Определить силу тока в катушке (21 мая 2010)
где L — индуктивность катушки, I — сила тока.
где Q — выделенное количество теплоты (закон Джоуля-Ленца), R — сопротивление проводника.
По условию, Q = W
⇒ I 2 Rt = LI 2 /2,
сокращаем на I 2 ,
получаем Rt = L/2,
N — число витков в катушке; S — площадь поперечного сечения проводника; l — длина проводника.
где d — диаметр провода.
⇒ в формулу L = μoN 2 S / l вместо N подставим l/d.
Энергия магнитного поля тока
Для того чтобы через катушку индуктивности пошел ток, электрическому полю необходимо затратить некоторую энергию. Эта энергия расходуется на создание магнитного поля в катушке. Поговорим об энергии магнитного поля тока.
Преобразования энергии в катушке индуктивности
Из курса физики в 11 классе известно, что электрический ток, проходящий через катушку индуктивности, создает магнитное поле. В результате самоиндукции изменение этого магнитного поля наводит в этой же катушке ЭДС индукции, которая, согласно правилу Ленца, направлена так, чтобы противодействовать причине, его вызвавшей.
Рис. 1. Правило Ленца.
Можно сказать, катушка индуктивности «сопротивляется» любым изменениям тока через нее, и электрическому полю необходимо затратить энергию для таких изменений (как для увеличения тока, так и для его уменьшения).
Поскольку никаких «приемников энергии» в катушке индуктивности нет, то можно заключить, что энергия электрического поля тратится на «разгон» электронов в катушке и на создание магнитного поля в ней. Если электрическое поле снять, то электроны также не сразу остановятся, а за счет энергии магнитного поля будут еще некоторое время двигаться, возвращая энергию в проводник.
Таким образом, катушка индуктивности обладает способностью накапливать энергию в магнитном поле. При включении тока его энергия затрачивается на создание магнитного поля, а при выключении — энергия магнитного поля тока возвращается в проводник.
Подчеркнем, что энергия магнитного поля имеет существенно иную природу, чем внутренняя энергия проводника, которая выражается законом Джоуля-Ленца. Энергия магнитного поля тока — это кинетическая энергия зарядов, упорядоченно движущихся по ней. Внутренняя энергия проводника — это энергия хаотического движения молекул самого проводника. Энергию магнитного поля легко получить, уменьшая ток в проводнике. В этом случае магнитное поле катушки, уменьшаясь, будет совершать положительную работу. Получить внутреннюю энергию поля без дополнительных затрат энергии запрещает второе начало термодинамики.
Рис. 2. Второе начало термодинамики.
Энергия магнитного поля тока
Фактически индуктивность катушки выступает в роли инерции механических систем. Аналогию можно продолжить. Электрическое поле, так же, как механическая сила, должно совершить работу для «разгона» электронов в проводнике. После чего электроны, так же, как и разогнанные материальные точки, будут обладать некоторой кинетической энергией. Аналогом массы в данном случае будет индуктивность, а аналогом скорости материальной точки — ток в катушке. Аналогом механической кинетической энергии будет являться энергия магнитного поля. Поэтому при возникновении в проводнике катушки электромагнитного поля энергия магнитного поля тока выражается формулой:
Формула полностью аналогична формуле кинетической энергии материальной точки.
Также полезно знать формулу удельной энергии магнитного поля (то есть энергию единицы объема), выраженную через значение индукции. Расчеты показывают, что плотность энергии магнитного поля пропорциональна квадрату индукции. В системе СИ она равна:
Напомним, что величина $\mu_0 = 1,26×10^<-6>$, единица измерения — Гн/м, ее физический смысл — это магнитная проницаемость вакуума.
Рис. 3. Энергия магнитного поля тока.
Что мы узнали?
Для того чтобы по катушке индуктивности пошел ток, электрическому полю требуется совершить работу. Энергия этой работы будет затрачена на создание магнитного поля в катушке. Таким образом, магнитное поле катушки с током обладает некоторой энергией. Фактически это кинетическая энергия упорядоченного движения зарядов по катушке.
W li 2 2 что за формула
\(dA_=\varepsilon _Idt=-LI\frac
- Индуктивность катушки: L = 20 мГн.
- Энергия магнитного поля катушки с током: WM = 0,64 Дж.
- Формула для нахождения энергии магнитного поля тока:
На рисунке показана схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС ε = 12 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом, двух резисторов с сопротивлениями R1 = 7 Ом и R2 = 4 Ом, конденсатора электроёмкостью С = 3 мкФ и катушки с индуктивностью L = 32 мкГн. Какое количество теплоты выделится на резисторе R2 после размыкания ключа К? Сопротивлением провода катушки пренебречь. Ответ запишите в мкДж.
w=li^2/2 выразите I срочно
Человек массой 70 кг прыгает горизонтально с тележки массой 120 кг со скоростью 3 м/с, совершая при этом работу А. Тележка после прыжка проходит до остановки расстояние 2 м. Найти работу А и силу трения Fтр. Пожалуйста, с объяснением!
Буксирный теплоход тянет равноускоренно две баржи водоизмещением 500 т и 300 т. Сила сопротивления воды для первой баржи равна 15 кН, для второй 12 кН. Найти натяжение троса между баржами, если сила тяги буксира 50 кН. (20,6 кН)
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
У организации морских хомячков алфавит состоит из 6 букв: «Х» ,»О» ,»М» ,»Я» ,»К» ,»И», которые следуют друг за другом в указанном порядке. Известно, что язык состоит из 6-ти буквенных слов, при чем каждая буква встречается в одном слове ровно один раз. Полина выписала все слова данного языка в алфавитном порядке данной организации. Какое слово было выписано следом за словом «ЯИКМОХ»?
Запишите в килограммах, предварительно округлив до тысяч: 3 805 г,6 512г,42 389г