Взаимная индукция соленоидов. Работа трансформатора

Солено́ид -катушка провода, намотанного на цилиндрическую поверхность. Явление взаимной индукции заключается в наведении ЭДС индукции в проводнике, находящемся вблизи цепи переменного тока. Взаимоиндукция (взаимная индукция)-возникновение электродвижущей силы (ЭДС) в одном проводнике вследствие изменения силы тока в другом проводнике или вследствие изменения взаимного расположения проводников. На явлении взаимной индукции основано действие трансформаторов, которые применяются для повышения или понижения напряжения переменного электрического тока.

Трансформатор состоит из двух или нескольких соленоидальных обмоток, расположенных близко друг от друга и, чаще всего, закрепленных на общем ферромагнитном сердечнике. Концы первичной обмотки присоединены к источнику переменного тока, а концы вторичной обмотки включены в цепь потребителя электрической энергии. Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:

1) Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм)

2) Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция). На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции.

ЭДС, создаваемая во вторичной обмотке, может быть вычислена по закону Фарадея, который гласит, что: . U2 — Напряжение на вторичной обмотке, N2 — число витков во вторичной обмотке, Φ — суммарный магнитный поток, через один виток обмотки.

Причины существования ферромагнетиков, парамагнетиков, диамагнетиков

Ферромагнетики -материалы, обладающие большой магнитной проницаемостью(сталь, железо, никель, кобальт, их сплавы).Магнитная проницаемость ферромагнетика m=В/Н непостоянна и зависит от напряженности магнитного поля. Если ферромагнетик не находится во внешнем поле, то магнитные моменты отдельных областей разнонаправлены и суммарный магнитный момент тела равен нулю - ферромагнетик не намагничен. Внесение ферромагнетика во внешнее магнитное поле вызывает поворот магнитных моментов части областей в направлении внешнего поля. В результате ферромагнетик намагничивается. Причина -обменное взаимодействие(взаимодействие тождественных частиц приводящее к зависимости значения энергии системы частиц от её полного спина(спином называют собственный момент импульса атомного ядра или атома)

Парамагнетики (Al, платина, кислород О₂)-вещества,которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля. Парамагнетики относятся к слабомагнитным веществам, магнитная проницаемость незначительно отличается от единицы. Атомы (молекулы или ионы) парамагнетика обладают собственным магнитными моментами, которые под действием внешних полей ориентируются по полю и тем самым создают результирующее поле, превышающее внешнее. Парамагнетики втягиваются в магнитное поле. В отсутствие внешнего магнитного поля парамагнетик не намагничен, так как из-за теплового движения собственные магнитные моменты атомов ориентированы совершенно беспорядочно. Причина -Кулоновское отталкивание-отталкивание одноимённо заряженных частиц согласно закону Кулона(F = qvBsin α)

Диамагнетики- в-ва, намагничивающиеся навстречу направлению действующего на них внеш. магн. поля. В отсутствие внеш. магн. поля диамагнетики не имеют магн. момента. Диамагнетизм присущ всем в-вам, но поскольку диамагнитная восприимчивость по величине мала, его можно наблюдать экспериментально лишь у веществ, атомы (молекулы, ионы) которых не обладают собственным постоянным магн. моментом.