Indukcinė energija

Induktoriaus energija (W) yra magnetinio lauko, kurį sukuria elektros srovė I, tekanti šios ritės laidu, energija. Pagrindinė ritės charakteristika yra jos induktyvumas L, tai yra, gebėjimas sukurti magnetinį lauką, kai elektros srovė teka per jos laidininką. Kiekviena ritė turi savo induktyvumą ir formą, todėl kiekvienos ritės magnetinis laukas skirsis pagal dydį ir kryptį, nors srovė gali būti lygiai tokia pati.

Priklausomai nuo tam tikros ritės geometrijos, terpės viduje ir aplink ją magnetinių savybių, kiekviename nagrinėjamame taške perduodamos srovės sukurtas magnetinis laukas turės tam tikrą indukciją B, taip pat magnetinio srauto Ф dydį. - taip pat bus nustatyta kiekvienai iš nagrinėjamų sričių S.

Jei bandysime tai paaiškinti gana paprastai, tada indukcija parodo magnetinio veiksmo intensyvumą (susijusią su ampero galia), kuris gali paveikti tam tikrą magnetinį lauką ant tame lauke esančiam srovės laidininkui, o magnetinis srautas reiškia, kaip magnetinė indukcija pasiskirsto nagrinėjamame paviršiuje.Taigi, ritės magnetinio lauko energija su srove yra lokalizuota ne tiesiogiai ritės posūkiuose, o erdvės tūryje, kuriame yra magnetinis laukas, kuris yra susijęs su ritės srove.

Faktą, kad srovės ritės magnetinis laukas turi tikrą energiją, galima atrasti eksperimentiškai. Sudarykime grandinę, kurioje lygiagrečiai su geležinės šerdies rite sujungiame kaitrinę lempą. Į lemputės ritę pritaikykime pastovią įtampą iš maitinimo šaltinio. Apkrovos grandinėje iš karto bus sukurta srovė, ji tekės per lemputę ir per ritę. Srovė per lemputę bus atvirkščiai proporcinga jos kaitinimo siūlelio varžai, o srovė per ritę bus atvirkščiai proporcinga laido, su kuriuo ji suvyniota, varžai.

Jei dabar staiga atidarysite jungiklį tarp maitinimo šaltinio ir apkrovos grandinės, lemputė persijungs trumpai, bet gana pastebimai. Tai reiškia, kad kai mes išjungėme maitinimo šaltinį, srovė iš ritės veržėsi į lempą, o tai reiškia, kad ritėje buvo tokia srovė, aplink ją buvo magnetinis laukas, o tuo momentu, kai magnetinis laukas išnyko, ritėje pasirodė EML.

Šis sukeltas EML vadinamas savaime sukeltu EML, nes jį nukreipia pačios ritės magnetinis laukas su srove pačioje ritėje. Srovės šiluminis efektas Q šiuo atveju gali būti išreikštas srovės, kuri buvo įmontuota į ritę jungiklio atidarymo momentu, ir grandinės varžos R (ritės ir laidų) sandauga. lempos ) ir srovės išnykimo trukmė t.Įtampa, išvystyta per grandinės varžą, gali būti išreikšta induktyvumu L, grandinės varža R ir taip pat atsižvelgiant į srovės dt išnykimo laiką.

Dabar pritaikykime ritės energijos W išraišką konkrečiam atvejui - solenoidui su šerdimi, turinčia tam tikrą magnetinį laidumą, kuris skiriasi nuo vakuumo magnetinio pralaidumo.

Pirmiausia išreiškiame magnetinį srautą F per solenoido skerspjūvio plotą S, apsisukimų skaičių N ir magnetinę indukciją B per visą jo ilgį l. Pirmiausia užfiksuokime induktyvumą B per kilpos srovę I, kilpų skaičių ilgio vienete n ir vakuumo magnetinį laidumą.

Tada pakeiskime solenoido V tūrį. Radome magnetinės energijos W formulę ir iš jos galime paimti reikšmę w – magnetinės energijos tūrio tankį solenoide.

Jamesas Clerkas Maxwellas kartą parodė, kad magnetinės energijos tūrio tankio išraiška yra teisinga ne tik solenoidams, bet ir apskritai magnetiniams laukams.