Явление электромагнитной индукции
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
ки K. При замыкании ключа лампа Л1 загорается позже, чем лампа Л2. Нарастанию тока в цепи катушки при замыкании цепи препятствует ЭДС самоиндукции, возникающая при возрастании магнитного потока в катушке.
При отключении источника тока обе лампочки вспыхнут. В этом случае ток в цепи поддерживается за счет ЭДС самоиндукции, возникающей при убывании магнитного потока в катушке. Токи самоиндукции, возникающие при размыкании цепи, могут быть очень большими, так что лампы могут перегореть.
Энергия магнитного поля
Рис. 4.12.1.
Рассмотрим цепь, содержащую катушку индуктивности L, резистор сопротивлением R и источник тока с ЭДС E и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением. В момент t = 0 ключ замыкает цепь. Начальное условие для силы тока: .
Запишем закон Ома для любого момента времени t.
, (4.12.1)
,
ленц соленоид электромагнитная индукция
принимая , перепишем уравнение (4.12.1) в виде:
. (4.12.2)
выражение (4.12.2) на заряд , прошедший по цепи за малый интервал времени Dt.
. (4.12.3)
Полученное соотношение выражает закон сохранения энергии: работа, совершенная источником тока идет на выделение тепла в резисторе и на изменение энергии магнитного поля катушки
. (4.12.4)
Т.к., при , , то производная функции WM(I) равна
. (4.12.5)
. (4.12.6)
Плотность энергии магнитного поля. Пользуясь формулами (4.12.6) для энергии магнитного поля катушки и (4.11.3) для индуктивности соленоида, получим выражение для плотности энергии магнитного поля.
,
, (4.12.7)
где H - напряженность магнитного поля.
Для плотности энергии электрического поля ранее была получена похожая формула (1.10.7):
.
Выражение (4.12.7) для плотности энергии магнитного поля, выведенное здесь для случая однородного поля, справедливо также для любых магнитных полей (не только однородных).