8.6. Prawo indukcji Faraday'a.

Reguła Lenza.

Prąd indukowany ma taki kierunek, że przeciwstawia się zmianie, która go wywołała.

Skoro
więc
Dla N zwojów

Zasada zachowania energii w ujęciu prawa Faraday'a.

gdzie R jest rezystancją ramki.

moc zużyta na wysunięcie ramki z pola:

indukowany prąd wydzieli w obwodzie moc w postaci ciepła (tzw. ciepło Joule'a-Lenza):

Zmienne pole B(t).

W = ε_sem e oraz W = F⋅ 2πr

ε_sem e = e⋅ E⋅2πr czyli

8.7. Indukcyjność i samoindukcja.

Siła elektromotoryczna cewki o N zwojach:

Indukcyjność jest cechą cewki, tak jak pojemność jest cechą kondensatora. Indukcyjność definiujemy jako:
jednostką jest henr:

Stąd
czyli w cewce powstaje SEM jeśli płynie przez nią prąd zmienny. Jest to zjawisko samoindukcji.

Oznaczając: l - długość cewki, A - pole powierzchni jednego zwoju, N - ilość zwoi cewki

możemy zapisać:
oraz

Skoro B = μ₀ in stąd N⋅Φ_B = n²l⋅Aμ₀ i

czyli

Kierunek siłe elektromotorycznej samoindukcji jest taki, że przeciwstawia się zmianom, które ją wytworzyły - np. gdy natężenie prądu rośnie, to SEM samoindukcji ma kierunek przeciwny do kierunku prądu.

8.8. Obwód RL

Przełącznik w pozycji 1.

indukcyjna stała czasowa

Przełącznik w pozycji 2.

Podsumowanie cyklu: wył. w pozycji 1 - 2.

8.9. Energia pola magnetycznego.

ε - SEM baterii, ε_L - SEM samoindukcji.

Pomiędzy punktami x→ y potencjał maleje, prąd płynie od y→ z, więc ε_L skierowana jest do góry czyli zmiana potencjału jest równa
.

Równanie Kirchhoffa:

moc wydzielona szybkość zmian

na oporze R energii pola B

jest to energia pola B zgromadzona w cewce o indukcyjności L.

Gęstość energii w solenoidzie
.

Solenoid o długości l, ilości zwoi N, polu przekroju S.

L = μ₀ n²l S gdzie

gdzie S⋅ l = V - objętość cewki.

Stąd gęstość energii
pamiętając, że B = μ₀ i n

otrzymujemy

Jeżeli cewka wypełniona jest rdzeniem ferromagnetycznym

Do zapamiętania:

gęstość energii pola E:

gęstość energii pola B:

---