца. Скорость v в этой формуле есть ско­рость заряда относительно магнитного поля.

От чего зависит индуктивность контура



— индуктивность проводника L — коэффициент пропорциональности между Ф и I.

Индуктивность L зависит от свойств самого проводника (его формы, размеров, количества витков и т.п., а также магнитной проницаемости среды μ). Так магнитное поле катушки (соленоида) много сильнее магнитного поля прямого проводника при прочих равных условиях.
L не зависит от силы тока I, магнитного поля Ф и т.п.

Формулы, где встречается L:



— ЭДС самоиндукции при изменении тока в проводнике.



— энергия магнитного поля катушки с током.

От чего зависит индуктивность контура

§ 6. самоиндукция. индуктивность

Изменению силы тока в контуре препятствует ЭДС самоиндукции, равная произведению индуктивности контура и скорости изменения силы тока.

Электрический ток создаёт вокруг себя магнитное поле, и часть линий магнитной индукции этого поля всегда проходит через контур, по которому течет ток (рис.6а). Если ток через контур меняется во времени (переменный ток), то изменяется и магнитный поток через этот контур, а значит, возникает ЭДС индукции, препятствующая изменению магнитного потока (правило Ленца). Таким образом, при изменении тока в любом контуре возникает ЭДС индукции, препятствующая этим изменениям. Это явление называют самоиндукцией, а соответствующую ЭДС – ЭДС самоиндукции, E _is .

Явление самоиндукции продемонстрировано на рис. 6б, где показано, как изменяется сила тока через катушку при подключении и отключении источника тока. Видно, что при замыкании цепи сила тока через катушку достигает величины, соответствующей сопротивлению катушки, не мгновенно, а постепенно. Причиной этого замедления роста силы тока является ЭДС самоиндукции, направленная против ЭДС источника тока. При размыкании цепи в катушке возникает ЭДС самоиндукции, стремящаяся удержать ту силу тока, которая была до размыкания ключа, в результате чего сила тока через катушку падает не мгновенно, а постепенно. Энергия, необходимая для протекания тока через катушку после того, как источник тока был отсоединён (рис. 6б) представляет собой энергию магнитного поля катушки.

Чтобы количественно описать явление самоиндукции, найдём зависимость магнитного потока Ф через контур от силы тока I в этом контуре. Очевидно, что магнитный поток через контур пропорционален магнитной индукции внутри контура, а магнитная индукция пропорциональна силе тока в проводнике. Поэтому магнитный поток должен быть пропорционален силе тока:

Ф = L . I , (6.1)

где L — коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью контура. Контур, обладающий индуктивностью, на схеме обозначают соответствующим значком (см. рис. 6б) Используя (6.1), закон электромагнитной индукции (5.2), а также считая, что индуктивность контура не изменяется при изменения силы тока в нём, можно найти ЭДС самоиндукции E _is :

Единицей индуктивности в СИ является генри (Гн). Из (6.2) следует, что Индуктивность контура зависит от формы и размеров этого контура. Так, индуктивность плоского контура тем больше, чем больше площадь его поверхности, а индуктивность катушки пропорциональна её диаметру и число витков в ней. Кроме того, индуктивность катушки увеличивается, когда внутри неё находится сердечник из железа или сплава, способного намагничиваться.

Явление самоиндукции напоминает явление инерции в механике. Инерция тела, мерой которой служит его масса m , замедляет реакцию тела на приложенную к нему силу. То же происходит и в контуре, когда хотят изменить силу тока в нём. При этом, как следует из (6.2), мерой «инерции» контура является его индуктивность. Аналогия между электромагнитными и механическими явлениями позволяет считать, что ток в контуре играет туже роль, что и скорость тела v , а ЭДС аналогична силе, действующей на тело. Продолжая такую аналогию, можно вывести формулу для энергии магнитного поля катушки, исходя из того, что кинетическая энергия тела равна . Заменяя m на L , а v – на I , получаем следующее выражение для энергии W _М магнитного поля контура с индуктивностью L и силой тока I :

Расчёты показывают, что выражение (6.3), действительно, верно, доказывая правоту аналогий между механическими и электромагнитными явлениями.

Вопросы для повторения:

· В чём состоит явление самоиндукции?

· Что называют индуктивностью, и в каких единицах её измеряют?

· Чему равна ЭДС самоиндукции?

· Чему равна энергия магнитного поля контура с током?



Рис. 6. (а) – линии магнитной индукции катушки с током; (б) – график изменения тока через катушку при включении и выключении источника тока.

Похожие публикации:
1. Как выделить постоянную составляющую сигнала
2. Как протягивают провода между домами
3. Чем можно заменить пульт от телевизора
4. Что будет если убрать конденсатор из цепи