Strømavhengighet av magnetfeltenergi. Magnetisk feltenergi

En induktor er en elektronisk komponent som er en skrue eller spiralstruktur laget ved hjelp av en isolert leder. Hovedegenskapen til en induktor, som navnet tilsier, er induktans. Induktans er egenskapen til å konvertere energien til en elektrisk strøm til energien til et magnetfelt. Induktansverdien for en sylindrisk eller ringspole er

Der ψ er flukskoblingen, µ0 = 4π*10-7 er den magnetiske konstanten, N er antall omdreininger, S er tverrsnittsarealet til spolen.

Induktoren har også slike egenskaper som liten kapasitans og lav aktiv motstand, og en ideell spole er helt blottet for dem. Bruken av denne elektroniske komponenten observeres nesten overalt i elektriske enheter. Hensiktene med søknaden er forskjellige:

Undertrykkelse av interferens i den elektriske kretsen;
- utjevning av pulsasjonsnivået;
- akkumulering av energipotensial;
- begrensning av strømmer med variabel frekvens;
- konstruksjon av resonansoscillerende kretser;
- filtrering av frekvenser i elektriske signalkretser;
- dannelse av et magnetisk feltområde;
- bygging av forsinkelseslinjer, sensorer, etc.

Magnetisk feltenergi til en induktor

Elektrisk strøm bidrar til akkumulering av energi i magnetfeltet til spolen. Hvis strømforsyningen er slått av, vil den akkumulerte energien bli returnert til den elektriske kretsen. I dette tilfellet øker spenningsverdien i spolekretsen mange ganger. Mengden lagret energi i magnetfeltet er omtrent lik mengden arbeid som må oppnås for å sikre utseendet til den nødvendige strømmen i kretsen. Verdien av energien som er lagret av induktoren kan beregnes ved hjelp av formelen.

Reaktans

Ved vekselstrøm har spolen, i tillegg til aktiv, også reaktans, som finnes etter formelen

Formelen viser at, i motsetning til en kondensator, øker reaktansen til en spole med økende frekvens denne egenskapen brukes i frekvensfiltre.

Når du konstruerer vektordiagrammer, er det viktig å huske at i en spole leder spenningen strømmen med 90 grader.

Spolekvalitetsfaktor

En annen viktig egenskap ved en spole er dens kvalitetsfaktor. Kvalitetsfaktoren viser forholdet mellom reaktansen til spolen og den aktive.

Jo høyere kvalitetsfaktoren til spolen er, jo nærmere den er ideell, det vil si at den bare har sin hovedegenskap - induktans.

Induktordesign

Strukturelt kan induktorer presenteres i forskjellige utførelser. For eksempel i utformingen av enkeltlags eller flerlags vikling av lederen. I dette tilfellet kan ledningsvikling utføres på dielektriske rammer av forskjellige former: runde, firkantede, rektangulære. Produksjon av rammeløse spoler praktiseres ofte. Fremgangsmåten for å produsere toroidale spoler er mye brukt.

Induktansen til spolen kan endres ved å legge til en ferromagnetisk kjerne til spolens design. Innføringen av kjerner påvirker interferensundertrykkelsen. Derfor har nesten alle choker designet for å undertrykke høyfrekvent interferens, som regel ferrodielektriske kjerner laget på basis av ferritt, fluxtrol, ferroxon, karbonyljern. Lavfrekvent interferens jevnes godt ut av spoler på permalloy-kjerner eller elektriske stålkjerner.

La oss se på saken som vi allerede har snakket om (fig. 5.6).

Først lukker vi solenoiden L til EMF-kilden vil strøm flyte gjennom den. Sett deretter nøkkelen på et øyeblikk i posisjon 2 - lukk solenoiden til motstand R. En avtagende strøm vil flyte i kretsen Jeg. I dette tilfellet vil arbeidet gjøres: , eller

La oss uttrykke energien til magnetfeltet gjennom parametrene til magnetfeltet. For solenoid:

.

; herfra

La oss erstatte disse verdiene med formel (5.5.3):

men fordi , Det

Energien til et ensartet magnetfelt i en lang solenoid kan beregnes ved hjelp av formelen

Energitettheten til magnetfeltet i en solenoid med en kjerne vil være summen av feltenergien i vakuum og i magneten til kjernen:

, herfra .

Fordi i et vakuum, har vi

Kontrollspørsmål

1. Hvilke eksperimenter av Faraday dannet grunnlaget for oppdagelsen av fenomenet elektromagnetisk induksjon?

2. Hva forårsaker forekomsten av indusert emk i en lukket ledende krets? Hva og hvordan avhenger den induserte emk som oppstår i kretsen?

3. Hva er fenomenet elektromagnetisk induksjon?

4. Hvorfor er det bedre å bruke en lukket leder i form av en spole for å oppdage indusert strøm, i stedet for i form av en enkelt ledningssving?

5. Formuler Lenz’ regel, illustrer den med eksempler.

6. Hva er retningen til den induserte strømmen?

7. Når den magnetiske induksjonen i en ledende krets endres, oppstår det alltid en indusert emk i den? indusert strøm?

8. Hva er den induserte emk til kretsen?

9. Formuler Ohms lov for kretsen.

10. Hvordan er retningen til induksjonsstrømmen relatert til retningen for endringshastigheten til den magnetiske induksjonsfluksen?

11. Formuler Faradays lov for en strømførende krets som består av en eller flere svinger.

12. Oppstår det en indusert strøm i en ledende ramme som beveger seg fremover i et jevnt magnetfelt?

13. Vis at Faradays lov er en konsekvens av loven om bevaring av energi.

14. Hva er karakteren av EMF av elektromagnetisk induksjon?

15. Utled et uttrykk for den induserte emk i en flat ramme som roterer jevnt i et ensartet magnetfelt. Hvordan kan den økes?

16. Hva er virvelstrømmer? Er de skadelige eller fordelaktige?

17. Hvorfor er transformatorkjerner ikke laget solide?

18. Hvilket fenomen kalles hudeffekten?

19. Klassifiser akseleratorer.

20. Hva er parametrene til lineære akseleratorer.

21. Når beveger en ladet partikkel seg i et magnetfelt i en spiral? Hva er spiralstigningen avhengig av? Støtt svarene dine med konklusjonene til formlene.

22. Hva er partikkelakseleratorer? Hva er de og hvordan karakteriseres de?

23. Hvorfor brukes ikke syklotroner til å akselerere elektroner?

24. Hva er prinsippet for autofase? Hvor brukes den?

25. Når er selvinduksjons-EMK større - når man lukker eller åpner en DC-krets?

26. Hva er den fysiske betydningen av kretsinduktans? gjensidig induktans av to kretser? Hva er de avhengige av?

27. Hva er fenomenene med selvinduksjon og gjensidig induksjon? Beregn indusert emk for begge tilfeller.

28. Hva er den fysiske betydningen av avspenningstid? Bevis at den har tidsdimensjonen.

29. Skriv ned og analyser uttrykk for den volumetriske energitettheten til elektrostatiske og magnetiske felt. Hva er den volumetriske energitettheten til det elektromagnetiske feltet?

30. Magnetfeltstyrken har doblet seg. Hvordan har den volumetriske energitettheten til magnetfeltet endret seg?

31. Gi forholdet mellom punktene i primær- og sekundærviklingene til opptrappingstransformatoren.

Tabell 5.1 viser de komparative karakteristikkene til elektriske og magnetiske felt.

Tabell 5.1

Elektrisk felt	Formler og notasjoner	Et magnetfelt	Formler og notasjoner
Poenglading
Elektrisk konstant		Magnetisk konstant
Dielektrisk permeabilitet		Magnetisk permeabilitet
Dielektrisk følsomhet		Magnetisk følsomhet
Interaksjon av punktavgifter		Samspill mellom strømmer
Elektrisk kraftkarakteristikk Enger

I følge grunnleggende fysikk er det kjent at det er et magnetfelt rundt en leder eller spole som fører strøm. Dette feltet avhenger helt av lederen, mediet for forplantning av feltet og strømstyrken. I likhet med det elektriske feltet er magnetfeltet en slags energibærer. Siden hovedkriteriet som påvirker feltenergien er styrken til den flytende strømmen, vil arbeidet som gjøres av strømmen for å skape et magnetfelt falle sammen med energien til magnetfeltet.

Magnetisk feltenergi

Det er lettere å forstå naturen til et slikt fenomen som magnetisk feltenergi ved å vurdere prosessene som foregår i kretsen.

Skjematiske elementer:

1. L – induktor;
2. L - lyspære;
3. ε – likestrømkilde;
4. K – nøkkel for å lukke og åpne kretsen.

Når nøkkelen er lukket, i henhold til bilde (a), flyter strøm fra den positive terminalen til strømkilden langs parallelle grener gjennom induktoren og lyspæren. Induktoren fører en strøm I0, og lyspæren fører en strøm I1. I det første øyeblikket vil lyspæren brenne sterkere på grunn av den høye motstanden til induktoren. Når induktormotstanden avtar og strømmen I0 øker, vil lyspæren brenne svakere. Dette forklares av det faktum at i det første øyeblikket er strømmen som kommer inn i spolen proporsjonal med høyfrekvente strømmen, basert på formelen for den induktive reaktansen til spolen:

XL=2πfL, hvor:

• XL - induktiv reaktans til spolen;
• f - gjeldende frekvens;
• L – spoleinduktans.

Den induktive reaktansen til spolen øker mange ganger. Induktoren på dette tidspunktet oppfører seg som en åpen krets. Over tid synker den induktive reaktansen til null. Siden den aktive motstanden til induktorspolen er ubetydelig, og motstanden til nikrometråden til lyspæren er høy, flyter nesten hele kretsstrømmen gjennom spolen.

Etter å ha åpnet kretsen med nøkkelen K, i henhold til bilde (b), slukker ikke lyspæren, men tvert imot lyser den opp med et sterkere lys og slukker gradvis. Det kreves energi for å brenne en lyspære. Denne energien hentes fra magnetfeltet til induktoren og kalles magnetfeltenergi. Takket være dette fungerer induktoren som en energikilde (selv-induksjon), ifølge bilde (c).

Det er mulig å bestemme aktiviteten til magnetfeltet ved å undersøke den elektriske kretsen.

For å beregne energien til magnetfeltet, er det behov for å lage en krets der energien til kraftkilden vil bli brukt direkte på dannelsen av magnetfeltet. Følgelig, i kretsen ovenfor, bør verdiene til den interne motstanden til strømforsyningen og induktoren neglisjeres.

Merk! Av Kirchhoffs andre lov følger det at summen av spenningene koblet til kretsen er lik summen av spenningsfallene på hvert av kretselementene.

Den totale spenningen til kretsen er:

ε+εі=Ir+IR, hvor:

• ε – elektromotorisk kraft (spenning) til strømkilden;
• εi – elektromotorisk kraft (spenning) av induksjon;
• I - kretsstrøm;
• r - indre motstand til strømkilden;
• R er den indre motstanden til induktoren.

Siden den betraktede kretsen er ideell og de interne motstandene er null, transformeres formelen til dette:

Den elektromotoriske kraften til selvinduksjon avhenger av induktansen til spolen og endringshastigheten for strøm i kretsen, nemlig:

Ved å erstatte verdien i den generelle formelen, viser det seg:

• ε-LAI/Δt=0,
• ε= LΔI/Δt,
• ΔI= ε Δt/L.

Basert på dette mønsteret er strømstyrken over tid lik:

Ladningen som går gjennom induktoren er:

Ved å kombinere begge formlene får vi:

Arbeidet utført av gjeldende kilde for å overføre ladning gjennom induktoren er lik:

A= εq=εLI2/2ε=LI2/2.

Siden kretsen som vurderes er ideell, nemlig at det ikke er motstand, gikk arbeidet som ble brukt på strømkilden til dannelsen av magnetfeltet og tilsvarer energien til magnetfeltet:

For å eliminere avhengigheten av magnetfeltaktiviteten av egenskapene til spolen, det er nødvendig å transformere uttrykket gjennom feltkarakteristikken, nemlig gjennom den magnetiske induksjonsvektoren:

1. B=µ0µIn, hvor:

• B - vektor for magnetisk induksjon av solenoiden;
• µ0 – magnetisk konstant (µ0=4π×10-7 H/m)
• µ – stoffets magnetiske permeabilitet;
• I – strømstyrke i solenoidkretsen;
• n er viklingstettheten, (n=N/l, hvor N er antall omdreininger, l er lengden på solenoiden).

1. L=µ0µn2V, hvor:

V er volumet til spolen (eller volumet av magnetfeltet konsentrert i spolen) (V=Sl, S er tverrsnittsarealet til solenoiden, l er lengden på solenoiden).

Hvis vi bruker formlene (1 og 2), ser uttrykket som definerer energien til magnetfeltet slik ut:

Wmag=B2V/2µ0µ.

Den vurderte formelen er gyldig forutsatt at bakgrunnen er av samme type. Hvis feltet er inhomogent, er det nødvendig å vurdere en parameter som karakteriserer konsentrasjonen av aktivitet i denne sonen. Denne mengden blir referert til som den volumetriske magnetfeltenergitettheten.

Volumetrisk magnetisk energitetthet

Det bestemmes av uttrykket:

ωmag=Wmag/V, hvor:

• ωmag – volumetrisk magnetfelts energitetthet;
• V er volumet til en bestemt sone der et magnetfelt dannes.

Måleenheten for volumetrisk magnetfelts energitetthet er forholdet – J/m3.

Substituere verdien av feltenergien i ønsket uttrykkWtryllekunstner,vi får den endelige formuleringen som definerer bulkdensiteten:

ωmag= B2/2µ0µ.

Informasjonen som presenteres avslører i detalj prosedyren for å finne en slik feltparameter som magnetfeltenergien. Siden den angitte verdien gjelder for et ensartet felt, for å utføre beregninger i et uensartet magnetfelt, brukes en verdi som bestemmer konsentrasjonen eller tettheten til feltenergien.

Video

Hvis en strøm I flyter i en krets med induktans L, så oppstår det en induktiv strøm i det øyeblikket kretsen åpnes, og arbeidet utføres av den. Dette arbeidet utføres på grunn av energien til magnetfeltet som forsvant da kretsen ble åpnet. Basert på loven om bevaring og transformasjon, omdannes energien til magnetfeltet hovedsakelig til energien til det elektriske feltet, på grunn av hvilket lederne varmes opp. Arbeidet kan bestemmes ut fra relasjonen

Siden da

Nedgangen i magnetfeltenergi er derfor lik arbeidet utført av strømmen

(16.18)

Formelen er gyldig for enhver krets og viser at energien til magnetfeltet avhenger av induktansen til kretsen og styrken til strømmen som flyter gjennom den.

La oss beregne energien til et ensartet magnetfelt til en lang solenoid, hvis induktans bestemmes av formelen L = μμ 0 n 2 V. I dette tilfellet har energiformelen formen

Tatt i betraktning at feltstyrken inne i en uendelig lang solenoid er Н=In, får vi

(16.19)

La oss uttrykke energien i form av magnetfeltinduksjon B= μμ 0 H:

(16.20)

(16.21)

På grunn av det faktum at magnetfeltet til solenoiden er ensartet og lokalisert inne i solenoiden, fordeles energien gjennom volumet til solenoiden med en konstant tetthet

(16.22)

Tar vi i betraktning de tre siste formlene, får vi

Når man tar i betraktning Lenz sin regel, kan det bemerkes at fenomenet selvinduksjon ligner på manifestasjonen av kroppens treghet i mekanikk. På grunn av treghet får kroppen ikke øyeblikkelig en viss hastighet, men gradvis. Dens hemming oppstår også gradvis. Det samme, som vi har sett, skjer med strømstyrken under selvinduksjon. Denne analogien kan trekkes videre.

Og

disse ligningene er likeverdige.

de. m ~L , υ~I

Formlene er også likeverdige

Eksempler på problemløsning

Eksempel. I et magnetfelt som varierer i henhold til loven B = B 0 cosωt (B 0 = 5 mT,

ω=5с -1), plasseres en sirkulær trådspole med radius r=30cm, og normalen til spolen danner en vinkel α=30º med feltets retning. Bestem den induserte emk som oppstår i spolen til tiden t=10s.

Gitt : B=B 0 cost; Bo=5mT=5∙10-3 T; ω=5s-1; r = 30 cm = 0,3 m; a=30º; t=10 s.

Finne: εi.

Løsning: I henhold til Faradays lov,

, (1)

Hvor er den magnetiske fluksen koblet til spolen på dens vilkårlige plassering i forhold til magnetfeltet.

I henhold til betingelsene for problemet koster B=B 0, og arealet av ringen er S=πr 2, derfor

Ф=πr 2 B 0 cosωt∙cosα. (2)

Ved å erstatte uttrykk (2) i formel (1) og differensiere, oppnår vi ønsket indusert emf på et gitt tidspunkt:

Svar: ei = 4,69 mV.

Eksempel I en solenoid med lengde ℓ=50cm og diameter d=6cm, øker strømstyrken jevnt med 0,3A per sekund. Bestem antall omdreininger på solenoiden hvis styrken til induksjonsstrømmen i en ring med en radius på 3,1 cm laget av kobbertråd (ρ = 17 nOhm∙m) plassert på spolen er Ik = 0,3 A.

Gitt: 1 = 50 cm = 0,5 m; d=6cm=0,06m;
rk =3,1 cm=3,1∙10-2 m; ρ=17nOhm∙m=17∙10 -9 Ohm∙m; Ik = 0,3 A.

Finne :N.

Løsning . Når strømstyrken endres i solenoiden, oppstår det en selvinduktiv emk

(1)

Hvor
- solenoidinduktans. Bytter dette uttrykket inn i (1)

tar i betraktning

.

Den induserte emk som oppstår i en ring er N ganger mindre enn funnverdien av selvinduksjons-emk i en solenoid som består av N omdreininger, dvs.

. (2)

I henhold til Ohms lov, styrken til den induserte strømmen i ringen

, (3)

Hvor
- ringmotstand. Siden ℓ til =πd, og S til =πr til 2, vil uttrykk (3) ha formen

Ved å erstatte uttrykk (2) i denne formelen finner vi det nødvendige antallet omdreininger av solenoiden

.

Svar : N=150

Eksempel I et ensartet magnetfelt beveger den bevegelige siden (dens lengde ℓ=20 cm) av en rektangulær ramme (se figuren) seg vinkelrett på de magnetiske induksjonslinjene med en hastighet υ=5 m/s. Bestem induksjonen B av magnetfeltet hvis induksjons-EMK som oppstår i rammen er ε i = 0,2 V.

Gitt: 1 = 20 cm = 0,2 m; υ=5 m/s; ε i =0,2 V.

Finne :B.

R
beslutning . Når den bevegelige siden av rammen beveger seg i et magnetisk felt, øker fluksen Ф til den magnetiske induksjonsvektoren gjennom rammen, noe som i henhold til Faradays lov,

, (1)

fører til forekomst av indusert emk.

Fluksen til den magnetiske induksjonsvektoren kombinert med rammen,

Ved å erstatte uttrykk (2) med formel (1) og ta i betraktning at B og ℓ er konstante mengder, får vi

hvor kommer ønsket magnetfeltinduksjon fra?

Svar : V=0,2 T.

Eksempel I et jevnt magnetfelt med induksjon B = 0,2 Tesla, roterer en spole som inneholder N = 600 omdreininger jevnt med en frekvens n = 6 s -1. Tverrsnittsarealet S av spolen er 100 cm 2 . Rotasjonsaksen er vinkelrett på spolens akse og retningen til magnetfeltet. Bestem maksimal indusert emk til den roterende spolen.

Gitt: B = 0,2 T; N=600; n=6s-1; S=100cm 2 =10 -2 m 2.

Finne : (ε i) maks.

Løsning . I henhold til Faradays lov,

hvor Ф er den totale magnetiske fluksen koblet til alle vindinger av spolen. Med et vilkårlig arrangement av spolen i forhold til magnetfeltet

Ф=NBScosωt, (1)

hvor sirkulær frekvens ω=2πn. Ved å erstatte ω i (1), får vi

ε i =-NBS2πn(-sin2πnt)=2πnNBSsin2πnt,

ε i =(ε i) maks for sin2πnt=1, derfor

(ε i) maks =2πnNBS

Svar : (ε i) maks =45,2 V.

Eksempel En ettlags lang spole inneholder N=300 vindinger, tett ved siden av hverandre. Bestem induktansen til spolen hvis diameteren på ledningen er d=0,7 mm (isolasjonen er av ubetydelig tykkelse) og den er viklet på en pappsylinder med en radius på r=1 cm.

Gitt: N = 300; d=0,7 mm=7∙10-4 m; r=1 cm=10-2 m.

Finne : L.

Løsning . Spole induktans

(1)

hvor Ф er den totale magnetiske fluksen koblet til alle vindinger av spolen; I er strømstyrken i spolen.

Tatt i betraktning at den totale magnetiske fluksen

(N er antall omdreininger av spolen; B er magnetisk induksjon; S er tverrsnittsarealet til spolen); magnetisk induksjon i en kjerneløs spole

(μ 0 – magnetisk konstant; ℓ – spolelengde), spolelengde

(d-diameter på ledningen; svingene er tett ved siden av hverandre), tverrsnittsareal av spolen

Etter å ha erstattet de skriftlige uttrykkene i formel (1), oppnår vi ønsket induktans til spolen:

Svar: L=1,69 mH.

Eksempel Primærviklingen til en nedtrappingstransformator med et transformasjonsforhold k = 0,1 er koblet til et nettverk med en vekselspenningskilde med EMF ε 1 = 220 V. Forsømmelse av energitap i primærviklingen, bestemme spenningen U 2 ved terminalene av sekundærviklingen hvis motstanden R 2 = 5 Ohm og strømstyrken i den er I 2 = 2A.

Gitt: k=0,1; e1 = 220 V; R2=5 Ohm; I2=2A.

Finne :U 2.

Løsning . I primærviklingen, under påvirkning av variabel EMF ε 1, oppstår en vekselstrøm I 1, som skaper en vekslende magnetisk fluks F i transformatorkjernen, som trenger inn i sekundærviklingen. I henhold til Ohms lov, for primærviklingen

hvor R 1 er motstanden til primærviklingen. Spenningsfallet I 1 R 1 i raskt varierende felt er lite sammenlignet med ε 1 og ε 2. Da kan vi skrive:

(1)

Den gjensidige induksjons-emf som oppstår i sekundærviklingen er

(2)

Fra uttrykk (1) og (2) får vi

,

Hvor
- transformasjonsforhold, og tegnet "-" viser at EMF i primær- og sekundærviklingene er motsatt i fase. Derfor er EMF i sekundærviklingen

Spenning ved sekundærviklingsterminalene

U2 = e2-I2R2 = ke1-I2R2.

Svar : U 2 = 12 V.

Eksempel En kjerneløs solenoid med en enkeltlags trådvikling med en diameter på d=0,4 mm har en lengde ℓ=0,5 m og et tverrsnitt S=60cm 2 . Hvor lang tid vil det ta, ved spenning U=10 V og strøm I=1,5 A, å frigi i viklingen en mengde varme lik feltenergien inne i solenoiden? Feltet anses som homogent.

Gitt: d=0,4 mm=0,4∙10-4 m; 1 = 0,5 m; S=60cm2 =6∙10 -3 m2; I=1,5A; U=10V; Q=W.

Finne :t.

Løsning . Når strøm I går ved spenning U, frigjøres varme i viklingen i løpet av tiden t

Feltenergi inne i solenoiden

(2)

Hvor
(N er det totale antallet magnetomdreininger). Hvis svingene er tett ved siden av hverandre, så ℓ=Nd, hvorfra
. Ved å erstatte uttrykket for B og N i (2), får vi

. (3)

I henhold til problemforholdene, Q=W. Ved å sette likhetstegn mellom uttrykk (1) og (3), finner vi den nødvendige tiden:

Svar: t =1,77 ms.

Eksempel En kjerneløs spole med en lengde på ℓ=50 cm inneholder N=200 omdreininger. Strøm I=1A flyter gjennom spolen. Bestem den volumetriske energitettheten til magnetfeltet inne i spolen.

Gitt : 1 = 50 cm = 0,5 m; N=200; I=1 A.

Finne : ω.

Løsning . Volumetrisk magnetfelts energitetthet (energi per volumenhet)

, (1)

Hvor
- magnetisk feltenergi (L - spoleinduktans); V=Sℓ - spolevolum (S - spoleareal; ℓ - spolelengde).

Den magnetiske induksjonen av feltet inne i en solenoid med en kjerne med magnetisk permeabilitet μ er lik

.

Den totale magnetiske fluksen koblet til alle svingene på solenoiden er

.

Tatt i betraktning at Ф=LI, får vi formelen for induktansen til solenoiden:

(2)

Å erstatte uttrykk (2) med formel (1) under hensyntagen til det faktum at
, la oss finne den nødvendige volumetriske energitettheten til magnetfeltet inne i spolen:

Da kretsen ble åpnet i forsøket (se fig. 150, c), blinket lyspæren sterkt. Hvor kom energien fra, som i dette tilfellet brant lyspæren på grunn av? Siden dette skjedde når kretsen ble koblet fra strømkilden, det vil si når induksjonen av magnetfeltet til spolen avtok, følger det at energien som forbrukes av lyspæren tidligere ble lagret i form av magnetfeltenergi. Når kretsen åpnes, begynner den å forsvinne og energien som er lagret i den, gjennom prosessen med selvinduksjon, omdannes til energien til elektrisk strøm, på grunn av hvilken lyspæren brenner. Fra det vi har vurdert konkluderer vi: et magnetfelt har energi.

Energireserven til magnetfeltet til spolen er lik energien brukt av strømkilden for å overvinne e. d.s. selvinduksjon i hele tidsperioden mens strømstyrken ved stenging av kretsen økte fra null til en viss verdi I (se fig. 150, b). En del av arbeidet e. d.s. Kilden i spolen går til å varme opp ledningene, og en del lik f.eks. d.s. selvinduksjon E kilde = E c, virker mot f.eks. d.s. selvinduksjon.

Arbeidet som gjøres av strømmen for å overvinne f.eks. d.s. selvinduksjon er lik energien til magnetfeltet til spolen:

A = W M = ΔE kilde I gjennomsnitt Δt; W M = E c I cp Δt. (3)

Strømmen varierte fra 0 til I, derfor Strømmen varierte fra 0 til I, deretter endringen i strøm ΔI = I. Midler,

La oss erstatte E c og I cf med formel (3):

Vi får formelen for energien til magnetfeltet til spolen

Avhengigheten av energien til magnetfeltet til spolen på dens induktans og strømstyrke i den kan sees i dette eksperimentet. Ved å øke strømmen i spolen med en reostat åpner vi kretsen. I dette tilfellet blinket lyspæren sterkere enn ved lav strøm i spolen. Dette betyr at jo større strømstyrke i spolen er, desto større er energien til magnetfeltet til spolen. La oss fjerne halve kjernen fra spolen, og dermed redusere induktansen. La oss stille inn den forrige strømstyrken i kretsen og åpne den. I dette tilfellet blinker lyspæren mindre sterkt. Derfor, Energien til spolens magnetiske felt er større, jo større induktans er den. Vi bruker energien til magnetfeltet, for eksempel i en elektromagnetisk løftekran for å tiltrekke jernbiter til kjernen av kranens elektromagnet, for å generere strøm i sekundærviklingen til transformatoren.

Oppgave 36. I en spole uten kjerne for 0,01 sek strømmen økt fra 1 før 2 a, Samtidig dukket det opp en emisjon i spolen. d.s. selvinduksjon Det 20. århundre Bestem induktansen til spolen og endringen i energien til dens magnetiske felt.