Индуктивность. Самоиндукция и взаимная индукция.

Вокруг каждого проводника с током существует магнитное поле. Поэтому с проводящим контуром, по которому протекает ток, всегда сцеплен некоторый магнитный поток, обусловленный не внешними причинами, а самим током (рис. 4). Согласно закону Био-Савара-Лапласа, ~, поэтому магнитный поток, сцепленный с контуром, пропорционален силе тока, текущего по контуру, Ф ~I:

,

.

- индуктивность контура, зависит от размеров и формы контура и магнитной проницаемости среды m.

1 Гн - индуктивность контура, с которым при протекании 1А сцеплен магнитный поток 1 Вб.

В качестве примера рассчитаем индуктивность длинного соленоида.

При изменении силы тока в контуре будет изменяться также и сцепленный с ним магнитный поток, следовательно, в контуре будет индуцироваться э.д.с. Возникновение э.д.с. индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока называется самоиндукцией.

Если контур не деформируется и не изменяется, . Применим к явлению самоиндукции закон Фарадея.

.

Экстратоки замыкания (рис. 5а) и размыкания (рис. 5 б) цепи.

Взаимная индукция.

Расположим 2 контура на расстоянии, сравнимом с их размерами (рис. 6). Явление возникновения э.д.с. индукции в одном контуре при изменении тока в другом контуре называется взаимной индукцией.

Если нарастает, будет направлен противоположно, если убывает, то сонаправлен с ним (согласно правилу Ленца).

Э.д.с., возникающая во 2-ом контуре, равна

По аналогии, если пропускать по 2-ому контуру изменяющийся ток

и - коэффициенты взаимоиндукции или взаимная индуктивность контуров 1 и 2, зависят от размеров, формы, взаимного расположения контуров и магнитных свойств среды.

Теорема взаимности: коэффициенты взаимоиндукции всех индуктивно связанных контуров одинаковы:

.

Физический смысл : взаимная индуктивность 2-х контуров численно равна э.д.с. взаимной индукции, возникающей в одном контуре при изменении тока в другом контуре на единицу силы тока за единицу времени,

.

На явлении взаимной индукции основано действие трансформатора, изобретенного русским ученым Яблочковым и усовершенствованного русским инженером Усагиным.

Скин- - эффект.

При прохождении по проводнику переменного тока вихревые токи направлены таким образом, что противодействуют изменению основного тока внутри проводника и способствуют его изменению вблизи поверхности (рис. 7). Следовательно, для переменного тока сопротивление внутренних частей проводника оказывается больше, чем

внешних, ток неравномерно распределяется по сечению провода, он как бы вытесняется на поверхность. Это явление называется скин-эффектом (skin-кожа). Из-за скин-эффекта внутренняя часть проводников в высокочастотных цепях оказывается бесполезной, поэтому применяют проводники в виде трубок.