Induktīvā enerģija

Induktora enerģija (W) ir magnētiskā lauka enerģija, ko rada elektriskā strāva I, kas plūst caur šīs spoles vadu. Spoles galvenā īpašība ir tās induktivitāte L, tas ir, spēja radīt magnētisko lauku, kad elektriskā strāva iet caur tā vadītāju. Katrai spolei ir sava induktivitāte un forma, tāpēc katrai spolei magnētiskais lauks atšķirsies pēc lieluma un virziena, lai gan strāva var būt tieši tāda pati.

Atkarībā no noteiktas spoles ģeometrijas, vides magnētiskajām īpašībām tajā un ap to, magnētiskajam laukam, ko rada pārraidītā strāva katrā aplūkotajā punktā, būs noteikta indukcija B, kā arī magnētiskās plūsmas lielums Ф - tiks noteikts arī katram no aplūkotajiem apgabaliem S.

Ja mēģinām to izskaidrot pavisam vienkārši, tad indukcija parāda magnētiskās darbības intensitāti (saistītu ar ampēra jaudu), kas spēj iedarboties uz noteiktu magnētisko lauku uz strāvu nesošo vadītāju, kas atrodas šajā laukā, un magnētiskā plūsma nozīmē, kā magnētiskā indukcija tiek sadalīta pa aplūkojamo virsmu.Tādējādi spoles magnētiskā lauka enerģija ar strāvu tiek lokalizēta nevis tieši spoles pagriezienos, bet gan telpas tilpumā, kurā pastāv magnētiskais lauks, kas ir saistīts ar spoles strāvu.

Faktu, ka strāvas spoles magnētiskajam laukam ir reāla enerģija, var atklāt eksperimentāli. Saliksim ķēdi, kurā savienojam kvēlspuldzi paralēli dzelzs serdeņa spolii. Pieliksim pastāvīgu spriegumu no strāvas avota uz spuldzes spoli. Slodzes ķēdē nekavējoties tiks izveidota strāva, tā plūst caur spuldzi un caur spoli. Strāva caur spuldzi būs apgriezti proporcionāla tās kvēldiega pretestībai, un strāva caur spoli būs apgriezti proporcionāla stieples pretestībai, ar kuru tā ir uztīta.

Ja tagad pēkšņi atverat slēdzi starp strāvas avotu un slodzes ķēdi, spuldze pārslēgsies īslaicīgi, bet diezgan jūtami. Tas nozīmē, ka, izslēdzot strāvas avotu, strāva no spoles ieplūda lampā, kas nozīmē, ka spolē bija šī strāva, tai apkārt bija magnētiskais lauks, un brīdī, kad magnētiskais lauks pazuda, spolē parādījās EML.

Šo inducēto EML sauc par pašinducēto EML, jo to virza pašas spoles magnētiskais lauks ar strāvu uz pašas spoles. Strāvas termisko efektu Q šajā gadījumā var izteikt ar strāvas vērtību, kas tika uzstādīta spolē slēdža atvēršanas brīdī, ķēdes (spoles un vadu) pretestības R reizinājumu. lampas ) un strāvas pazušanas laiku t.Spriegumu, kas veidojas pāri ķēdes pretestībai, var izteikt ar induktivitāti L, ķēdes R pretestību, kā arī ņemot vērā strāvas pazušanas laiku dt.

Tagad piemērosim spoles enerģijas W izteiksmi konkrētam gadījumam - solenoīdam ar serdi, kam ir noteikta magnētiskā caurlaidība, kas atšķiras no vakuuma magnētiskās caurlaidības.

Sākumā mēs izsakām magnētisko plūsmu F caur solenoīda šķērsgriezuma laukumu S, apgriezienu skaitu N un magnētisko indukciju B visā tā garumā l. Vispirms reģistrēsim induktivitāti B caur cilpas strāvu I, cilpu skaitu uz garuma vienību n un vakuuma magnētisko caurlaidību.

Pēc tam aizvietosim šeit solenoīda V tilpumu. Mēs esam atraduši formulu magnētiskajai enerģijai W, un no tās varam ņemt vērtību w — magnētiskās enerģijas tilpuma blīvumu solenoīda iekšpusē.

Džeimss Klerks Maksvels reiz parādīja, ka magnētiskās enerģijas tilpuma blīvuma izteiksme ir patiesa ne tikai solenoīdiem, bet arī magnētiskajiem laukiem kopumā.