7716655332

¹ 1    [i] \A IA

Znając indukcyjność przewodnika można wyznaczyć wartość strumienia pola magnetycznego wytwarzanego przez płynący w nim prąd o danym natężeniu.

Jednostką indukcyjności jest henr (1H):

<P(t)

Rys. 7.9. Indukcja elektromagnetyczna w cewce

Zmiana wartości strumienia magnetycznego sprzężonego z cewką powoduje indukowanie się w niej siły elektromotorycznej o wartości proporcjonalnej do szybkości tej zmiany. Zjawisko to nazywane jest zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej. Jest ono pokrewne występującemu w mechanice zjawisku bezwładności. W obydwu przypadkach energia związana z ruchem podtrzymuje ten ruch. W pierwszym przypadku jest to ruch ciał obdarzonych masą, w drugim - ruch ciał obdarzonych ładunkiem elektrycznym. Podtrzymywanie ruchu przejawia się jako występowanie siły, w przypadku „mechanicznym” - siły mechanicznej, w przypadku „elektrycznym” - siły elektromotorycznej. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej odkrył XIX-wieczny angielski fizyk Michał Faraday. Stąd sformułowane przez niego prawo, opisujące to zjawisko, nosi nazwę prawa Faraday’a. Zgodnie z tym prawem wielkość siły elektromotorycznej indukującej się w przewodniku skutkiem zmian sprzężonego z nim pola magnetycznego określa zależność:

(7.8)

d<&    dY

dl    dt

Szczególną odmianą zjawiska indukcji elektromagnetycznej jest zjawisko samoindukcji. Siłę elektromotoryczną w danym przewodniku indukuje tu pole magnetyczne wytwarzane przez zmieniający się w czasie prąd elektryczny płynący w tym samym przewodniku. W odosobnionym (albo ekranowanym) przewodniku występuje tylko ta odmiana zjawiska indukcji.

Dla zjawiska samoindukcji, zależność na prawo Faraday’a można, uwzględniając wzór (7.6), zapisać jako:

di(t)

dt

jest odpowiednio ukształtowanym odcinkiem przewodnika. Zgodnie z prawem Joule’a w każdym przewodniku (za wyjątkiem przewodników wykonanych z materiałów nadprzewodzących) zachodzi zjawisko zamiany energii elektrycznej na energię cieplną. Poprawny opis cewki rzeczywistej powinien je uwzględniać.

Abstrahując od tego definiuje się wyidealizowany obiekt - induktor idealny (zwany także idealną

cewką indukcyjną), w którym występuje jedno tylko zjawisko fizyczne - zjawisko samoindukcji. Takich cewek w rzeczywistości fizycznej nie ma. Taka idealna cewka może istnieć tylko jako obiekt abstrakcyjny - matematyczna idealizacja cewki rzeczywistej. Jako taka służy do konstruowania schematów zastępczych rzeczywistych obiektów i obwodów elektrycznych.

Cewka indukcyjna jest odbiornikiem energii elektrycznej. Obowiązuje dla niej zatem strzałkowanie odbiornikowe, nie źródłowe (por. rys. 7.10.). Stąd wynika opis matematyczny idealnej cewki indukcyjnej, tj. zależność pomiędzy występującym na niej napięciem, a płynącym w niej prądem:

= -L-

(7.8a)

d*F(t)    d(L-i)

dt    dt

Cewka indukcyjna

u,(t)

Rys. 7.10. Idealna cewka indukcyjna (induktor idealny)

e(t)

(7.8b)

^UL=~

- L- — dt

Zbadajmy teraz zależności jakie występują gdy idealna cewka indukcyjna (induktor idealny) jest odbiornikiem w obwodzie prądu sinusoidalnie zmiennego.