Energie inductivă

Energia inductorului (W) este energia câmpului magnetic generat de curentul electric I care circulă prin firul acestei bobine. Principala caracteristică a bobinei este inductanța sa L, adică capacitatea de a crea un câmp magnetic atunci când un curent electric trece prin conductorul său. Fiecare bobină are propria inductanță și formă, prin urmare câmpul magnetic pentru fiecare bobină va diferi ca mărime și direcție, chiar dacă curentul poate fi exact același.

În funcție de geometria unei anumite bobine, de proprietățile magnetice ale mediului în interiorul și în jurul acesteia, câmpul magnetic creat de curentul transmis în fiecare punct considerat va avea o anumită inducție B, precum și mărimea fluxului magnetic Ф - se va determina si pentru fiecare dintre zonele considerate S.

Dacă încercăm să o explicăm destul de simplu, atunci inducția arată intensitatea acțiunii magnetice (legată de cu puterea amperului), care este capabil să exercite un anumit câmp magnetic asupra unui conductor purtător de curent plasat în acel câmp, iar fluxul magnetic înseamnă modul în care inducția magnetică este distribuită pe suprafața luată în considerare.Astfel, energia câmpului magnetic al bobinei cu curentul este localizată nu direct în spirele bobinei, ci în volumul spațiului în care există câmpul magnetic, care este asociat cu curentul bobinei.

Faptul că câmpul magnetic al bobinei curente are energie reală poate fi descoperit experimental. Să punem împreună un circuit în care conectăm o lampă incandescentă în paralel cu o bobină cu miez de fier. Să aplicăm o tensiune constantă de la o sursă de alimentare la bobina becului. Se va stabili imediat un curent în circuitul de sarcină, acesta va curge prin bec și prin bobină. Curentul prin bec va fi invers proporțional cu rezistența filamentului acestuia, iar curentul prin bobină va fi invers proporțional cu rezistența firului cu care este înfășurat.

Dacă acum deschideți brusc comutatorul dintre sursa de alimentare și circuitul de sarcină, becul se va comuta pentru scurt timp, dar destul de vizibil. Aceasta înseamnă că atunci când am oprit sursa de alimentare, curentul din bobină s-a repezit în lampă, ceea ce înseamnă că în bobină era acest curent, avea un câmp magnetic în jurul ei, iar în momentul în care câmpul magnetic a dispărut, în bobină a apărut un EMF.

Acest EMF indus se numește EMF auto-indus deoarece este direcționat de propriul câmp magnetic al bobinei cu un curent pe bobină însăși. Efectul termic Q al curentului în acest caz poate fi exprimat prin produsul valorilor curentului care a fost instalat în bobină în momentul deschiderii comutatorului, rezistența R a circuitului (bobină și fire). a lămpii ) și durata timpului curent de dispariție t.Tensiunea dezvoltată pe rezistența circuitului poate fi exprimată în termeni de inductanță L, impedanța circuitului R și ținând cont și de timpul de dispariție a curentului dt.

Să aplicăm acum expresia energiei bobinei W la un caz particular - un solenoid cu un miez având o anumită permeabilitate magnetică care este diferită de permeabilitatea magnetică a vidului.

Pentru început, exprimăm fluxul magnetic F prin aria secțiunii transversale S a solenoidului, numărul de spire N și inducția magnetică B pe toată lungimea sa l. Să înregistrăm mai întâi inductanța B prin curentul buclei I, numărul de bucle pe unitatea de lungime n și permeabilitatea magnetică a vidului.

Să înlocuim apoi aici volumul solenoidului V. Am găsit formula pentru energia magnetică W și ne este permis să luăm din aceasta valoarea w - densitatea de volum a energiei magnetice din interiorul solenoidului.

James Clerk Maxwell a arătat odată că expresia pentru densitatea de volum a energiei magnetice este adevărată nu doar pentru solenoizi, dar și pentru câmpurile magnetice în general.