Билет № 18

Явление самоиндукции. Индуктивность. Электромагнитное поле

План ответа

1. Опыты по самоиндукции. 2. ЭДС самоин-дукции. 3. Индуктивность. 4. Энергия магнитного поля.

Явление самоиндукции заключается в появле-нии ЭДС индукции в самом проводнике при измене-нии тока в нем. Примером явления самоиндукции является опыт с двумя лампочками, подключенными параллельно через ключ к источнику тока, одна из которых подключается через катушку (рис. 28). При замыкании ключа лампочка 2, включенная через ка-тушку, загорается позже лампочки 1. Это происхо-дит потому, что после замыкания ключа ток достига-ет максимального значения не сразу, магнитное поле нарастающего тока породит в катушке индукцион-ную ЭДС, которая в соответствии с правилом Ленца будет мешать нарастанию тока.

Для самоиндукции выполняется установлен-ный опытным путем закон: ЭДС самоиндукции пря-мо пропорциональна скорости изменения тока в проводнике. о = L ДI/t.

Коэффициент пропорциональности L называют индуктивностью. Индуктивность -- это величина, равная ЭДС самоиндукции при скорости изменения тока в проводнике 1 А/с. Индуктивность измеряется в генри (Гн). 1 Гн = 1 Вс/А.

1 генри -- это индук-тивность такого проводника, в котором возникает ЭДС самоиндукции 1 вольт при скорости изменения тока 1 А/с. Индуктивность характеризует магнитные свойства электрической цепи (проводника), зависит от магнитной проницаемости среды сердечника, раз-меров и формы катушки и числа витков в ней.

При отключении катушки индуктивности от источника тока лампа, включенная параллельно ка-тушке, дает кратковременную вспышку (рис. 29). Ток в цепи возникает под дей-ствием ЭДС самоиндукции. Ис-точником энергии, выделяю-щейся при этом в электри-ческой цепи, является магнит-ное поле катушки. Энергия магнитного поля находится по формуле

Wm == LI2/2.

Энергия магнитного поля зависит от индук-тивности проводника и силы тока в нем. Эта энергия может переходить в энергию электрического поля. Вихревое электрическое поле порождается перемен-ным магнитным полем, а переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле, т. е. пе-ременные электрическое и магнитное поля не могут существовать друг без друга. Их взаимосвязь позво-ляет сделать вывод о существовании единого элек-тромагнитного поля. Электромагнитное поле, одно из основных физических полей, посредством которого осуществляется взаимодействие электрически заря-женных частиц или частиц, обладающих магнитным моментом. Электромагнитное поле характеризуется напряженностью электрического поля и магнитной индукцией. Связь между этими величинами и рас-пределением в пространстве электрических зарядов и токов была установлена в 60-х годах прошлого столе-тия Дж. Максвеллом. Эта связь носит название основных уравнений электродинамики, которые опи-сывают электромагнитные явления в различных сре-дах и в вакууме. Получены эти уравнения как обоб-щение установленных на опыте законов электриче-ских и магнитных явлений.

Билет № 19