Слайд № 25
В этом случае закон ЭМИ можно записать следующим образом:
.
При
увеличении тока, когда
,
э.д.с. самоиндукции направлена
противоположно току, а при уменьшении
тока, когда
,
э.д.с. еL
совпадает по направлению с током.
Таким образом, э.д.с. самоиндукции противодействует как увеличению, так и уменьшению тока. Это противодействие тем сильнее, чем больше индуктивность L цепи. Следовательно, индуктивность L характеризует способность цепи препятствовать изменениям электрического тока, протекающего по этой цепи.
Индуктивность L характеризует способность цепи запасать энергию в магнитном поле (так называемую электрокинетическую энергию):
При увеличении тока, когда , энергия поступает в магнитное поле – катушка является приемником электрической энергии. При убывании тока, когда , магнитное поле катушки отдает запасенную в ней энергию.
Вихревые токи (токи Фуко)
Индукционные токи возникают не только в линейных проводниках, но и в массивных сплошных проводниках, помещенных в магнитное поле, например, в магнитопроводах. Эти токи оказываются замкнутыми в толще проводника и поэтому называются вихревыми. Их также называют токами Фуко.
Эти токи также подчиняются правилу Ленца: их магнитное поле направлено так, чтобы противодействовать изменению магнитного потока, вызвавшего эти токи.
Слайд № 26
Например, если между полюсами невключенного электромагнита медный маятник совершает практически незатухающие колебания, то при включении тока он испытывает сильное торможение и быстро останавливается. Это объясняется тем, что возникшие токи Фуко имеют такое направление, что действующие на них со стороны магнитного поля силы тормозят движение маятника. Если в описанном маятнике сделать радиальные разрезы, то вихревые токи ослабляются, и торможение почти отсутствует.
Слайд № 27
Вихревые токи помимо торможения (как правило, это нежелательный эффект) вызывают нагревание проводников. Поэтому сердечники делают не сплошными, а шихтованными (то есть из тонких пластин, отделенных одна от другой слоем диэлектрика) и устанавливают их так, чтобы вихревые токи были направлены поперек пластин.
Вследствие действия токов Фуко возникает скин-эффект. Токи Фуко противодействуют изменению тока внутри проводника и способствуют его изменению вблизи поверхности. Переменный ток оказывается распределенным по сечению провода неравномерно – он как бы вытесняется на поверхность.
Но токи Фуко, а точнее Джоулева теплота, выделяемая ими, используется быту: в СВЧ-печах, индукционных плитах, на производстве в металлургических печах. Демпфирующий эффект применяется в электроизмерительных приборах.
Слайд № 28
Электромеханические взаимодействия. Закон Ампера
Проводники с током, расположенные в магнитном поле, испытывают действие механических сил.
Слайд № 29
Если прямолинейный проводник длиной l, по которому протекает ток, находится в равномерном магнитном поле (В = const) и расположен под углом α к направлению вектора магнитной индукции В, то на этот проводник действует сила
Fэм = ВIl∙sinα
Эта зависимость называется законом электромагнитных сил Ампера (законом Ампера).
Как видно из формулы, сила Fэм имеет наибольшее значение, когда α = 90°, то есть когда проводник расположен перпендикулярно к направлению магнитных силовых линий. В этом случае
Fэм = В∙I∙l.
Направление силы Fэм определяется с помощью правила левой руки. Если расположить левую руку таким образом, что магнитные линии входят в ладонь, четыре пальца совпадают с направлением тока, то отставленный в сторону большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.