V-kosmose.com

Сохраненная энергия в магнитном поле

Физика > Сохраненная энергия в магнитном поле

 

Изучите энергию магнитного поля катушки индуктивности: формула сохранения энергии, индуктор и перемена тока, энергетическая плотность, схема магнитного поля.

В индукторе энергия сберегается в магнитном поле.

Задача обучения

  • Охарактеризовать поведение индуктора при перемене тока и вывести сохраненную в магнитном поле энергию в виде формулы.

Основные пункты

  • Формула для сохраненной в магнитном поле энергии:  
  • Сбереженная в магнитном поле энергия приравнивается к работе, которая нужна для формирования тока сквозь индуктор.
  • Энергия сохраняется в магнитном поле, а ее плотность 

Термин

  • Индуктор – прибор или составляющая схемы, демонстрирующая примечательную самоиндукцию.

Пример

Простой генератор использует индуктивность, чтобы выработать ток при вращении магнита внутри катушки. Этот переменный магнитный поток создает ЭДС, что и движет током.

Когда проводник транспортирует ток, вокруг него формируется магнитное поле. Результирующий магнитный поток выступает пропорциональным по отношению к току. Если ток изменится, то перемена магнитного потока будет пропорциональной перемене скорости тока в индуктивности.

Природа не приемлет стремительных перемен, поэтому на проводнике появляется напряжение, которое вступает в сопротивление к перемене тока. В итоге, току препятствуют индукторы, создающие напряжение, пропорциональное перемене тока.

Сохраненная в индукторе энергия

Энергия, в которой нуждается для управления ток, накапливается и ей нужно высвобождаться. Для индуктора это выходное магнитное поле – запасенная энергия, приравниваемая к работе. Рассчитывается по формуле:

(L – индуктивность, а I – ток).

Сохраненная в магнитном поле энергия

Рассмотрим эту ситуацию на примере соленоида (ℓ – длина, N – число витков, I – ток, A – площадь поперечного сечения), функционирующего в качестве индуктора. Из первого уравнения накопленная энергия будет равна:

Созданное соленоидом магнитное поле, которое характеризуют при помощи линий поля. Энергия сберегается в магнитное поле

Поэтому плотность энергии:


Раздел Физика

Магнитный поток, индукция и закон Фарадея
Цепи переменного тока
Применение индукционных и электромагнитных волн
Магнитные поля и прогноз Максвелла
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)