Induktiv energi

Energien af ​​induktoren (W) er energien af ​​det magnetiske felt, der genereres af den elektriske strøm I, der strømmer gennem ledningen af ​​denne spole. Det vigtigste kendetegn ved spolen er dens induktans L, det vil sige evnen til at skabe et magnetfelt, når en elektrisk strøm passerer gennem dens leder. Hver spole har sin egen induktans og form, derfor vil magnetfeltet for hver spole variere i størrelse og retning, selvom strømmen kan være nøjagtig den samme.

Afhængigt af geometrien af ​​en bestemt spole, af de magnetiske egenskaber af mediet indeni og omkring det, vil det magnetiske felt, der skabes af den transmitterede strøm ved hvert betragtet punkt have en vis induktion B, såvel som størrelsen af ​​den magnetiske flux Ф - vil også blive fastlagt for hvert af de betragtede områder S.

Hvis vi forsøger at forklare det ganske enkelt, så viser induktionen intensiteten af ​​den magnetiske virkning (relateret med amperens effekt), som er i stand til at udøve et givet magnetfelt på en strømførende leder placeret i dette felt, og den magnetiske flux betyder, hvordan den magnetiske induktion fordeles over den pågældende overflade.Således er energien af ​​spolens magnetiske felt med strømmen lokaliseret ikke direkte i spolens vindinger, men i rumfanget, hvori magnetfeltet eksisterer, som er forbundet med spolens strøm.

Det faktum, at magnetfeltet i den nuværende spole har reel energi, kan opdages eksperimentelt. Lad os sammensætte et kredsløb, hvor vi forbinder en glødelampe parallelt med en jernkernespole. Lad os påføre en konstant spænding fra en strømkilde til pærespolen. En strøm vil straks blive etableret i belastningskredsløbet, den vil strømme gennem pæren og gennem spolen. Strømmen gennem pæren vil være omvendt proportional med modstanden af ​​dens glødetråd, og strømmen gennem spolen vil være omvendt proportional med modstanden af ​​den ledning, som den er viklet med.

Hvis du nu pludselig åbner kontakten mellem strømkilden og belastningskredsløbet, vil pæren skifte kort, men ganske mærkbart. Det betyder, at når vi slukkede for strømkilden, styrtede strømmen fra spolen ind i lampen, hvilket betyder, at der i spolen var denne strøm, den havde et magnetfelt omkring sig, og i det øjeblik, hvor magnetfeltet forsvandt, en EMF dukkede op i spolen.

Denne inducerede EMF kaldes selv-induceret EMF, fordi den styres af spolens eget magnetfelt med en strøm på selve spolen. Den termiske effekt Q af strømmen i dette tilfælde kan udtrykkes ved produktet af værdierne af strømmen, der blev installeret i spolen i det øjeblik, kontakten åbnedes, modstanden R af kredsløbet (spole og ledninger) af lampen) og varigheden af ​​den aktuelle forsvindingstid t.Spændingen udviklet over modstanden af ​​kredsløbet kan udtrykkes i form af induktansen L, impedansen af ​​kredsløbet R og også under hensyntagen til tidspunktet for forsvinden af ​​strømmen dt.

Lad os nu anvende udtrykket for spoleenergien W på et bestemt tilfælde - en solenoide med en kerne med en vis magnetisk permeabilitet, der er forskellig fra vakuumets magnetiske permeabilitet.

Til at begynde med udtrykker vi den magnetiske flux F gennem tværsnitsarealet S af solenoiden, antallet af omdrejninger N og den magnetiske induktion B langs hele dens længde l. Lad os først registrere induktansen B gennem sløjfestrømmen I, antallet af sløjfer pr. længdeenhed n og den magnetiske permeabilitet af vakuumet.

Lad os så her erstatte volumenet af solenoiden V. Vi har fundet formlen for den magnetiske energi W, og vi har lov til at tage værdien w fra den - volumentætheden af ​​den magnetiske energi inde i solenoiden.

James Clerk Maxwell viste engang, at udtrykket for volumentætheden af ​​magnetisk energi er sandt ikke kun til solenoider, men også for magnetiske felter generelt.