Взаимная индукция. Энергия магнитного поля. Практическое применение электромагнитной индукции

Индукция взаимная, явление, в котором обнаруживается магнитная связь двух (или более) электрических цепей. Благодаря этой связи возникает эдс индукции в одном из контуров при изменении тока в другом. Количественной характеристикой магнитной связи электрических цепей является индуктивность взаимная. И. в. лежит в основе действия трансформаторов.

Рассмотрим цепь, содержащую катушку индуктивности L и сопротивления R (рис. 14.4). Ключ К переключается с контакта 1 на контакт 2. Этим, получают убывающий ток, поддерживаемый возникающей в катушке ЭДС самоиндукции e_s. За малое время dt ток совершит работу

(формула dA = I dФ cправедлива и в других случаях, например, для определения работы перемещения контура с током в магнитном поле).

Изменение магнитного потока dФ за время dt равно LdI; поэтому

dA = - L I dI.

За время исчезновения магнитного поля ток изменится от максимального значения I до нуля. Полная работа совершенная за это время равна:

Следовательно, энергия магнитного поля, связанного с катушкой индуктивности

Примеры технического использования электромагнитной индукции: трансформатор, генератор электрического тока – основной источник электричества.
Благодаря открытию электромагнитной индукции стала возможной выработка дешевой электрической энергии. Основой работы современных электростанций (в том числе и атомных) является индукционный генератор.

36.Намагиичивание вещества. Магнитные характеристики вещества: вектор намагничива­ния, магнитная проницаемость, магнитная восприимчивость, напряженность магнитного поля Циркуляция напряженности магнитного поля.

Каждое вещество - магнетик. Всякий магнетик намагничивается. Намагниченное вещество создает свое магнитное поле под действием первичного поля , т.е. суммарное или результирующее поле

(15.1)

Намагничивание тел Ампер объяснил предположением о круговых (молекулярных) токах. Пока нет внешнего поля, они хаотичны и их суммарный магнитный момент равен нулю. В поле они ориентируются и дают . Намагничивание характеризуется магнитным моментом единицы объема. Это вектор намагничивания.

(15.2)

Вектор намагничивания связан с напряженностью магнитного поля формулой

(15.3)

где х (ХИ) - магнитная восприимчивость вещества, зависит от природы магнетика, безмерная величина. Следовательно измеряется в А/М.

В уравнении (15.1) , если рассматривается однородная изотропная среда, т.е. это индукция внешнего поля связываемого намагничивающим током в вакууме. С введением вектора намагничивания можно показать, что поле , создаваемое молекулярными токами, . Подставив значения для и в (15.1), получим

Отсюда можно записать и формулу напряженности магнитного поля в магнетике:

(15.4)

Подставив (15.3), получим . Безразмерная величина представляет собой относительную магнитную проницаемость, отсюда и известная формула . Т.к. в вакууме равен 0, то для вакуума непосредственно из (15.4) следует, .

Найдем циркул вектора магн инд по произв замкн контуру внутри вещ-ва.

Расчеты показ сумма I закл замкн конт l равна циркул вектора намагн по этому контуру.

Магнитная восприимчивость χ у магнетиков может быть и больше нуля и меньше нуля. В зависимости от этого они классифицируются по своим магнитным свойствам. Если χ<0 и магнитная проницаемость (по формуле μ=1+χ) меньше 1, то вещество называется диамагнетиком. Если χ>0 и μ>1, то вещество - парамагнетик.

В случае, когда χ>>0, а магнитная проницаемость , вещество - ферромагнетик. Природа деления магнетиков обусловлена наличием или отсутствием собственных магнитных моментов при отсутствии внешне­го магнитного поля, а так же их ориентацией при наложении внешнего поля. Природа ферромагнетиков (сильномагнитных веществ) достаточно сложна. Известно, что их магнитные свойства определяются спиновыми магнитными моментами электронов. Ферромагнитными свойствами обладают только кристаллические вещества, в атомах которых имеются недостроенные внутренние электронные оболочки с нескомпенсированными спинами.