Методика и техника эксперимента. Явление возникновения ЭДС в одном из контуров при изменении силы тока в другом называется взаимной индукцией

Явление возникновения ЭДС в одном из контуров при изменении силы тока в другом называется взаимной индукцией. Рассмотрим два неподвижных контура 1 и 2, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Если по контуру 1 течет ток I ₁, то он будет создавать магнитный поток Ф ₂₁ через контур 2, пропорциональный току I ₁: Ф ₂₁ = L ₂₁· I ₁.

Коэффициент пропорциональности L ₂₁ называется коэффициентом взаимной индукции или взаимной индуктивностью контуров. Коэффициент взаимной индукции зависит от взаимного расположения контуров, их формы, а также магнитных свойств окружающей среды. Точно также, если в контуре 2 течет ток I ₂, он создает магнитный поток Ф ₁₂ через контур 1:

Ф ₁₂ = L ₁₂· I ₂

Взаимные индуктивности контуров всегда равны: L ₁₂ = L ₂₁.

Так как ток I ₁ изменяется, то в контуре 2 индуцируется ЭДС Е ₂, которая по закону Фарадея пропорциональна скорости изменения магнитного потока Ф ₂₁ через этот контур:

E ₂ = – .

Аналогично, при изменении тока в контуре 2 в первом контуре индуцируется ЭДС, которая равна:

E ₁ = – .

Из приведенных формул следует, что электродвижущая сила взаимной индукции, возникающая в контуре, пропорциональна скорости изменения тока в соседнем контуре и зависит от взаимной индуктивности этих контуров.

Очевидно, что взаимная индуктивность двух контуров равна магнитному потоку, связанному с одним из контуров, когда в другом контуре идет ток L ₂₁ = .

Взаимные индуктивности L ₁₂ и L ₂₁ измеряются в генри (Гн).

В данной работе исследуется коэффициент взаимной индукции катушек 1 и 2. Короткая катушка 2 надевается на длинную катушку 1 и может перемещаться вдоль ее оси. Питание катушки 1 осуществляется от генератора звуковой частоты PQ. Напряжение U, с генератора подается на катушку 1 через сопротивление R и измеряется с помощью вольтметра V. В этом случае ток через катушку 1 можно определить по формуле:

R >> ; I ₁ = = = I ₀₁× cos ωt.

Переменный ток I ₁, создает в катушке 2 переменную ЭДС взаимной индукции, которая равна:

E ₂ = – L ₂₁ = L ₂₁ ω×sin ωt.

Амплитуда ЭДС взаимной индукции:

E ₀₂ = L ₂₁ ω = L ₂₁ 2πν.

Из данного выражения можно определить коэффициент взаимной индукции L ₂₁:

L ₂₁ = ; U ₀ = U · ; E ₀₂ = E ₂· .

Отсюда:

L ₂₁ = . (5.16)

Изучение явления взаимной индукции осуществляется с помощью схемы, представленной на рисунке (5.18):

PQ – звуковой генератор; V – вольтметр; L ₁ и L ₂ – катушки индуктивности;

Ш – шток со шкалой, показывающий взаимное расположение катушек.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: