-->
|
|
|
|
|
Ãëàâà 2. Ýëåêòðîìàãíèòíàÿ èíäóêöèÿ § 15. Ñàìîèíäóêöèÿ. Èíäóêòèâíîñòü
Ñàìîèíäóêöèÿ. Åñëè ïî êàòóøêå èäåò ïåðåìåííûé òîê, òî ìàãíèòíûé ïîòîê, ïðîíèçûâàþùèé êàòóøêó, ìåíÿåòñÿ. Ïîýòîìó â òîì æå ñàìîì ïðîâîäíèêå, ïî êîòîðîìó èäåò ïåðåìåííûé òîê, âîçíèêàåò ÝÄÑ èíäóêöèè. Ýòî ÿâëåíèå íàçûâàþò ñàìîèíäóêöèåé. Ïðè ñàìîèíäóêöèè ïðîâîäÿùèé êîíòóð âûïîëíÿåò äâîéíóþ ðîëü: ïåðåìåííûé òîê â ïðîâîäíèêå âûçûâàåò ïîÿâëåíèå ìàãíèòíîãî ïîòîêà ÷åðåç ïîâåðõíîñòü, îãðàíè÷åííóþ êîíòóðîì. À òàê êàê ìàãíèòíûé ïîòîê èçìåíÿåòñÿ ñî âðåìåíåì, òî ïîÿâëÿåòñÿ ÝÄÑ èíäóêöèè ßâëåíèå ñàìîèíäóêöèè ìîæíî íàáëþäàòü â ïðîñòûõ îïûòàõ. Íà ðèñóíêå 2.13 ïîêàçàíà ñõåìà ïàðàëëåëüíîãî ñîåäèíåíèÿ äâóõ îäèíàêîâûõ ëàìï. Îäíó èç íèõ ïîäêëþ÷àþò ê èñòî÷íèêó ÷åðåç ðåçèñòîð R, à äðóãóþ — ïîñëåäîâàòåëüíî ñ êàòóøêîé L, ñíàáæåííîé æåëåçíûì ñåðäå÷íèêîì. Ïðè çàìûêàíèè êëþ÷à ïåðâàÿ ëàìïà âñïûõèâàåò ïðàêòè÷åñêè ñðàçó, à âòîðàÿ — ñ çàìåòíûì çàïîçäàíèåì. ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè â öåïè ýòîé ëàìïû âåëèêà, è ñèëà òîêà íå ñðàçó äîñòèãàåò ñâîåãî ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ (ðèñ. 2.14). Ïîÿâëåíèå ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè ïðè ðàçìûêàíèè ìîæíî íàáëþäàòü â îïûòå ñ öåïüþ, ñõåìàòè÷åñêè ïîêàçàííîé íà ðèñóíêå 2.15. Ïðè ðàçìûêàíèè êëþ÷à â êàòóøêå L âîçíèêàåò ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè, ïîääåðæèâàþùàÿ ïåðâîíà÷àëüíûé òîê.  ðåçóëüòàòå â ìîìåíò ðàçìûêàíèÿ ÷åðåç ãàëüâàíîìåòð èäåò òîê (öâåòíàÿ ñòðåëêà), íàïðàâëåííûé ïðîòèâ íà÷àëüíîãî òîêà äî ðàçìûêàíèÿ (÷åðíàÿ ñòðåëêà). Ñèëà òîêà ïðè ðàçìûêàíèè öåïè ìîæåò ïðåâûøàòü ñèëó òîêà, ïðîõîäÿùåãî ÷åðåç ãàëüâàíîìåòð ïðè çàìêíóòîì êëþ÷å. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè
Èíäóêòèâíîñòü. Ìîäóëü âåêòîðà èíäóêöèè  ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ñîçäàâàåìîãî òîêîì, ïðîïîðöèîíàëåí ñèëå òîêà. Òàê êàê ìàãíèòíûé ïîòîê Ô ïðîïîðöèîíàëåí Â, òî Ô ~ Â~ I. Ìîæíî, ñëåäîâàòåëüíî, óòâåðæäàòü, ÷òî Ô = LI, (2.7) ãäå L — êîýôôèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè ìåæäó òîêîì â ïðîâîäÿùåì êîíòóðå è ìàãíèòíûì ïîòîêîì. Âåëè÷èíó L íàçûâàþò èíäóêòèâíîñòüþ êîíòóðà, èëè åãî êîýôôèöèåíòîì ñàìîèíäóêöèè. Èñïîëüçóÿ çàêîí ýëåêòðîìàãíèòíîé èíäóêöèè è âûðàæåíèå (2.7), ïîëó÷àåì ðàâåíñòâî
åñëè ñ÷èòàòü, ÷òî ôîðìà êîíòóðà îñòàåòñÿ íåèçìåííîé è ïîòîê ìåíÿåòñÿ òîëüêî çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ ñèëû òîêà. Èç ôîðìóëû (2.8) ñëåäóåò, ÷òî èíäóêòèâíîñòü — ýòî ôèçè÷åñêàÿ âåëè÷èíà, ÷èñëåííî ðàâíàÿ ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè, âîçíèêàþùåé â êîíòóðå ïðè èçìåíåíèè ñèëû òîêà â íåì íà 1 À çà 1 ñ. Èíäóêòèâíîñòü, ïîäîáíî ýëåêòðîåìêîñòè, çàâèñèò îò ãåîìåòðè÷åñêèõ ôàêòîðîâ: ðàçìåðîâ ïðîâîäíèêà è åãî ôîðìû, íî íå çàâèñèò íåïîñðåäñòâåííî îò ñèëû òîêà â ïðîâîäíèêå. Êðîìå ãåîìåòðèè ïðîâîäíèêà, èíäóêòèâíîñòü çàâèñèò îò ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ ñðåäû, â êîòîðîé íàõîäèòñÿ ïðîâîäíèê. Î÷åâèäíî, ÷òî èíäóêòèâíîñòü îäíîãî ïðîâîëî÷íîãî âèòêà ìåíüøå, ÷åì ó êàòóøêè (ñîëåíîèäà), ñîñòîÿùåé èç N òàêèõ æå âèòêîâ, òàê êàê ìàãíèòíûé ïîòîê êàòóøêè óâåëè÷èâàåòñÿ â À ðàç. Åäèíèöó èíäóêòèâíîñòè â ÑÈ íàçûâàþò ãåíðè (îáîçíà÷àåòñÿ Ãí). Èíäóêòèâíîñòü ïðîâîäíèêà ðàâíà 1 Ãí, åñëè â íåì ïðè ðàâíîìåðíîì èçìåíåíèè ñèëû òîêà íà 1 À çà 1 ñ âîçíèêàåò ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè 1 Â:
Àíàëîãèÿ ìåæäó ñàìîèíäóêöèåé è èíåðöèåé. ßâëåíèå ñàìîèíäóêöèè ïîäîáíî ÿâëåíèþ èíåðöèè â ìåõàíèêå. Òàê, èíåðöèÿ ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ïîä äåéñòâèåì ñèëû òåëî íå ìãíîâåííî ïðèîáðåòàåò îïðåäåëåííóþ ñêîðîñòü, à ïîñòåïåííî. Òåëî íåëüçÿ ìãíîâåííî çàòîðìîçèòü, êàê áû âåëèêà íè áûëà òîðìîçÿùàÿ ñèëà. Òî÷íî òàê æå çà ñ÷åò ñàìîèíäóêöèè ïðè çàìûêàíèè öåïè ñèëà òîêà íå ñðàçó ïðèîáðåòàåò îïðåäåëåííîå çíà÷åíèå, à íàðàñòàåò ïîñòåïåííî. Âûêëþ÷àÿ èñòî÷íèê, ìû íå ïðåêðàùàåì òîê ñðàçó. Ñàìîèíäóêöèÿ ïîääåðæèâàåò åãî íåêîòîðîå âðåìÿ, íåñìîòðÿ íà ñîïðîòèâëåíèå öåïè. ßâëåíèå ñàìîèíäóêöèè âûïîëíÿåò î÷åíü âàæíóþ ðîëü â ýëåêòðîòåõíèêå è ðàäèîòåõíèêå. Èíäóêòèâíîñòü öåïè îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ïðîõîæäåíèå ïî öåïè ïåðåìåííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà. Ïîäðîáíî îá ýòîì áóäåò ðàññêàçàíî â ãëàâå 4. Ïðè èçìåíåíèè ñèëû òîêà â ïðîâîäíèêå â íåì âîçíèêàåò âèõðåâîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå. Ýòî ïîëå òîðìîçèò ýëåêòðîíû ïðè âîçðàñòàíèè ñèëû òîêà è óñêîðÿåò ïðè óáûâàíèè. Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó 1. ×òî íàçûâàþò ñàìîèíäóêöèåé? 2. Êàê íàïðàâëåíû ïî îòíîøåíèþ ê òîêó ëèíèè íàïðÿæåííîñòè âèõðåâîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â ïðîâîäíèêå ïðè óâåëè÷åíèè è óìåíüøåíèè ñèëû òîêà? 3. ×òî íàçûâàþò èíäóêòèâíîñòüþ ïðîâîäíèêà? 4. ×òî ïðèíèìàþò çà åäèíèöó èíäóêòèâíîñòè â ÑÈ? 5. ×åìó ðàâíà ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè?
|
|
|