25.Явление самоиндукции.Эдс самоиндукции, индуктивность контура. Экстратоки замыкания и размыкаия.

Самоиндукция является частным случаем электромагнитной индукции, когда изменяющийся магнитный поток, вызывающий ЭДС индукции, создается током в самом контуре. Если ток в рассматриваемом контуре изменяется, то изменяется и магнитное поле этого тока, а, следовательно, и собственный магнитный поток, пронизывающий контур. В контуре возникает ЭДС самоиндукции, которая согласно правилу Ленца препятствует изменению тока в контуре.

Собственный магнитный поток Φ, пронизывающий контур или катушку с током, пропорционален силе тока I:

(8)

где L  коэффициент самоиндукции или индуктивность катушки. Единица индуктивности в СИ называется генри (Гн), 1 Гн = 1 Вб/1A.

Пример. Рассчитать индуктивность длинного соленоида, имеющего n витков, площадь сечения s и длину l.

;

,

где - число витков на единицу длины;  объем соленоида.

Индуктивность соленоида пропорциональна квадрату числа витков на единицу его длины, объему соленоида и магнитной проницаемости вещества сердечника соленоида.

ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке с постоянным значением индуктивности,

, при L = const , (10)

т.е. ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности катушки и скорости изменения силы тока в ней.

Из аналогии следует физический смысл индуктивности: индуктивность контура является мерой инертности контура по отношению к изменению тока в контуре.

Экстратоки замыкания и размыкания

Явления при замыкании и размыкании тока обусловлены индуктивностью цепи или самоиндукцией. Если изменять ток в цепи, то собственный магнитный поток изменяется, и в цепи, помимо ЭДС источника, начнет действовать электродвижущая сила самоиндукции. При этом в дополнение к питающему току источника пойдет ток, вызванный ЭДС самоиндукции. Этот ток называется экстратоком или индукционным током. По правилу Ленца индукционный ток должен препятствовать причине (изменению начального тока в катушке), его вызвавшей. Следовательно, при увеличении тока в цепи индукционный ток потечет навстречу, а при уменьшении – в том же направлении, что и первичный ток.

(1)

1) Замыкание электрической цепи , при t = 0 I₀ = 0 , (2)

, (3)

где ­ установившийся ток;

 время установления тока (время, за которое ток увеличивается в e раз).

2) Размыкание электрической цепи

, при t = 0  = 0 , (4)

(5)

В цепях с большими индуктивностями при резком замыкании и размыкании ЭДС самоиндукции резко возрастает (_с >> ), что ведет к появлению экстратоков. Возрастание тока в цепи ведет к пробою изоляции и порче электроприборов, электрооборудо­ва­ния.

26.Взаимоиндукция.Эдс взаимоиндуции.Трансформаторы.

Взаимоиндукция  это явление, в котором обнаруживается связь двух или более электрических цепей, при этом возникает ЭДС в одной из цепей при изменении тока в другой.

, т ,

где  коэффициент взаимной индукции, Гн (генри).

На взаимоиндукции основано действие трансформаторов  устройств, в которых преобразуется напряжение переменного тока.

В трансформаторе первичная обмо­т­ка с числом витков N₁ сопротивлением R₁ под­­ключается к источнику пе­ре­менного то­ка с напряжением U₁. К клеммам вто­рич­ной обмотки с числом витков N₂ под­клю­чается нагрузка с сопротивлением R₂, по­требляющая энергию. Обмотки нави­ты на один и тот же сердечник, являющийся об­щим магнитопроводом с потоком Ф_В.

От­ношение напряжения сети к на­пря­же­нию на нагрузке называется коэф­фи­ци­ен­том трансформации: K=U₂/U₁. При K>1 трансформатор – повышающий; при K<1 трансформатор – понижающий.

,

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора зависит от соотношения числа витков, знак минус говорит о том, переменные напряжения в обмотках противоположны по фазе.

Полученные соотношения применимы только к идеальному трансформатору. Причины потерь в реальном трансформаторе:

-активное сопротивление обмоток;

-индукционные токи в сердечнике (токи Фуко);

-перемагничивание ферромагнитного материала сердечника.

Пренебрегая потерями энергии в реальном трансформаторе(1…2%), запишем равенство передаваемых мощностей на обмотках

т.е. токи и напряжения в обмотке трансформатора обратно пропорциональны.

K > 1: повышающий трансформатор, N₂ > N₁, U₂ > U₁, I₂ < I₁,

K < 1: понижающий трансформатор, N₂ < N₁, U₂ < U₁, I₂ > I₁.

Трансформатор, состоящий из одной обмотки, называется автотрансформа­то­ром (для понижающего автотрансформатора энергия подводится ко всей обмотке, а снимается с части обмотки).

27.Энергия магнитного поля соленоида.Плотность энергии

магнитного поля.

28.Намагничивание вещества.Вектор намагниченности.Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость.

29.Диамагнетизм и парамагнетизм.Св-ва диамагнтиков и парамагнетиков.Зависимость магнитной всприимчивости от температуры.

30.Ферромагнетизм. Зависимость намагничивания ферроагнетиков от няпряженности магнитного поля и температуры (гистерезис,точка Кюри). Ферриты

31.Колебательный контур.Аналогия между мханическими и электромагнитными колебаниями. Применение колебательного контура.

. Колебательный контур

Колебательные и волновые процессы, изучаемые в различных разделах физики, проявляют удивительную общность закономерностей. Колебания груза на пружине и процессы в электрическом колебательном контуре протекают очень похожим образом. Однако они имеют различную физическую природу. Чтобы сформулировать, например, задачу о колебаниях груза на пружине, нужно знать законы Ньютона, задача о колебаниях в электрическом контуре требует знания законов электродинамики. Но математические уравнения, описывающие процессы в этих двух системах, оказываются одинаковыми.

Колебательным контуром называется цепь, состоящая из включенных последовательно катушки индуктивности L, конденсатора емкостью С и резистора сопротивлением R.

Аналогия между электрическими и механическими величинамиПо закону Ома ; ; ; при R = 0 . (1)