13.5 Индуктивность контура

Электрический ток, текущий в замкнутом контуре, создает вокруг себя магнитное поле, индукция которого, по закону Био-Савара-Лапласа пропорциональна току. Поэтому сцепленный с контуром магнитный поток пропорционален току в контуре:

где коэффициент пропорциональности Lназывается индуктивностью контура.

Пример: индуктивность длинного соленоида.

Потокосцепление соленоида (полный магнитный поток сквозь соленоид):

, откуда , где N- число витков соленоида, l – его длина, S- площадь, µ–магнитная проницаемость сердечника.

Индуктивность контура в общем случае зависит только от геометрической формы контура, его размеров и магнитной проницаемости той среды, в которой он находится.

В этом смысле индуктивность контура –аналог электрической емкости уединенного проводника, которая также зависит только от формы проводника, его размеров и диэлектрической проницаемости среды.

13.6 Трансформаторы

Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении взаимной индукции. Переменный ток I₁ создает в первичной обмотке переменное магнитное поле. Это вызывает во вторичной обмотке появление ЭДС взаимной индукции. При этом: , где N₁ и N₂– число витков в первичной и вторичной обмотках, соответственно.

Отношение ,показывающее, во сколько раз ЭДС во вторичной обмотке трансформатора больше (или меньше), чем в первичной, называется коэффициентом трансформации. Если k>1, то трансформатор - повышающий, если k<1 –понижающий.

13.7 Энергия магнитного поля

Проводник, по которому протекает электрический ток, всегда окружен магнитным полем. Магнитное поле появляется и исчезает вместе с появлением и исчезновением тока. Магнитное поле, подобно электрическому, является носителем энергии. Энергия магнитного поля равна работе, которую затрачивает ток на создание этого поля. Выражение для объемной плотности энергии магнитного поля аналогично соответствующему выражению для объемной плотности энергии электрического поля , с той разницей, что электрические величины заменены в нем магнитными.

13.8 Электрический ток и его получение

Электрическим током называется направленное движение электрических зарядов. Токи, в зависимости от характера движения электрических зарядов, подразделяются на виды:

	а) конвекционный ток – ток при котором заряды перемещаются вместе с макроскопическими телами, на которых они находятся (проводники и диэлектрики);
	б) ток проводимости – движение свободных электрических зарядов внутри проводника под действием внешнего поля (проводники);
	в) ток в вакууме – электрические заряды движутся в пустоте, независимо от макроскопических тел.

Электрический ток измеряется величиной тока или силой тока (I, i).

Величина тока i численно равна заряду dQ, проходящему через поперечное сечение проводника за единицу времени dt. – выражение для мгновенного значения тока.Если ток постоянен, то выражение для постоянного тока.

СИ:

Электрический ток вызывается движением как положительных, так и отрицательных зарядов. В связи с этим понятие о направлении электрического тока является условным. Исторически сложилось за направление электрического тока считать направление движения положительных зарядов, или, что то же самое, направление, обратное движению отрицательных зарядов.

Если движутся одновременно заряды обоих знаков, то общий ток равен:

Ток характеризуется плотностью тока. Плотность j определяется током, приходящимся на единицу сечения проводника. Плотность тока – величина векторная , направление совпадает с направлением движения положительных зарядов. . Токи в зависимости от их величины и направленности движения делятся на:

а) постоянный ток – величина и направление с течением времени не меняются;

б) переменный ток;

в) пульсирующий ток – меняется по величине в течение времени;

г) квазистационарный ток – медленно меняющиеся токи в цепях ограниченной протяженности (пример: промышленные токи в линиях передач с частотой 50 Гц).

Направленное движение зарядов в проводнике непосредственно не поддается наблюдению. Однако электрический ток вызывает различные явления (действия тока), по которым можно судить о его наличии в проводнике, а по интенсивности их проявления судить о величине тока. Наиболее важные действия тока: магнитное, химическое, тепловое.