Взаимная индуктивность контуров

Рамка с током в однородном и неоднородном магнитном поле.

Однородное магнитное поле ориентирует рамку (т.е. создается вращающий момент и рамка поворачивается в положение, когда вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости рамки).

Рамка с током I, в однородном магнитном поле . α – угол между и .

Пара сил Ампера действует на стороны рамки длиной l:

; здесь

Получается вращающий момент:

где плечо Т.к. – площадь рамки, тогда

где M – вращающий момент силы, – магнитный момент.

 

^{неустойчиво.}

Если контур с током находится в неоднородном магнитном поле (рис.9.4), то на него, помимо вращающего момента , действует также сила , обусловленная наличием градиента магнитного поля.

.

Рис.9.4. Контур с током в неоднородном магнитном поле.

Если || , то сила положительна и контур будет втягиваться в область более сильного поля; если и антипараллельны, то сила отрицательна и контур будет выталкиваться из поля (рис.9.4)

 

Поле внутри и вне проводника с током.

Поле внутри проводника

 

В цилиндрическом проводнике круглого сечения наибольшая плотность тока будет у поверхности проводника, наименьшая — на оси. Чем больше проводимость проводника и его магнитная проницаемость, чем больше частота тока, тем более неравномерным будет распределение тока. Явление это носит название поверхностного эффекта(скин-эффекта). В связи с поверхностным эффектом изменяются активное сопротивление и индуктивность проводника. С увеличением частоты активное сопротивление растет, а индуктивность уменьшается. При очень высоких частотах практически можно считать, что весь ток проходит по поверхности проводника, а внутренний магнитный поток обращается в нуль. Внутри проводника электромагнитного поля нет.

 

Поле вне проводника

Вокруг проводника с током воз­никает магнитное поле. Оно возникает вокруг проводника по всей его длине.

Магнитное поле вокруг провод­ника с током обладает следующими особенностями: магнитные линии прямолинейного проводника имеют форму концентрических окруж­ностей; чем ближе к проводнику, тем плотнее располагаются маг­нитные линии, тем больше магнитная индукция; магнитная индук­ция (интенсивность поля) зависит от величины тока в проводнике; направление магнитных линий за­висит от направления тока в про­воднике.

Направление магнитных линий вокруг проводника с током можно определить по «правилу буравчика».

Магнитное поле есть одно из важнейших проявлений электри­ческого тока и не может быть получено независимо и отдельно от тока.

Взаимная индуктивность контуров.

Явление возникновения э.д.с. в одном из контуров при изменении силы тока в другом называется взаимной индукцией. Коэффициенты пропорциональности L₂₁ и L₁₂ называются взаимной индуктивностью контуров.

 

, где I₁ – ток в 1 контуре, Ф₂₁ - часть потока, пронизывающая контур 2.

Если ток I₁ меняет свое значение, то в контуре 2 индуцируется э.д.с. ξ_s:

 

(по зак.Фарадея)

 

, где I₂ – ток во 2 контуре, Ф₁₂ - часть потока, пронизывающая контур 1.

При изменении I₂ в контуре 1 индуцируется э.д.с. ξ_i1: