Явление самоиндукции. Энергия магнитного поля

Явление самоиндукции
Явление самоиндукции - частный случай электромагнитной индукции и, следовательно, для него справедливы все закономерности явления электромагнитной индукции. При этом Изменяющееся магнитное поле индуцирует ЭДСиндукции в том же са­мом проводнике, по которому течет ток, создающий это поле. Вихревое магнитное поле препятствует нараста­нию тока в проводнике. При уменьшении то­ка вихревое поле поддерживает его.
В момент замыкания клю­ча ЭДС самоиндукции в катушке препятствует нарастанию тока I: Л2 загорается позже Л1 (рис). (Резистор R уравновешивает сопротивление катушки L, чтобы лампочки горели с одинаковой яркостью).
Опыт иллюстрирует, что для изменения тока требуется время, т.е. явление самоиндукции аналогично явлению инерции в механике. При размыкании этой цепи лампочки гаснут одновременно, т.к. две верхних ветви соединены последовательно (токи одинаковы в любой момент времени).
Цепь разомкнули. В момент размыкания через гальванометр течет ток против начального тока: может быть больше ЭДС источника (рис). Следова­тельно, ток после размыкания уве­личивается.
Учёт ЭДС самоиндукции в технике. Масляные выключатели; при размыкании цепи с большой индуктивностью параллельно включают конденсатор с большой электроемкостью и высоким напряжением. При замыкании и размыкании цепи возникают экстратокизамыкания (размыкания) тем большие по величине, чем быстрее происходит процесс.
Индуктивность Если через катушку пропускать ток, то Ф ~ I. Следовательно, Ф=LI, где L — индуктивность катушки (коэффициент самоиндукции), характеризую­щая ее магнитные свойства.
Индуктивность показывает, какой магнитный поток пронизывает данный проводник при прохождении по нему тока силой 1 А (в СИ).
Согласно закону электромагнитной индукции Но ΔФ=LΔI, следовательно:
Индуктивность численно равна эдс самоиндукции, возникающей в проводнике при изменении силы тока на единицу силы тока (1 А) за единицу времени (1с). В СИ единица индуктивности – Генри.
Индуктивность – характеристика проводника, зависящая только от: Формы Размеров Магнитной проницаемости среды.
Например, индуктивность катушки зависит от числа витков, диаметра катушки, ее длины и материала сердечника.
Энергия магнитного поля.
По аналогии с кинетической энергией:
При замыкании цепи энергия равна работе по созданию тока (вихревого электрического поля). При размыкании энергия магнитного поля превращается в тепловую (искра., дуга).

Домашнее задание

1. Т.Н.Засекина, Д.А.Засекин Е.В. Физика. 11класс, «Сиция», 2011.Читать §31(с.132-136).

2. Ответить на вопросы:

1. Какое электрическое поле образуется при изменении магнитного поля?

2. Почему при размыкании цепи питания трансформатора или электродвигателя может возникнуть сильная искра?

3. Решить задачи:

1. Какова индуктивность контура, если при равномерном изменении силы тока на 5 А за 50 мс в этом контуре создаётся ЭДС 10 В?

2. Катушку с индуктивностью 50 мГн, по которой шёл ток 2 А, с помощью переключателя замкнули накоротко. Какое количество теплоты выделилось в катушке к тому моменту, когда сила тока уменьшилась до 1 А?