Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Взаимная индукция






 

Рассмотрим два неподвижных контура 1 и 2 (рисунок 40), расположенных достаточно близко друг к другу. Если в контуре 1 течет ток I1, он создает через контур 2 магнитный поток (линии индукции, создающие этот поток, на рисунке изображены сплошными линиями) Ф2, пропорциональный току I1:

 

Ф2 = L21I1. (31.1)

 

Совершенно так же, если в контуре 2 течет ток I2, он создает магнитный поток Ф1 через контур 1, причем

 

Ф1 = L12I2. (31.2)

 

Коэффициенты пропорциональности L12 и L21 называют коэффициентами взаимной индукции или взаимной индуктивностью контуров. Очевидно, взаимная индуктивность численно равна магнитному потоку сквозь один из контуров, создаваемому единичным током в другом контуре. Коэффициенты L12 и L21 зависят от формы, размеров и взаимного расположения контуров, а также от магнитной проницаемости окружающей среды. Эти коэффициенты измеряются в тех же единицах, что и индуктивность L (т.е. в генри).

Соответствующий расчет дает, а опыт подтверждает, что при отсутствии ферромагнетиков коэффициенты L12 и L21 одинаковы:

 

L12 = L21. (31.3)

 

Это замечательное свойство взаимной индуктивности принято называть теоремой взаимности. Благодаря этой теореме можно не делать различия между L12 и L21 и просто говорить о взаимной индуктивности двух контуров.

Наличие магнитной связи между контурами проявляется в том, что при всяком изменении тока в одном из контуров в другом возникает ЭДС индукции. Это явление называют взаимной индукцией.

Согласно основному закону электромагнитной индукции ЭДС, возникающие в контурах 1 и 2 при изменении силы тока в соседнем контуре, равны, соответственно:

 

E1 = - = - ; E2 = - = - . (31.4)

 

В соотношениях (31.4) предполагается, что контуры неподвижны и ферромагнетиков поблизости нет.

С учетом явления самоиндукции ток в контуре 1 при изменении токов в обоих контурах определяется по закону Ома как

 

I1R1 = E1 - - , (31.5)

 

где E1 - сторонняя ЭДС в контуре 1 (помимо индукционных ЭДС), L1 - индуктивность контура 1.

Аналогичное уравнение можно записать и для силы тока I2 в контуре 2.

На явлении взаимной индукции основано действие трансформаторов - устройств, служащих для преобразования токов и напряжений.

В отличие от индуктивности L, которая, как было сказано, является всегда положительной величиной, взаимная индуктивность L12 – величина алгебраическая (в частности, равная нулю). Это связано с тем, что, например, в (31.1) величины Ф2 и I1 относятся к разным контурам. Из рисунка 40 сразу видно, что знак магнитного потока Ф2 при данном направлении тока I1 будет зависеть от выбора нормали к поверхности, ограниченной контуром 2 (или от выбора положительного направления обхода этого контура).

Положительные направления для токов (и ЭДС) в обоих контурах всегда можно выбрать произвольно (а с положительным направлением обхода контура однозначно – правилом правого винта – связано направление нормали к поверхности, ограниченной контуром, т.е. в конечном счете, знак магнитного потока). Раз эти направления выбраны, величину L12 мы должны считать положительной, когда при положительных токах магнитные потоки взаимной индукции через контур оказываются также положительными, т.е. совпадают по знаку с потоками самоиндукции.

Другими словами L12 > 0, если при положительных токах в обоих контурах они «подмагничивают» друг друга, в противном случае L12 < 0. В частных случаях можно заранее так установить положительные направления обхода контуров, чтобы получить желательный знак величины L12 (рисунок 41).






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.