Лабораторная работа № 3 .

Определение коэффициента самоиндукции соленоида

Цель работы

1. Изучение явления самоиндукции и ознакомление с методом определения коэффициента самоиндукции соленоида по изменению силы разрядного тока.

2. Определение коэффициента самоиндукции соленоидов.

3. Изучение зависимости коэффициента самоиндукции соленоида от его геометрических параметров, числа витков и магнитной проницаемости сердечника.

Приборы и принадлежности

1. Источник постоянного напряжения.

2. Катушки индуктивности (соленоиды) и набор сердечников.

3. Амперметр.

4. Секундомер.

5. Резисторы.

Теоретическое введение

Соленоид, или катушка индуктивности – это устройство, представляющее собой проводник, намотанный на изоляционный каркас, заполненный магнитной средой. Соленоид служит для создания магнитного поля и накопления энергии магнитного поля. Магнитное поле внутри соленоида можно считать при определенных условиях однородным. Основной характеристикой соленоида являются его индуктивность.

П

(1)

ри прохождении тока по проводнику вокруг него возникает магнитное поле. Магнитный поток Ф, пронизывающий площадь, ограниченную контуром тока, будет пропорционален силе тока I:

Ф = L I

Коэффициент пропорциональности L - это коэффициент самоиндукции или индуктивность контура. Коэффициентом самоиндукции L называется физическая величина, численно равная магнитному потоку Ф, создаваемому проводящим контуром , при прохождении по нему электрического тока силою I, равной 1 А.

(2)

Единицей измерения коэффициента самоиндукции или индуктивности является Гн (генри).

Согласно закону электромагнитной индукции, во всяком проводящем контуре при изменении потока dФ магнитной индукции за время dt через площадь, ограниченную этим контуром, в проводнике наводится эдс индукции Е_i:

(3)

,

равная скорости изменения магнитного потока.

В проводящем контуре возникает эдс и в случае, когда изменение магнитного потока происходит вследствие изменения тока в самом контуре. Эдс, возникающая при этом, называется эдс самоиндукции Е_S и явление наведения индукционного тока называется явлением самоиндукции. При подстановке (1) в (3) получаем величину эдс самоиндукции

(4)

При отсутствии ферромагнитного сердечника в соленоиде индуктивность L = const и формула (4) принимает вид:

(5)

В этом случае эдс самоиндукции определяется коэффициентом самоиндукции L и скоростью изменения силы тока .

Значит, при прохождении по соленоиду изменяющегося электрического тока, вследствие явления самоиндукции и возникновения эдс самоиндукции , коэффициент самоиндукции (индуктивность) соленоида L можно определять по формуле:

(6)

,

где - изменение силы тока за время .

Индуктивность соленоида зависит от числа витков , длины l, поперечного сечения S и рода магнитной среды сердечника соленоида, определяемого его магнитной проницаемостью :

(7)

,

где - магнитная постоянная – абсолютная магнитная проницаемость вакуума, равная 4 10 ^-7 Гн/м.