Подготовьтесь к сдаче ЕГЭ интересно и эффективно!
Энергия магнитного поля тока: в чем измеряется, формула
204

Энергия магнитного поля тока: в чем измеряется, формула

Содержание:





На проводник, по которому пропускается электрический ток, действует магнитное поле. Физически оно проявляется в изменении проводимости и габаритов материалов. Возникает только вокруг движущихся зарядов: электронов и дырок. Рассмотрим обозначение энергии магнитного поля соленоида, формулу для её вычисления.

Понятие поля вокруг проводника с током

Впервые магнитные поля зафиксировал датский учёный Эрстед в 1820 г. Они могут усиливать или ослаблять друг друга. Если на большом расстоянии подвесить две катушки, между ними разместить третью и пропустить через крайние разнонаправленные токи одинаковой силы, ничего не произойдёт. Поля компенсируют друг друга.

При прохождении тока одинаковой направленности, между соленоидами установится связь, результирующее поле будет сильнее, чем его значение для каждой катушки. Если последние разместить в пространстве так, чтобы их оси не совпадали, при пропускании тока те развернутся, и ток в обеих “потечёт” в одном направлении при условии мизерного трения при повороте объекта.

Поля проводников с разнонаправленным током отличаются по направлению магнитных линий – они противоположны. Для прямолинейного тока силовые линии выглядят как концентрические окружности, размещённые в перпендикулярных проводнику плоскостях. Внутри соленоида – катушки с электрическим током – линии индукции размещаются параллельно, огибают его снаружи. 

Направление силовых линий определяется правилом правого винта.

Направление силовых линий определяется правилом правого винта.



Энергия электромагнитного поля: формула, обозначение, в чём измеряется

При проведении опытов с катушкой и лампочкой накаливания в электрической цепи можно заметить интересное явление. После отключения индукции от источника электропитания, подключенная к ней параллельно лампа накаливания даёт кратковременную вспышку. В сети возникает ток благодаря воздействию электродвижущей силы самоиндукции. В качестве источника энергии для явления задействуется магнитное поле соленоида.

Для простоты расчёта предположим, что сила тока в цепи снижается линейно.

ЭДС самоиндукции при этом вычисляется по формуле:

ε= -LΔIΔt=LIt, где t – время, за которое ток падает до нуля.

За этот временной интервал в цепи «пробегает» заряд:

q= I2t.

Проделанная магнитным полем работа равняется:

A=qε= It2* LIt= LI22.

Это максимальная энергия магнитного поля катушки, вычисляется по формуле (обозначается Wm или W):

Wm= LI22. 

Читается как: сила магнитного поля катушки равняется половине произведения квадрата силы протекающего по ней тока I на индуктивность L.

Для конденсатора вычисляется иначе: Wm=CU22, C-ёмкость конденсатора.

Многие не знают, в чем измеряется энергия магнитного поля тока катушки. В системе единиц СИ это джоуль (Дж), названный в честь британского физика.



Задача

Определить силу тока в соленоиде с индуктивностью 20 мГн, необходимую для генерирования энергии магнитного поля, равной 5 Дж.

Воспользуемся известной формулой: Wm= LI22, отсюда I2 = 2WL.

I = 2WL. Подставим значения, зная, что 20 мГн = 0,02 Гн.

I = 2*50,02= 100,02= 500≈22,36 А.

Ответ: 22,36 А.

Поделитесь в социальных сетях:
20 октября 2021, 18:11


Как вы считаете, материал был полезен?

Для оценки комментариев необходимо «войти на сайт».
×
×