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).