Теоретическое введение. При всяком изменении магнитного тока, пронизывающего контур, в

При всяком изменении магнитного тока, пронизывающего контур, в

нем возникает ЭДС электромагнитной индукции:

(6.1.1)

Это основной закон электромагнитной индукции, или закон Фарадея.

Поясним его на следующем примере. Пусть к контуру приближается магнит северным полюсом (рис. 6.1). Магнитный поток Ф в контуре зависит от площади контура S, индукции магнитного поля В и от угла α, образованного между вектором и нормалью к площади контура:

Ф = В S cos α (6.1.2)

[Ф]= 1Тл ·м² = 1 Вб.

Направление нормали к площади контура определяется по правилу правого винта. Допустим направление контура выберем положительным (маленькие стрелочки) на рис. 6.1. Тогда α образует тупой угол, т.е. Ф < 0. Т.к.

количество силовых линий, пронизывающих контур, увеличивается при

приближении магнита к контуру, то Δ Ф < 0, а значит

< 0, или > 0.

Значит, сила тока в контуре совпадает с выбранным направлением контура.

Возникновение ЭДС индукции в контуре при изменении силы тока этого же контура называют самоиндукцией. Контур с током обладает магнитным потоком.

Ф=LI (6.1.3)

где L- индуктивность катушки, [L]= = = 1 Гн.

Катушка индуктивности представляет собой соленоид из N витков (N · контур) с длиной l и площадью сечения S.

Индуктивность катушки вычисляют по формуле:

(6.1.4)

где μ - магнитная проницаемость среды, μ₀ - магнитная постоянная

μ_{0 =} 4 π ·10^-7 Гн/м.

Возникновение ЭДС в одном контуре при изменении силы тока, протекающего по другому контуру, называют взаимной индукцией.

Рассмотрим два контура 1 и 2, расположенные на некотором расстоянии друг от друга (рис.2.). Если по контуру 1 пропустить ток , то он создает поток магнитной индукции через контур 2, который будет пропорционален току

(6.1.5)

Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом взаимной индукции контуров или взаимной индуктивностью контуров. Он зависит от формы и взаимного расположения контуров 1 и 2, а также от

магнитных свойств окружающей среды.

При изменении тока в первом контуре магнитный поток через второй контур изменяется, следовательно, в нем наводится ЭДС взаимной индукции:

(6.1.6)

Формула (6.1.6) справедлива в отсутствие ферромагнетиков.

Если поменять местами контуры 1 и 2 и провести все предыдущие рассуждения, то получим:

(6.1.7)

Можно показать, что коэффициенты взаимной индукции равны:

(6.1.8)

Описание установки.

В данной работе изучается коэффициент взаимной индукции между длинной катушкой 1 и короткой катушкой 2, которая надевается на одну ось и может перемещаться вдоль ее оси (рис.6.3.). Питание одной из катушек, например 1, осуществляется от генератора звуковой частоты PQ, напряжение с которого

(6.1.9)

подается через сопротивление R. Вольтметр, расположенный на панели PQ, измеряет действующие значения напряжения

выбирается таким образом, чтобы выполнялось неравенство (6.1.10)

где – индуктивность катушки 1; – ее активное сопротивление.

В этом случае ток, протекающий через катушку 1, можно определить по формуле:

(6.1.11)

Переменный ток в катушке 1 создает переменную ЭДС взаимной индукции в катушке 2:

(6.1.12)

Для измерения используется осциллограф РО. Амплитуда ЭДС взаимной индукции

(6.1.13)

где - частота звукового генератора

Из (6.13) имеем: (6.1.14)

Если поменять местами катушки 1 и 2, то можно получить

(6.1.15)

Для перестановки катушек необходимо переключатели П₁ и П₂ перебросить в противоположное положение.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: