Основные теоретические сведения. Под электрическим током понимают упорядоченный перенос или направленное движение электрических зарядов

Под электрическим током понимают упорядоченный перенос или направленное движение электрических зарядов. Электрический ток, сила и направление которого с течением времени не изменяются, называется постоянным.

В отличие от постоянного, переменный электрический ток изменяется со временем по величине и направлению. Широкое распространение в электрических сетях получил переменный ток, изменяющийся по гармоническому закону:

(1)

Такой ток представляет собой вынужденные колебания в электрической цепи, происходящие с частотой w. совпадающей с частотой вынуждающей электродвижущей силы (ЭДС).

Протекание переменного электрического тока по катушке вызывает появление в ней электродвижущей силы самоиндукции – Э.Д.С электромагнитной индукции, возникающей вследствие изменения тока в электрической цепи. Явление возникновения такой Э.Д.С называется самоиндукцией.

Согласно закону Фарадея, Э.Д.С индукции прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока в замкнутом контуре:

ℰ _c= (2)

Если замкнутый контур имеет несколько витков, то этот закон можно записать в виде:

ℰ _c= (3)

где - потокосцепление - полный магнитный поток замкнутого контура, состоящего из N витков, обусловленный магнитным полем тока в самом контуре. Знак " - " введен в соответствиис правилом Ленца: при всяком изменении магнитного потока сквозь поверхность, охватывающую замкнутый проводящий контур, в нем возникает индукционный ток такого направления, что создаваемое им магнитное поле противодействует изменению магнитного потока.

Цилиндрическая катушка с током, состоящая из большого числа витков проволоки называется соленоидом, для него магнитный поток пропорционален величине тока, протекающего по соленоиду:

(4)

где – индуктивность контура – скалярная величина, определяемая потокосцеплением самоиндукции контура при протекании в нем электрического тока.

Учитывая, что потокосцепление соленоида , а индукция магнитного поля в нем , получим:

(5)

где N- количество витков соленоида,

S -площадь поперечного сечения соленоида,

μ - относительная магнитная проницаемость среды внутри соленоида,

l -длина соленоида.

Из формулы (5) видно, что индуктивность соленоида растет с увеличением числа витков, площади, магнитной проницаемости вещества, из которого изготовлен сердечник, помещенный внутрь, а увеличение длины соленоида приводит к уменьшению индуктивности.

Единицей измерения магнитного потока и потокосцепления в СИ является вебер (Вб).

Единицей измерения индуктивности в СИ является генри (Гн): - это индуктивность такого контура, в котором при силе токав 1 ампер возникает потокосцепление в 1вебер.

Подставляя в (3) , получим:

ℰ _c= (6)

Согласно правилу Ленца, ℰ _c (Э.Д.С-самоиндукции) противодействует изменению электрического тока в контуре, а индуктивность является мерой инертности контура по отношению к изменению силы тока.