Induktiv energi

Energien til induktoren (W) er energien til magnetfeltet som genereres av den elektriske strømmen I som strømmer gjennom ledningen til denne spolen. Hovedkarakteristikken til spolen er dens induktans L, det vil si evnen til å skape et magnetfelt når en elektrisk strøm passerer gjennom lederen. Hver spole har sin egen induktans og form, derfor vil magnetfeltet for hver spole variere i størrelse og retning, selv om strømmen kan være nøyaktig den samme.

Avhengig av geometrien til en viss spole, på de magnetiske egenskapene til mediet inne i og rundt den, vil magnetfeltet som skapes av den overførte strømmen ved hvert betraktet punkt ha en viss induksjon B, samt størrelsen på den magnetiske fluksen Ф - vil også bli bestemt for hvert av de vurderte områdene S.

Hvis vi prøver å forklare det ganske enkelt, viser induksjonen intensiteten av den magnetiske handlingen (relatert med kraften til amperen), som er i stand til å utøve et gitt magnetfelt på en strømførende leder plassert i det feltet, og den magnetiske fluksen betyr hvordan den magnetiske induksjonen fordeles over overflaten som vurderes.Dermed er energien til magnetfeltet til spolen med strømmen lokalisert ikke direkte i spolens svinger, men i volumet av rommet der magnetfeltet eksisterer, som er assosiert med spolestrømmen.

Det faktum at magnetfeltet til strømspolen har reell energi kan oppdages eksperimentelt. La oss sette sammen en krets der vi kobler en glødelampe parallelt med en jernkjernespole. La oss bruke en konstant spenning fra en strømkilde til pærespolen. En strøm vil umiddelbart bli etablert i lastkretsen, den vil strømme gjennom pæren og gjennom spolen. Strømmen gjennom pæren vil være omvendt proporsjonal med motstanden til glødetråden, og strømmen gjennom spolen vil være omvendt proporsjonal med motstanden til ledningen som den er viklet med.

Hvis du nå plutselig åpner bryteren mellom strømkilden og belastningskretsen, vil pæren skifte kort, men ganske merkbart. Dette betyr at når vi slo av strømkilden, strømmet strømmen fra spolen inn i lampen, noe som betyr at i spolen var det denne strømmen, den hadde et magnetfelt rundt seg, og i det øyeblikket magnetfeltet forsvant, en EMF dukket opp i spolen.

Denne induserte EMF kalles selvindusert EMF fordi den styres av spolens eget magnetfelt med en strøm på selve spolen. Den termiske effekten Q av strømmen i dette tilfellet kan uttrykkes ved produktet av verdiene av strømmen som ble installert i spolen i øyeblikket da bryteren åpnes, motstanden R til kretsen (spole og ledninger) av lampen ) og varigheten av gjeldende forsvinningstid t.Spenningen utviklet over motstanden til kretsen kan uttrykkes i form av induktansen L, impedansen til kretsen R og tar også hensyn til tidspunktet for forsvinningen av strømmen dt.

La oss nå bruke uttrykket for spoleenergien W på et spesielt tilfelle - en solenoid med en kjerne som har en viss magnetisk permeabilitet som er forskjellig fra den magnetiske permeabiliteten til vakuumet.

Til å begynne med uttrykker vi den magnetiske fluksen F gjennom tverrsnittsarealet S av solenoiden, antall omdreininger N og den magnetiske induksjonen B langs hele lengden l. La oss først registrere induktansen B gjennom sløyfestrømmen I, antall sløyfer per lengdeenhet n, og den magnetiske permeabiliteten til vakuumet.

La oss her erstatte volumet til solenoiden V. Vi har funnet formelen for den magnetiske energien W, og vi har lov til å ta fra den verdien w—volumtettheten til den magnetiske energien inne i solenoiden.

James Clerk Maxwell viste en gang at uttrykket for volumtettheten til magnetisk energi er sant ikke bare for solenoider, men også for magnetiske felt generelt.