Индукционные токи, возбуждаемые в массивных сплошных проводниках, помещенных в переменное магнитное поле, называются вихревыми токами или токами Фуко .
Вихревые токи вызывают нагрев проводников.
Нагрев проводников индукционными токами можно использовать для прогрева элементов автомобильных конструкций в холодное время года.
Нагреваемый элемент с плоским Нагреваемый элемент с произвольной
основанием. геометрической формой поверхности.
(картер двигателя) (картер двигателя)
Нагреваемый элемент цилиндрической формы
(трубопроводы).
Индуктивность контура. Самоиндукция.
Электрический ток, текущий в замкнутом контуре, создает вокруг себя магнитное поле. Сцепленный с контуром магнитный поток Ф будет прямопропорционален току I в контуре:
где коэффициент пропорциональности L есть индуктивность контура.
Определение 1.
Индуктивностью замкнутого проводящего контура называется коэффициент пропорциональности – L между возбуждаемым магнитным потоком, пронизывающим площадь, охватываемую контуром, и протекающим током.
При изменении силы тока в контуре будет изменяться также и сцепленный с ним магнитный поток; следовательно, в контуре будет индуцироваться э.д.с.
Определение 2.
Возникновение э.д.с. индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока называется самоиндукцией.
Единица индуктивности – Генри (Гн).
Определение 3.
1Гн — индуктивность такого контура, магнитный поток самоиндукции которого при токе в 1 А равен 1 Вб (Вебер!),
В качестве примера, рассчитаем индуктивность бесконечно длинного соленоида.
Индукция магнитного поля соленоида длиной – с числом витков – равна
По определению, магнитный поток, сцеплённый с одним витком – это
.
Примечание.Если соленоид находится в среде с абсолютной магнитной проницаемостью, отличной от вакуума ( ), то вместо множителя следует взять – .
Потокосцепление (то есть, полный магнитный поток, пронизывающий все витки соленоида!) с витками будет равно:
.
Согласно опеределению индуктивности, получим, что
.
.
Замечания.
1. В случае среды с абсолютной магнитной проницаемостью – .
2. Можно показать, что индуктивность контура в общем случае зависит только от
геометрической формы контура, его размеров и магнитной проницаемости той
среды, в которой он находится. В этом смысле индуктивность контура — аналог
электрической емкости уединенного проводника, которая также зависит только от
формы проводника, его размеров и диэлектрической проницаемости среды.
Применяя к явлению самоиндукции закон Фарадея, получим, что э. д. с. самоиндукциибудет равна:
Если контур не деформируется и магнитная проницаемость среды не изменяется , то L = const и
где знак минус, обусловленный правилом Ленца, показывает, что наличие индуктивности в контуре приводит к замедлению изменения тока в нем.
Вывод.
1. Если ток со временем возрастает, то т. е. ток самоиндукции
направлен навстречу току, обусловленному внешним источником, и замедляет
Его возрастание.
2. Если ток со временем убывает, то т. е. индукционный ток имеет такое же направление, как и убывающий ток в контуре, и замедляет его убывание.
3. В целом, контур, обладая определенной индуктивностью, приобретает электрическую инертность, заключающуюся в том, что любое изменение тока тормозится тем сильнее, чем больше индуктивность контура.