Электромагнетизм. Явление взаимоиндукции

1.

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

2. 9. Явление взаимоиндукции

3.

Если две или несколько катушек
расположить так, что магнитный поток
одной из них пронизывает витки
остальных, то такие катушки называют
магнитосвязанными.
Тогда в этих катушках будет
наводиться ЭДС взаимоиндукции.

4.

Взаимоиндукция дает возможность
связывать между собой посредством
магнитного поля различные
электрические цепи. Такую связь
принято называть индуктивной
связью.

5.

6.

Если по одной из магнитосвязанных
катушек, например первой с числом
витков w1 пропустить ток I1, то он
создаст в этой катушке магнитный
поток Ф1, часть которого Ф1,2
пронизывает витки второй катушки w2,
создавая потокосцепление ,
пропорциональное току I1. Часть
магнитного потока рассеивается (Фр).

7.

Если по второй катушке с числом
витков w2 проходит ток I2, то он
создает в ней магнитный поток Ф2,
часть которого пронизывает витки
первой катушки, создавая
потокосцепление , пропорциональное
току I2.
Ф1,2 и Ф2,1 – магнитные потоки
взаимоиндукции.

8.

Следовательно, и потокосцепления
взаимоиндукции пропорциональны
этим токам:
1, 2 M 1, 2 I1 2,1 M 2,1 I 2
Коэффициенты пропорциональности
М1,2 и М2,1 называются взаимными
индуктивностями (коэффициентами
взаимоиндукции).
Единица измерения – Генри (Гн).

9.

Величина ЭДС взаимоиндукции
зависит, прежде всего, от того, с какой
скоростью изменяется ток в первой
катушке.
Чем быстрее изменяется в ней ток,
тем создается большая ЭДС
взаимоиндукции.

10.

Кроме того, величина ЭДС
взаимоиндукции зависит от величины
индуктивности обеих катушек и от
их взаимного расположения, а также
от магнитной проницаемости
окружающей среды.

11.

Чем больше магнитная проницаемость
среды, по которой замыкается
переменный магнитный поток,
связывающий катушки, тем сильнее
индуктивная связь катушек и больше
величина ЭДС взаимоиндукции.

12.

Следовательно, различные по своей
индуктивности и взаимному
расположению катушки и в различной
среде способны вызывать одна в
другой различные по величине ЭДС
взаимоиндукции.
Если катушки не содержат
ферромагнитных сердечников, то
M 1, 2 M 2,1 M

13.

14.

Если на магнитопроводе неразветвленной
магнитной цепи расположены две
катушки с числом витков w1 и w2, то при
отсутствии рассеивания, т.е. магнитный
поток каждой катушки полностью
замыкается в магнитопроводе и
пронизывает другую катушку, взаимная
индуктивность этих катушек определяется
выражением:
M
Ф1, 2 w2
I1
w1w2
0
S
l

15.

где l – общая длина магнитопровода;
S – сечение магнитопровода;
Ф1,2 – магнитный поток
взаимоиндуктивности;
I1w1
Ф1, 2 0
S
l

16.

Таким образом, взаимная
индуктивность двух
магнитосвязанных катушек
пропорциональна произведению
числа витков этих катушек и
зависит от габаритов и материала
магнитопровода, на котором
расположены эти катушки.

17.

На явлении взаимоиндукции основана
работа такого важного
электротехнического устройства, как
трансформатор.

18.

Однако, это явление может проявлять
себя и как вредное. Например, в
магнитопроводе (сердечнике) катушки
или трансформатора за счет
взаимоиндукции возникает кольцевой
ток, который называется вихревым.
Протекание вихревых токов в
сердечнике вызывает большие
тепловые потери.

19.

Для уменьшения тепловых потерь
ферромагнитные сердечники набирают
из тонких пластин
электротехнической стали,
изолированных друг от друга. Малое
сечение пластин создает большое
сопротивление вихревым токам и
уменьшает их. Кроме того, для
увеличения удельного сопротивления
сердечника в электротехническую
сталь вводится кремний.

20.

I
I
I
I

21.

Однако, у вихревых токов есть и
полезное применение. Они
используются в индукционных печах
для плавки металлов.
На вихревых токах базируется
принцип действия индукционных
счетчиков электрической энергии,
магнитоиндукционных
успокоителей некоторых
электроизмерительных приборов.

22. Домашнее задание

• Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы
электротехники.
Гл.10, § 10.4, с. 201-205.
• Немцов М.В., Немцова М.Л.
Электротехника и электроника.
Гл. 3, §3.9-3.10, с. 79-84.