3.5.2. Явище взаємної індукції

Це явище згадувалось під час розгляду дослідів Фарадея. Воно полягає в тому, що при зміні сили струму в одному контурі його змінне магнітне поле збуджує індукційний струм у іншому сусідньому контурі.

Рис. 3.18. Взаємна індукція

Нехай маємо два контури К₁ і К₂ (рис. 3.18). Якщо в першому контурі буде струм І₁ , то магнітний потік, який пронизуватиме другий контур, дорівнюватиме:

, (3.34)

де М₂₁ - коефіцієнт взаємної індукції другого контуру відносно першого.

Якби, навпаки, струм був у дру­гому контурі І₂, то магнітний потік, який пронизував би перший контур, дорівнював би:

, (3.35)

де М₂₁ - коефіцієнт взаємної індукцїї першого контуру відносно другого.

Коефіцієнти взаємної індукції контурів однакові:

М₁₂=М₂₁=М (3.36)

Величина коефіцієнта взаємної індукції залежить від геометричної форми і розмірів контурів, а також від їх взаємного розміщення і середовища, в якому вони перебувають. При наявності феромагнетика коефіцієнт взаємної індукції залежатиме від сили струмів у контурах.

Коефіцієнт взаємної індукції двох контурів М чисельно дорівнює спільному потоку магнітної індукції, утвореному одиничним струмом в одному з контурів.

Якби в контурі К₁, струм І₁, змінювався, то в контурі К₂ виникала б ЕРС індукції:

. (3.37)

Отже, коефіцієнт взаємної індукції двох контурів чисельно до­рівнює величині ЕРС індукції, яка виникає в одному з контурів, коли в другому контурі сила струму змінюється на одиницю за одиницю часу.

Явище взаємоіндукції має місце в трансформаторах.

3.5.3. Енергія магнітного поля струму.

Магнітне поле, зв'язане з електричним струмом, характеризується певною енергією, наочно проявляється в дії екстраструму розми­кання, оскільки зовнішнє джерело струму вимкнуте. Енергія магнітного поля струму:

. (3.38)

Порівнюючи (3.38) з формулою кінетичної енергії, можемо зробити висновок, що індуктивність в електромагнітних явищах відіграє таку роль, як маса в механічних явищах, і є мірою інертності електричного кола. Справді, екстраструм замикання стримує наростання основного струму, а екстраструм розмикання підтримує його. Індуктивність контуру - фізична величина, яка вимірю­ється подвоєною енергією магнітного поля, сформованого одинич­ним струмом у цьому контурі.

Знаючи енергію магнітного поля, можна за теорією відносності знайти відповідну масу поля:

. (3.39)

Отже, як електричне, так і магнітне поля мають не тільки енергію, а й масу. Ці поля так само матеріальні, як і речовини.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ

1. Магнітна взаємодія як релятивістський ефект

2. Контур із струмом в магнітному полі

3. Магнітне поле контуру зі струмом

4. Робота при переміщенні в магнітному полі

5. Поле соленоїда і тороїда

6. Ідентифікація типу провідності за ефектом Холла

7. Аномальний коефіцієнт Холла

8. Умови на межі двох магнетиків

9. Магнітомеханічні явища

10. Досліди Штерна і Герлоха

11. Квантова теорія магнетизму

12. Методи вимірювання магнітної індукції

13. Взаємозв’язок електричного і магнітного поля

14. Обчислення роботи перемагнічування феромагнетика

15. Датчики Холла

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ ЗНАНЬ

1. Що таке магнітне поле? Як його виявити?

2. Яка силова характеристика магнітного поля?

3. Що приймають за напрям вектора магнітної індукції?

4. Що таке лінії магнітної індукції? Яка їх особливість?

5. Сформулювати правило свердлика

6. Що таке сила Ампера (записати формулу і дати визначення)?

7. Сформулювати закон Ампера

8. Сформулювати правило лівої руки

9. Записати закон Біо – Савара- Лапласа

10. Що таке напруженість магнітного поля (записати формулу і дати визначення)?

11. Що таке один ампер?

12. За якою формулою обчислюють силу взаємодії двох прямих паралельних провідників зі струмом?

13. Що таке сила Лоренца (записати формулу і дати визначення)?

14. Сформулювати правило лівої руки для сили Лоренца

15. Описати рух електрона в однорідному магнітному полі за різних умов

16. Що таке ефект Холла?

17. Що таке намагнічування?

18. Що таке намагніченість?

19. Записати зв’язок між вектором магнітної індукції та напруженістю магнітного поля

13. Що таке діамагнетики?

14. Що таке парамагнетики?

15. Що таке феромагнетики?

16. Особливості феромагнетиків

17. Що таке насичення феромагнетика?

18. Що таке магнітний гістерезис?

19. Що таке коерцитивна сила?

20. Зобразити і описати петлю гістерезису

21. Що таке точка Кюрі?

22. Що таке домени?

23. Що таке антиферомагнетики?

24. На які групи поділяють магнітні матеріали (описати їх)?

25. Що таке ферити?

26. Що таке магнітний потік (записати формулу і дати визначення)?

27. Що таке електромагніта індукція?

28. Що таке індукційний струм?

29. Описати досліди Фарадея

30. Сформулювати закон Ленца

31. Сформулювати закон електромагнітної індукції (записати формулу)

32. Що таке струми Фуко?

33. Що таке самоіндукція?

34. Що таке індуктивність і від чого вона залежить?

41. Що таке струм замикання (записати формулу і показати на графіку)? Як його спостерігав О.С. Попов?

42. Що таке струм розмикання (записати формулу і показати на графіку)? Як його спостерігав О.С. Попов?

13. Що таке взаємна індукція?

14. Що таке коефіцієнт взаємної індукції і від чого він залежить?

15. Записати формулу енергії магнітного поля струму

РЕФЕРАТИ

1. Досліди Л. Гальвані

2. Магнітне поле Землі та інших космічних тіл Сонячної системи

3. Перші електровимірювальні прилади

4. Мас-спектрометри

5. Електронно-променева трубка

6. Прискорювачі елементарних частинок

6. Застосування феромагнетиків

7. Магнітний запис інформації

8. М. Фарадей – геній самоучка

9. Застосування електромагнітної індукції

10. Виготовлення і перемагнічування постійних магнітів

11. Використання енергії магнітного поля

12. Датчики Холла