Реши задание на изображении
Краткий ответ
- Самоиндукция — возникновение ЭДС индукции в проводнике при изменении силы тока в нём самом.
- При увеличении тока вихревое электрическое поле направлено против тока, а при уменьшении тока — по направлению тока.
- Индуктивность проводника: \[ L=\frac{\Phi}{I}, \] где \(\Phi\) — магнитный поток, создаваемый током \(I\).
- Единица индуктивности в СИ — генри (Гн): \[ 1\ \text{Гн}=1\ \frac{\text{В}\cdot\text{с}}{\text{А}}. \]
- ЭДС самоиндукции: \[ \mathcal{E}_{\text{си}}=-L\frac{\Delta I}{\Delta t} \] или при непрерывном изменении тока: \[ \mathcal{E}_{\text{си}}=-L\frac{dI}{dt}. \]
Почему так
Изменение тока вызывает изменение магнитного поля и магнитного потока. Поэтому в проводнике возникает ЭДС индукции. По правилу Ленца она всегда препятствует изменению тока:
- если ток возрастает, ЭДС самоиндукции направлена против тока;
- если ток убывает, ЭДС самоиндукции поддерживает ток и направлена вместе с ним.
Знак «минус» в формуле как раз показывает это противодействие.
Проверка единиц: \[ [\mathcal{E}]=\text{Гн}\cdot\frac{\text{А}}{\text{с}} =\frac{\text{В}\cdot\text{с}}{\text{А}}\cdot\frac{\text{А}}{\text{с}} =\text{В}. \]
Обсуждение
4 сообщенияЭто продолжение текущей учебной цели: изображение посвящено энергии магнитного поля и самоиндукции.
При возникновении тока изменяется магнитное поле, поэтому возникает ЭДС самоиндукции, направленная против увеличения тока. Источник должен совершить работу против этой ЭДС. Эта энергия запасается в магнитном поле.
Энергия магнитного поля катушки с индуктивностью \(L\), по которой течёт ток \(I\):
\[ W_{\text{м}}=\frac{LI^2}{2}. \]
Единица энергии — джоуль (Дж).
Для плотности энергии магнитного поля:
\[ w_{\text{м}}=\frac{B^2}{2\mu}, \]
где \(B\) — магнитная индукция, \(\mu\) — магнитная проницаемость среды.
Это продолжение текущей темы об электромагнитном поле.
Магнитное поле возникает:
- вокруг движущихся электрических зарядов, то есть при прохождении электрического тока;
- при изменении электрического поля — согласно гипотезе Максвелла.
Утверждение о существовании только электрического или только магнитного поля неточно, потому что электрическое и магнитное поля являются проявлениями единого электромагнитного поля. В зависимости от выбранной системы отсчёта одно и то же поле может проявляться преимущественно как электрическое или как магнитное. Кроме того, изменяющееся электрическое поле порождает магнитное, и наоборот.
