الطاقة الاستقرائية

طاقة المحرِّض (W) هي طاقة المجال المغناطيسي المتولد عن التيار الكهربائي الذي يتدفق عبر سلك هذا الملف. السمة الرئيسية للملف هي الحث L ، أي القدرة على إنشاء مجال مغناطيسي عندما يمر تيار كهربائي عبر موصله. كل ملف له محاثة وشكل خاصين به ، وبالتالي فإن المجال المغناطيسي لكل ملف سيختلف في الحجم والاتجاه ، على الرغم من أن التيار قد يكون متماثلًا تمامًا.

اعتمادًا على هندسة ملف معين ، وعلى الخصائص المغناطيسية للوسط بداخله وحوله ، فإن المجال المغناطيسي الناتج عن التيار المرسل في كل نقطة معتبرة سيكون له تحريض معين B ، بالإضافة إلى حجم التدفق المغناطيسي Ф - سيتم تحديدها أيضًا لكل منطقة من المناطق المدروسة S.

إذا حاولنا شرحها بكل بساطة ، فإن الحث يظهر شدة الفعل المغناطيسي (المرتبط بقوة الأمبير) ، والذي يكون قادرًا على ممارسة مجال مغناطيسي معين على موصل حامل للتيار يتم وضعه في هذا المجال ، ويعني التدفق المغناطيسي كيفية توزيع الحث المغناطيسي على السطح قيد النظر.وبالتالي ، فإن طاقة المجال المغناطيسي للملف مع التيار لا يتم تحديدها بشكل مباشر في لفات الملف ، ولكن في حجم الفضاء الذي يوجد فيه المجال المغناطيسي ، والذي يرتبط بتيار الملف.

يمكن اكتشاف حقيقة أن المجال المغناطيسي للملف الحالي يحتوي على طاقة حقيقية تجريبياً. لنضع دائرة نربط فيها مصباحًا متوهجًا بالتوازي مع ملف ذو قلب حديدي. دعونا نطبق جهدًا ثابتًا من مصدر طاقة على ملف اللمبة. سيتم إنشاء تيار على الفور في دائرة الحمل ، وسوف يتدفق عبر المصباح وعبر الملف. سيكون التيار عبر المصباح متناسبًا عكسياً مع مقاومة خيوطه ، وسيكون التيار عبر الملف متناسبًا عكسياً مع مقاومة السلك الذي جرح به.

إذا قمت الآن بفتح المفتاح فجأة بين مصدر الطاقة ودائرة الحمل ، فسيتم تبديل المصباح لفترة وجيزة ، ولكن بشكل ملحوظ تمامًا. هذا يعني أنه عندما قمنا بإيقاف تشغيل مصدر الطاقة ، اندفعت التيار من الملف إلى المصباح ، مما يعني أنه في الملف كان هناك هذا التيار ، وكان هناك مجال مغناطيسي حوله ، وفي اللحظة التي اختفى فيها المجال المغناطيسي ، ظهر EMF في الملف.

يسمى هذا المستحث EMF بـ EMF المستحث ذاتيًا لأنه يتم توجيهه بواسطة المجال المغناطيسي للملف مع تيار على الملف نفسه. يمكن التعبير عن التأثير الحراري Q للتيار في هذه الحالة من خلال ناتج قيم التيار الذي تم تثبيته في الملف في لحظة فتح المفتاح ، ومقاومة الدائرة R (الملف والأسلاك من المصباح) ومدة زمن الاختفاء الحالي t.يمكن التعبير عن الجهد المتطور عبر مقاومة الدائرة من حيث المحاثة L ومقاومة الدائرة R وأيضًا مع مراعاة وقت اختفاء التيار dt.

دعونا الآن نطبق تعبير طاقة الملف W على حالة معينة - ملف لولبي ذو قلب له نفاذية مغناطيسية معينة تختلف عن النفاذية المغناطيسية للفراغ.

بادئ ذي بدء ، نعبر عن التدفق المغناطيسي F من خلال منطقة المقطع العرضي S للملف اللولبي ، وعدد المنعطفات N والحث المغناطيسي B بطولها بالكامل l. دعونا أولاً نسجل المحاثة B من خلال تيار الحلقة I ، وعدد الحلقات لكل وحدة طول n ، والنفاذية المغناطيسية للفراغ.

دعونا نعوض هنا عن حجم الملف اللولبي V. لقد وجدنا صيغة الطاقة المغناطيسية W ، ويسمح لنا بأخذ القيمة w - كثافة حجم الطاقة المغناطيسية داخل الملف اللولبي.

أظهر جيمس كلارك ماكسويل ذات مرة أن التعبير عن كثافة حجم الطاقة المغناطيسية صحيح ليس فقط للملفات اللولبية، ولكن أيضًا للمجالات المغناطيسية بشكل عام.