Induktív energia

Az induktor energiája (W) a tekercs vezetékén átfolyó I elektromos áram által keltett mágneses mező energiája. A tekercs fő jellemzője az L induktivitás, vagyis az a képesség, hogy mágneses mezőt hozzon létre, amikor elektromos áram halad át a vezetőn. Minden tekercsnek megvan a maga induktivitása és alakja, ezért az egyes tekercsek mágneses mezeje nagyságrendben és irányban különbözik, még akkor is, ha az áram pontosan azonos lehet.

Egy bizonyos tekercs geometriájától, a benne és körülötte lévő közeg mágneses tulajdonságaitól függően az átvitt áram által létrehozott mágneses tér minden egyes figyelembe vett pontban bizonyos B indukcióval rendelkezik, valamint a mágneses fluxus nagyságától függően Ф - szintén minden egyes figyelembe vett S területre kerül meghatározásra.

Ha egészen egyszerűen megpróbáljuk elmagyarázni, akkor az indukció a mágneses hatás intenzitását mutatja (kapcsolódó az amper erejével), amely egy adott mágneses teret képes kifejteni az abban a térben elhelyezett áramvezető vezetéken, a mágneses fluxus pedig azt jelenti, hogy a mágneses indukció hogyan oszlik el a vizsgált felületen.Így a tekercs mágneses mezőjének energiája az árammal nem közvetlenül a tekercs fordulataiban lokalizálódik, hanem abban a térben, amelyben a mágneses tér létezik, amely a tekercs áramához kapcsolódik.

Az a tény, hogy az áramtekercs mágneses tere valódi energiával rendelkezik, kísérleti úton fedezhető fel. Állítsunk össze egy áramkört, amelyben egy izzólámpát kapcsolunk párhuzamosan egy vasmagos tekercssel. Adjunk állandó feszültséget az áramforrásról az izzó tekercsére. A terhelési áramkörben azonnal létrejön az áram, amely átfolyik az izzón és a tekercsen. Az izzón áthaladó áram fordítottan arányos az izzószál ellenállásával, a tekercsen áthaladó áram pedig fordítottan arányos annak a vezetéknek az ellenállásával, amellyel feltekercselik.

Ha most hirtelen kinyitja az áramforrás és a terhelési áramkör közötti kapcsolót, az izzó rövid ideig, de érezhetően átkapcsol. Ez azt jelenti, hogy amikor kikapcsoltuk az áramforrást, a tekercs árama a lámpába rohant, ami azt jelenti, hogy a tekercsben volt ez az áram, volt körülötte mágneses tér, és abban a pillanatban, amikor a mágneses tér eltűnt, EMF jelent meg a tekercsben.

Ezt az indukált EMF-et önindukált EMF-nek nevezik, mert a tekercs saját mágneses tere irányítja, és magán a tekercsen áramlik. Az áram Q hőhatása ebben az esetben kifejezhető a kapcsoló nyitásakor a tekercsbe beépített áram értékeinek, az áramkör (tekercs és vezetékek) R ellenállásának szorzatával. a lámpa ) és az áram eltűnési ideje t.Az áramkör ellenállásán kialakuló feszültség kifejezhető az L induktivitás, az R áramkör impedanciája, valamint a dt áram eltűnésének időpontjának figyelembevételével.

Alkalmazzuk most a W tekercsenergia kifejezését egy adott esetre – egy olyan mágnesszelepre, amelynek magja bizonyos mágneses permeabilitással rendelkezik, amely különbözik a vákuum mágneses permeabilitásátõl.

Először is kifejezzük az F mágneses fluxust a szolenoid S keresztmetszeti területén, az N fordulatok számát és a B mágneses indukciót teljes l hosszában. Először vegyük fel a B induktivitást az I hurokáramon keresztül, a hurkok számát egységnyi hosszon, és a vákuum mágneses permeabilitását.

Helyettesítsük be itt az V mágnesszelep térfogatát. Megtaláltuk a W mágneses energia képletét, és ebből kivehetjük a w értéket – a mágneses energia térfogatsűrűségét a szolenoid belsejében.

James Clerk Maxwell egyszer megmutatta, hogy a mágneses energia térfogatsűrűségének kifejezése igaz nem csak mágnesszelepekre, hanem általában a mágneses mezőkre is.