Com qualquer mudança na corrente na bobina (ou em geral no condutor), EMF de auto-indução.
Quando um EMF é induzido em uma bobina alterando seu próprio fluxo magnético, a magnitude desse EMF depende da taxa de variação da corrente. Quanto maior a taxa de mudança de corrente, maior o EMF de auto-indução.
O valor do EMF de auto-indução também depende do número de voltas da bobina, da densidade de seu enrolamento e do tamanho da bobina. Quanto maior o diâmetro da bobina, o número de voltas e a densidade do enrolamento, maior o EMF de auto-indução. Esta dependência do EMF de auto-indução na taxa de variação da corrente na bobina, o número de suas voltas e dimensões é de grande importância na engenharia elétrica.
A direção da EMF de auto-indução é determinada pela lei de Lenz. O EMF de auto-indução sempre tem uma direção na qual evita uma mudança na corrente que o causou.
Em outras palavras, uma diminuição da corrente na bobina acarreta o aparecimento de um EMF de auto-indução direcionado na direção da corrente, ou seja, impedindo sua diminuição. E, inversamente, com o aumento da corrente na bobina, surge um EMF de auto-indução, direcionado contra a corrente, ou seja, impedindo seu aumento.
Não se deve esquecer que se a corrente na bobina não mudar, então não Auto-indução EMF não ocorre. O fenômeno de auto-indução é especialmente pronunciado em um circuito contendo uma bobina com núcleo de ferro, pois o ferro aumenta significativamente o fluxo magnético da bobina e, consequentemente, a magnitude da EMF de auto-indução quando muda.
Indutância
Então, sabemos que o valor da EMF de auto-indução na bobina, além da taxa de variação da corrente nela, também depende do tamanho da bobina e do número de suas voltas.
Conseqüentemente, bobinas de design diferente na mesma taxa de variação de corrente são capazes de induzir EMFs de auto-indução de diferentes magnitudes.
A fim de distinguir as bobinas umas das outras por sua capacidade de induzir EMF de auto-indução em si mesmas, o conceito é introduzido indutância da bobina, ou coeficiente de auto-indução.
A indutância de uma bobina é um valor que caracteriza a propriedade da bobina de induzir um EMF de auto-indução em si mesma.
A indutância de uma determinada bobina é um valor constante, independente da intensidade da corrente que passa por ela e da taxa de sua variação.
Henry é a indutância de tal bobina (ou condutor), na qual, quando a intensidade da corrente muda de 1 ampere em 1 segundo, aparece um EMF de auto-indução de 1 volt.
Na prática, às vezes você precisa de uma bobina (ou enrolamento) que não tenha indutância. Nesse caso, o fio é enrolado em uma bobina, dobrando-o anteriormente ao meio. Este método de enrolamento é chamado bifilar.
FEM de indução mútua
Então, sabemos que a indução EMF na bobina pode ser causada sem mover o eletroímã nela, mas alterando apenas a corrente em seu enrolamento. Mas que para causar um EMF de indução em uma bobina alterando a corrente em outra, não é absolutamente necessário inserir uma delas dentro da outra, mas você pode colocá-las lado a lado
E neste caso, quando a corrente em uma bobina muda, o fluxo magnético alternado resultante penetrará (cruzará) as espiras da outra bobina e causará um EMF nela.
A indução mútua permite interligar vários circuitos elétricos por meio de um campo magnético. Tal conexão é chamada ligação indutiva.
A magnitude da EMF de indução mútua depende principalmente da taxa na qual a corrente na primeira bobina muda.. Quanto mais rápido a corrente muda nele, maior o EMF de indução mútua é criado.
Além disso, a magnitude da EMF de indução mútua depende da magnitude da indutância de ambas as bobinas e de sua posição relativa, bem como a permeabilidade magnética do ambiente.
Consequentemente, bobinas diferentes em sua indutância e disposição mútua e em diferentes ambientes são capazes de induzir indutâncias mútuas de diferentes magnitudes umas nas outras.
Para poder distinguir entre diferentes pares de bobinas por sua capacidade de induzir mutuamente EMF, o conceito de indutância mútua ou coeficiente de indução mútua.
A indutância mútua é indicada pela letra M. Sua unidade de medida, assim como a indutância, é Henry.
Henry é uma indutância mútua de duas bobinas, na qual uma mudança na corrente em uma bobina de 1 ampere por 1 segundo causa um EMF de indução mútua na outra bobina igual a 1 volt.
A magnitude da EMF de indução mútua é afetada pela permeabilidade magnética do ambiente. Quanto maior a permeabilidade magnética do meio através do qual o fluxo magnético alternado que conecta as bobinas se fecha, mais forte é o acoplamento indutivo das bobinas e maior a magnitude da EMF de indução mútua.
A operação de um dispositivo elétrico tão importante quanto um transformador é baseada no fenômeno da indução mútua.
O princípio de operação do transformador
O princípio de operação do transformador é baseado e é o seguinte. Dois enrolamentos são enrolados em um núcleo de ferro, um deles está conectado a uma fonte de corrente alternada e o outro a um consumidor de corrente (resistência).
Um enrolamento conectado a uma fonte de corrente alternada cria um fluxo magnético alternado no núcleo, que induz uma fem no outro enrolamento.
O enrolamento conectado à fonte CA é chamado de primário e o enrolamento ao qual o consumidor está conectado é chamado de secundário. Mas como um fluxo magnético variável permeia os dois enrolamentos simultaneamente, a EMF variável é induzida em cada um deles.
O valor da EMF de cada espira, bem como a EMF de todo o enrolamento, depende da magnitude do fluxo magnético que penetra na espira e da taxa de sua mudança. A taxa de variação do fluxo magnético depende apenas da frequência da corrente alternada, que é constante para uma dada corrente. A magnitude do fluxo magnético também é constante para um determinado transformador. Portanto, no transformador considerado, a EMF em cada enrolamento depende apenas do número de espiras nele.
A razão da tensão primária para a tensão secundária é igual à razão do número de voltas dos enrolamentos primário e secundário. Essa relação é chamada.
Se a tensão da rede for aplicada a um dos enrolamentos do transformador, a tensão será removida do outro enrolamento, mais ou menos que a tensão da rede, quantas vezes o número de voltas do enrolamento secundário for maior ou menor.
Se uma tensão maior que a aplicada ao enrolamento primário for removida do enrolamento secundário, esse transformador será chamado de transformador elevador. Pelo contrário, se uma tensão for removida do enrolamento secundário, menor que a primária, esse transformador é chamado de transformador abaixador. Cada transformador pode ser usado como step-up ou step-down.
A relação de transformação geralmente é indicada no passaporte do transformador como a relação da tensão mais alta para a mais baixa, ou seja, é sempre maior que um.
Sendo, por assim dizer, um caso especial dele).
A direção do EMF de auto-indução sempre acaba sendo tal que quando a corrente no circuito aumenta, o EMF de auto-indução impede esse aumento (direcionado contra a corrente) e quando a corrente diminui, diminui (co -dirigido com a corrente). Com esta propriedade, a EMF de auto-indução é semelhante à força de inércia.
O valor do EMF de auto-indução é proporcional à taxa de variação da corrente:
.O fator de proporcionalidade é chamado coeficiente de auto-indução ou indutância circuito (bobina).
Auto-indução e corrente senoidal
No caso de uma dependência senoidal da corrente que flui através da bobina no tempo, a autoindução EMF na bobina está atrasada em relação à corrente em fase (ou seja, 90 °), e a amplitude dessa EMF é proporcional à corrente amplitude, frequência e indutância (). Afinal, a taxa de variação de uma função é sua primeira derivada, e .
Para calcular circuitos mais ou menos complexos contendo elementos indutivos, ou seja, espiras, bobinas, etc. dispositivos nos quais se observa a auto-indução (especialmente, completamente linear, ou seja, não contendo elementos não lineares) no caso de correntes senoidais e tensões, o método de impedâncias complexas é usado ou, em casos mais simples, uma versão menos poderosa, mas mais visual, é o método de diagramas vetoriais.
Observe que tudo o que foi descrito é aplicável não apenas diretamente às correntes e tensões senoidais, mas também praticamente às arbitrárias, pois estas podem quase sempre ser expandidas para uma integral em série ou de Fourier e, portanto, reduzidas a senoidais.
Em conexão mais ou menos direta com isso, pode-se mencionar o uso do fenômeno de auto-indução (e, consequentemente, indutores) em uma variedade de circuitos oscilatórios, filtros, linhas de atraso e vários outros circuitos em eletrônica e engenharia elétrica.
Auto-indução e surto de corrente
Devido ao fenômeno de auto-indução em um circuito elétrico com fonte EMF, quando o circuito é fechado, a corrente não é estabelecida instantaneamente, mas após algum tempo. Processos semelhantes ocorrem quando o circuito é aberto, enquanto (com uma abertura acentuada) o valor da autoindução EMF pode neste momento exceder significativamente a fonte EMF.
Na maioria das vezes, na vida comum, é usado em bobinas de ignição de carros. A tensão de ignição típica na tensão da bateria de 12V é de 7-25 kV. No entanto, o excesso de EMF no circuito de saída sobre o EMF da bateria aqui se deve não apenas a uma interrupção acentuada da corrente, mas também à relação de transformação, pois na maioria das vezes não é usada uma bobina indutora simples, mas um bobina do transformador, cujo enrolamento secundário, via de regra, tem muitas vezes mais voltas (ou seja, na maioria dos casos, o circuito é um pouco mais complexo do que o que seria totalmente explicado por auto-indução; no entanto, a física de sua operação nesta versão coincide parcialmente com a física do circuito com uma bobina simples).
Esse fenômeno também é usado para acender lâmpadas fluorescentes em um circuito tradicional padrão (aqui estamos falando de um circuito com um indutor simples - um indutor).
Além disso, deve-se sempre levar em consideração ao abrir os contatos, se a corrente flui através da carga com uma indutância perceptível: o salto resultante no EMF pode levar a uma quebra da folga entre os contatos e / ou outros efeitos indesejáveis, para suprimir que neste caso, como regra, é necessário tomar uma variedade de medidas especiais.
Notas
Links
- Sobre auto-indução e indução mútua da "Escola para um Eletricista"
Fundação Wikimedia. 2010.
- Bourdon, Robert Gregory
- Juan Amar
Veja o que é "Auto-indução" em outros dicionários:
auto-indução- auto-indução... Dicionário de ortografia
AUTO-INDUÇÃO- a ocorrência de fem de indução em um circuito condutor quando a intensidade da corrente muda nele; casos especiais de indução eletromagnética. Quando a corrente no circuito muda, o fluxo magnético muda. indução através da superfície delimitada por este contorno, resultando em ... Enciclopédia Física
AUTO-INDUÇÃO- excitação da força eletromotriz de indução (fem) em um circuito elétrico quando a corrente elétrica neste circuito muda; caso especial de indução eletromagnética. A força eletromotriz de auto-indução é diretamente proporcional à taxa de variação da corrente; ... ... Grande Dicionário Enciclopédico
AUTO-INDUÇÃO- AUTO-INDUCÇÃO, auto-indução, para mulheres. (fisica). 1. apenas unidades O fenômeno que quando uma corrente muda em um condutor, uma força eletromotriz aparece nele, impedindo essa mudança. Bobina de auto-indução. 2. Um dispositivo que tem ... ... Dicionário explicativo de Ushakov
AUTO-INDUÇÃO- (Auto indução) 1. Um dispositivo com resistência indutiva. 2. O fenômeno que consiste no fato de que quando uma corrente elétrica muda de magnitude e direção em um condutor, surge nele uma força eletromotriz que impede isso ... ... Dicionário Marinho
AUTO-INDUÇÃO- orientação da força eletromotriz nos fios, bem como nos enrolamentos de eletr. máquinas, transformadores, aparelhos e instrumentos ao alterar a magnitude ou direção da corrente elétrica que flui através deles. atual. A corrente que flui através dos fios e enrolamentos cria em torno deles ... ... Dicionário técnico ferroviário
auto indução- indução eletromagnética causada por uma mudança no fluxo magnético interligado com o circuito, devido à corrente elétrica neste circuito... Fonte: ELEKTROTEHNIKA. TERMOS E DEFINIÇÕES DE CONCEITOS BÁSICOS. GOST R 52002 2003 (aprovado ... ... Terminologia oficial
auto-indução- substantivo, número de sinônimos: 1 excitação de força eletromotriz (1) dicionário de sinônimos ASIS. V.N. Trishin. 2013... Dicionário de sinônimos
auto-indução- Indução eletromagnética, causada por uma mudança no fluxo magnético interligado com o circuito, devido à corrente elétrica neste circuito. [GOST R 52002 2003] EN auto-indução indução eletromagnética em um tubo de corrente devido a variações… … Manual do Tradutor Técnico
AUTO-INDUÇÃO- um caso especial de indução eletromagnética (ver (2)), consistindo na ocorrência de um EMF induzido (induzido) em um circuito e devido a mudanças no tempo do campo magnético criado por uma corrente variável que flui no mesmo circuito. .. ... Grande Enciclopédia Politécnica
Livros
- Indução, indução mútua, auto-indução - é simples. Teoria do absolutismo, Gurevich Harold Stanislavovich, Kanevsky Samuil Naumovich, O processo de interação dos elétrons de um campo eletromagnético variável com os elétrons dos condutores localizados neste campo eletromagnético é chamado de indução eletromagnética. Como resultado… Categoria: Física Série: Natureza do Extremo Oriente Editora: At the Nikitsky Gate, Fabricante:
AUTO-INDUÇÃO
Cada condutor através do qual a eletricidade flui. corrente está em seu próprio campo magnético.
Quando a intensidade da corrente muda no condutor, o campo m muda, ou seja, o fluxo magnético criado por esta corrente muda. Uma mudança no fluxo magnético leva ao surgimento de um vórtice el. campo e indução fem aparece no circuito. 
Este fenômeno é chamado de auto-indução.
Auto-indução - o fenômeno da ocorrência de indução EMF em e-mail. circuito como resultado de uma mudança na intensidade da corrente.
A fem resultante é chamada Auto-indução EMF
Fechando o circuito 
Ao fechar em el. a corrente aumenta no circuito, o que provoca um aumento no fluxo magnético na bobina, surge um vórtice elétrico. campo dirigido contra a corrente, ou seja, um EMF de auto-indução ocorre na bobina, o que impede que a corrente suba no circuito (o campo de vórtices desacelera os elétrons).
Como resultado L1 acende mais tarde, do que L2.
Circuito aberto 
Quando o circuito elétrico é aberto, a corrente diminui, há uma diminuição no fluxo m. na bobina, um campo elétrico de vórtice aparece, direcionado como uma corrente (tendendo a manter a mesma intensidade de corrente), ou seja, Uma fem auto-indutiva aparece na bobina, que mantém a corrente no circuito.
Como resultado, L quando desligado pisca brilhantemente.
Conclusão
na engenharia elétrica, o fenômeno da auto-indução se manifesta quando o circuito é fechado (a corrente elétrica aumenta gradualmente) e quando o circuito é aberto (a corrente elétrica não desaparece imediatamente).
De que depende o CEM da auto-indução?
E-mail corrente cria seu próprio campo magnético. O fluxo magnético através do circuito é proporcional à indução do campo magnético (Ф ~ B), a indução é proporcional à intensidade da corrente no condutor
(B ~ I), portanto o fluxo magnético é proporcional à intensidade da corrente (Ф ~ I).
O EMF de auto-indução depende da taxa de mudança na força atual do e-mail. circuitos, a partir das propriedades do condutor
(tamanho e forma) e na permeabilidade magnética relativa do meio em que o condutor está localizado.
Uma grandeza física que mostra a dependência da EMF de auto-indução no tamanho e forma do condutor e no ambiente em que o condutor está localizado é chamada de coeficiente de auto-indução ou indutância. 
Indutância - física. um valor numericamente igual ao EMF de auto-indução que ocorre no circuito quando a intensidade da corrente muda de 1 ampere em 1 segundo.
Além disso, a indutância pode ser calculada pela fórmula:
onde F é o fluxo magnético através do circuito, I é a intensidade da corrente no circuito.
Unidades de indutância no sistema SI:
A indutância de uma bobina depende de:
o número de voltas, o tamanho e a forma da bobina e a relativa permeabilidade magnética do meio
(possível núcleo).
A EMF de auto-indução evita o aumento da força da corrente quando o circuito é ligado e a diminuição da força da corrente quando o circuito é aberto.
Ao redor de um condutor com corrente existe um campo magnético que possui energia.
De onde isso vem? Fonte de corrente incluída em el. cadeia, tem uma reserva de energia.
No momento do fechamento do e-mail. No circuito, a fonte de corrente gasta parte de sua energia para superar a ação do EMF emergente de auto-indução. Essa parte da energia, chamada de auto-energia da corrente, vai para a formação de um campo magnético.
A energia do campo magnético é própria energia atual.
A auto-energia da corrente é numericamente igual ao trabalho que a fonte de corrente deve fazer para superar a auto-indução EMF para criar uma corrente no circuito.
A energia do campo magnético criado pela corrente é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade da corrente.
Onde a energia do campo magnético desaparece depois que a corrente pára? - se destaca (quando um circuito com uma corrente suficientemente grande é aberto, pode ocorrer uma faísca ou arco)
PERGUNTAS PARA O TRABALHO DE VERIFICAÇÃO
sobre o tema "Indução eletromagnética"
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1. Liste 6 maneiras de obter uma corrente de indução. |
O campo magnético do circuito, no qual a intensidade da corrente muda, induz uma corrente não apenas em outros circuitos, mas também em si mesmo. Este fenômeno é chamado de auto-indução.
Foi estabelecido experimentalmente que o fluxo magnético do vetor de indução magnética do campo criado pela corrente que flui no circuito é proporcional à força dessa corrente:
onde L é a indutância do laço. Uma característica constante do circuito, que depende de sua forma e tamanho, bem como da permeabilidade magnética do meio em que o circuito está localizado. [L] = Hn (Henrique,
1H = Wb/A).
Se durante o tempo dt a corrente no circuito mudar de dI, o fluxo magnético associado a essa corrente mudará de dФ \u003d LdI, como resultado do qual um EMF de auto-indução aparecerá neste circuito:
O sinal negativo mostra que a EMF de auto-indução (e, consequentemente, a corrente de auto-indução) sempre evita uma mudança na força da corrente que causou a auto-indução.
Um bom exemplo do fenômeno da auto-indução são as correntes extras de fechamento e abertura que ocorrem ao ligar e desligar circuitos elétricos com indutância significativa.
Energia do campo magnético
O campo magnético possui energia potencial, que no momento de sua formação (ou mudança) é reabastecida devido à energia da corrente no circuito, que neste caso funciona contra a EMF de auto-indução que surge como resultado da uma mudança no campo.
Trabalhe dA por um período de tempo infinitamente pequeno dt, durante o qual a auto-indução EMF 
e a corrente I pode ser considerada constante, igual a:
.
(5)
O sinal de menos indica que o trabalho elementar é feito pela corrente contra o EMF de auto-indução. Para determinar o trabalho quando a corrente muda de 0 para I, integramos o lado direito, temos:
.
(6)
Este trabalho é numericamente igual ao aumento da energia potencial ΔW p do campo magnético associado a este circuito, ou seja, A= -ΔW p.
Vamos expressar a energia do campo magnético em termos de suas características usando o exemplo de um solenóide. Vamos supor que o campo magnético do solenóide seja homogêneo e esteja localizado principalmente dentro dele. Vamos substituir em (5) o valor da indutância do solenóide, expresso através de seus parâmetros, e o valor da corrente I, expressa a partir da fórmula para a indução do campo magnético do solenóide:
, (7)
onde N é o número total de voltas do solenóide; ℓ é o seu comprimento; S é a área da seção transversal do canal interno do solenóide.
, (8)
Após a substituição temos:
Dividindo ambas as partes por V, obtemos a densidade volumétrica de energia do campo:
(10)
ou, dado que 
Nós temos 
.
(11)
Corrente alternada
2.1 Corrente alternada e suas principais características
Uma corrente alternada é uma corrente que muda ao longo do tempo, tanto em magnitude quanto em direção. Um exemplo de corrente alternada é a corrente industrial consumida. Esta corrente é senoidal, ou seja, o valor instantâneo de seus parâmetros muda ao longo do tempo de acordo com a lei do seno (ou cosseno):
eu= I 0 senωt, u = U 0 sen(ωt + φ 0). (12)
P 
A corrente senoidal variável pode ser obtida girando o quadro (circuito) a uma velocidade constante
em um campo magnético uniforme com indução B(Fig.5). Neste caso, o fluxo magnético que penetra no circuito muda de acordo com a lei
onde S é a área do contorno, α = ωt é o ângulo de rotação do quadro no tempo t. A mudança de fluxo leva à indução EMF
, (17)
cuja direção é determinada pela regra de Lenz.
E 
Se o circuito estiver fechado (Fig. 5), a corrente flui através dele:
.
(18)
Gráfico de mudança na força eletromotriz 
e corrente de indução eu mostrado na Fig.6.
A corrente alternada é caracterizada pelo período T, frequência ν = 1/T, frequência cíclica 
e fase φ \u003d (ωt + φ 0) Graficamente, os valores da tensão e a força da corrente alternada na seção do circuito serão representados por duas senoides, geralmente deslocadas de fase por φ.
Para caracterizar a corrente alternada, são introduzidos os conceitos de valor efetivo (efetivo) de corrente e tensão. O valor efetivo da força da corrente alternada é a força de tal corrente contínua que libera em um determinado condutor tanto calor durante um período quanto libera calor e uma determinada corrente alternada.
,
. (13)
Instrumentos incluídos no circuito de corrente alternada (amperímetro, voltímetro) mostram os valores efetivos de corrente e tensão.
O fenômeno da auto-indução
Se uma corrente alternada flui através da bobina, o fluxo magnético que penetra na bobina muda. Portanto, um EMF de indução ocorre no mesmo condutor através do qual a corrente alternada flui. Esse fenômeno é chamado auto-indução.
Com a auto-indução, o circuito condutor desempenha um papel duplo: uma corrente flui através dele, causando indução, e um EMF de indução aparece nele. Um campo magnético variável induz um EMF no próprio condutor através do qual a corrente flui, criando este campo.
No momento do aumento da corrente, a intensidade do campo elétrico de redemoinho, de acordo com a regra de Lenz, é direcionada contra a corrente. Portanto, neste momento, o campo de vórtices impede que a corrente suba. Ao contrário, no momento em que a corrente diminui, o campo de vórtices a suporta.
Isso leva ao fato de que quando um circuito contendo uma fonte de EMF constante é fechado, um certo valor de intensidade de corrente não é definido imediatamente, mas gradualmente ao longo do tempo (Fig. 9). Por outro lado, quando a fonte é desligada, a corrente em circuitos fechados não para instantaneamente. A EMF resultante da auto-indução pode exceder a EMF da fonte, pois a mudança na corrente e seu campo magnético ocorre muito rapidamente quando a fonte é desligada.
O fenômeno da auto-indução pode ser observado em experimentos simples. A Figura 10 mostra uma conexão paralela de duas lâmpadas idênticas. Um deles está conectado à fonte através de um resistor R, e o outro em série com a bobina eu com núcleo de ferro. Quando a chave é fechada, a primeira lâmpada pisca quase imediatamente e a segunda - com um atraso perceptível. A fem auto-induzida no circuito desta lâmpada é grande e a corrente não atinge imediatamente seu valor máximo.
O aparecimento de um EMF de auto-indução na abertura pode ser observado em um experimento com um circuito mostrado esquematicamente na Figura 11. Quando a chave é aberta na bobina eu EMF de auto-indução aparece, o que mantém a corrente inicial. Como resultado, no momento da abertura, uma corrente flui através do galvanômetro (seta tracejada), direcionada contra a corrente inicial antes da abertura (seta sólida). Além disso, a intensidade da corrente quando o circuito é aberto excede a intensidade da corrente que passa pelo galvanômetro quando a chave é fechada. Isso significa que o EMF de auto-indução Eé mais fem E baterias celulares.
Indutância
A magnitude da indução magnética B, criado pela corrente em qualquer circuito fechado, é proporcional à força da corrente. Como o fluxo magnético F proporcional NO, então pode-se argumentar que
\(~\Phi = L \cdot I\),
Onde eu- coeficiente de proporcionalidade entre a corrente no circuito condutor e o fluxo magnético por ele criado, penetrando neste circuito. O valor L é chamado de indutância do circuito ou seu coeficiente de auto-indução.
Usando a lei da indução eletromagnética, obtemos a igualdade:
\(~E_(is) = - \frac(\Delta \Phi)(\Delta t) = - L \cdot \frac(\Delta I)(\Delta t)\),
Da fórmula resultante segue que
indutância- esta é uma quantidade física numericamente igual à EMF de auto-indução que ocorre no circuito quando a corrente varia de 1 A em 1 s.
A indutância, como a capacitância elétrica, depende de fatores geométricos: o tamanho do condutor e sua forma, mas não depende diretamente da intensidade da corrente no condutor. Além da geometria do condutor, a indutância depende das propriedades magnéticas do meio em que o condutor está localizado.
A unidade SI de indutância é chamada de henry (H). A indutância do condutor é igual a 1 H, se nele, quando a intensidade da corrente muda de 1 A em 1 s, ocorre um EMF de auto-indução de 1 V:
1 H = 1 V / (1 A/s) = 1 V s/A = 1 Ω s
Energia do campo magnético
Encontre a energia possuída pela corrente elétrica no condutor. De acordo com a lei de conservação de energia, a energia atual é igual à energia que a fonte de corrente (célula galvânica, gerador em uma usina, etc.) deve gastar para criar corrente. Quando a corrente é interrompida, essa energia é liberada de uma forma ou de outra.
A energia da corrente, que será discutida agora, é de natureza completamente diferente da energia liberada pela corrente contínua no circuito na forma de calor, cuja quantidade é determinada pela lei de Joule-Lenz.
Quando um circuito contendo uma fonte de CEM constante é fechado, a energia da fonte de corrente é inicialmente gasta na criação de uma corrente, ou seja, na colocação dos elétrons do condutor em movimento e na formação de um campo magnético associado à corrente, e também parcialmente ao aumentar a energia interna do condutor, ou seja, para aquecê-lo. Depois que um valor constante da força atual é estabelecido, a energia da fonte é gasta exclusivamente na liberação de calor. A energia atual não muda.
Vamos agora descobrir por que é necessário gastar energia para criar uma corrente, ou seja, trabalho precisa ser feito. Isso se explica pelo fato de que quando o circuito é fechado, quando a corrente começa a aumentar, aparece um campo elétrico de vórtice no condutor, agindo contra o campo elétrico que é criado no condutor devido à fonte de corrente. Para que a corrente seja igual EU, a fonte de corrente deve realizar trabalho contra as forças do campo de vórtices. Este trabalho vai aumentar a energia da corrente. O campo de vórtices realiza trabalho negativo.
Quando o circuito é aberto, a corrente desaparece e o campo de vórtices realiza um trabalho positivo. A energia armazenada pela corrente é liberada. Isso é detectado por uma faísca poderosa que ocorre quando um circuito com uma grande indutância é aberto.
Encontre uma expressão para a energia atual EU eu.
Trabalhar MAS, feito por uma fonte com EMF E em pouco tempo Δ t, é igual a:
\(~A = E \cdot I \cdot \Delta t\) . (1)
De acordo com a lei de conservação de energia, este trabalho é igual à soma do incremento de energia atual Δ C m e a quantidade de calor liberada \(~Q = I^2 \cdot R \cdot \Delta t\):
\(~A = \Delta W_m + Q\) . (2)
Daí o incremento da energia atual
\(~\Delta W_m = A - Q = I \cdot \Delta t \cdot (E - I \cdot R)\) . (3)
De acordo com a lei de Ohm para um circuito completo
\(~I \cdot R = E + E_(is)\) . (quatro)
onde \(~E_(is) = - L \cdot \frac(\Delta I)(\Delta t)\) - EMF de auto-indução. Substituindo na equação (3) o produto I∙R seu valor (4), obtemos:
\(~\Delta W_m = I \cdot \Delta t \cdot (E - E - E_(is)) = - E_(is) \cdot I \cdot \Delta t = L \cdot I \cdot \Delta I\ ). (5)
No gráfico de dependência L∙I a partir de EU(Fig. 12) incremento de energia Δ C m é numericamente igual à área do retângulo abcd com as partes L∙I e Δ EU. A variação total de energia à medida que a corrente aumenta de zero a EU 1 é numericamente igual à área do triângulo OVS com as partes EU 1 e eu∙EU 1 . Consequentemente,
\(~W_m = \frac(L \cdot I^2_1)(2)\) .
energia atual EU, fluindo através do circuito com indutância eu, é igual a
\(~W_m = \frac(L \cdot I^2)(2)\) .
A energia de um campo magnético contido em uma unidade de volume de espaço ocupado pelo campo é chamada de densidade de energia de volume do campo magnético ω m:
\(~\omega_m = \frac(W_m)(V)\) .
Se um campo magnético é criado dentro de um solenóide de comprimento eu e área da bobina S, então, levando em conta que a indutância do solenóide \(~L = \frac(\mu_0 \cdot N^2 \cdot S)(l)\) e o módulo do vetor de indução do campo magnético dentro do solenóide \(~B = \frac(\mu_0 \cdot N \cdot I)(l)\), obtemos
\(~I = \frac(B \cdot l)(\mu_0 \cdot N) ; W_m = \frac(L \cdot I^2)(2) = \frac(1)(2) \cdot \frac( \mu_0 \cdot N^2 \cdot S)(l) \cdot \left (\frac(B \cdot l)(\mu_0 \cdot N) \right)^2 = \frac(B^2)(2 \ cdot \mu_0) \cdot S \cdot l\) .
Porque V = Sl, então a densidade de energia do campo magnético
\(~\omega_m = \frac(B^2)(2 \cdot \mu_0)\) .
O campo magnético criado por uma corrente elétrica tem uma energia que é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade da corrente. A densidade de energia do campo magnético é proporcional ao quadrado da indução magnética.
Literatura
- Zhilko V. V. Física: Proc. bolsa para o 10º ano. Educação geral escola do russo lang. treinamento / V.V. Zhilko, A. V. Lavrinenko, L. G. Markovich. - Mn.: Nr. Asveta, 2001. - 319 p.
- Myakishev, G.Ya. Física: Eletrodinâmica. 10-11 células. : estudos. para estudo aprofundado de física / G.Ya. Myakishev, A.3. Sinyakov, V. A. Slobodskov. – M.: Abetarda, 2005. – 476 p.
