유도 에너지

인덕터의 에너지(W)는 이 코일의 와이어를 통해 흐르는 전류 I에 의해 생성된 자기장의 에너지입니다. 코일의 주요 특성은 인덕턴스 L, 즉 전류가 도체를 통과할 때 자기장을 생성하는 능력입니다. 각 코일은 고유한 인덕턴스와 모양을 가지므로 전류가 정확히 동일하더라도 각 코일의 자기장은 크기와 방향이 다릅니다.

특정 코일의 형상에 따라 내부 및 주변 매체의 자기 특성에 따라 각 고려 지점에서 전송된 전류에 의해 생성된 자기장은 특정 유도 B와 자속 Ф의 크기를 갖습니다. - 또한 각 고려 영역 S에 대해 결정됩니다.

우리가 그것을 아주 간단하게 설명하려고 하면 유도는 자기 작용의 강도를 보여줍니다(관련 암페어의 힘으로), 이는 해당 필드에 배치된 전류 전달 도체에 주어진 자기장을 가할 수 있으며, 자속은 자기 유도가 고려 중인 표면에 어떻게 분포되는지를 의미합니다.따라서 전류가 있는 코일의 자기장의 에너지는 코일의 권선에 직접 국한되지 않고 코일 전류와 관련된 자기장이 존재하는 공간의 부피에 국한됩니다.

전류 코일의 자기장이 실제 에너지를 갖는다는 사실은 실험적으로 발견할 수 있습니다. 백열 램프를 철심 코일과 병렬로 연결하는 회로를 구성해 봅시다. 전원에서 전구 코일에 일정한 전압을 가해 봅시다. 부하 회로에 전류가 즉시 생성되고 전구와 코일을 통해 흐릅니다. 전구를 통과하는 전류는 필라멘트의 저항에 반비례하고 코일을 통과하는 전류는 전구를 감은 전선의 저항에 반비례합니다.

이제 갑자기 전원과 부하 회로 사이의 스위치를 열면 전구가 잠시 전환되지만 상당히 눈에 띄게 전환됩니다. 이것은 우리가 전원을 끌 때 코일의 전류가 램프로 돌진한다는 것을 의미합니다. 즉, 코일에 이러한 전류가 있었고 주변에 자기장이 있었고 자기장이 사라진 순간, 코일에 EMF가 나타났습니다.

이 유도 EMF는 코일 자체에 전류가 흐르는 코일 자체의 자기장에 의해 유도되기 때문에 자기 유도 EMF라고 합니다. 이 경우 전류의 열 효과 Q는 스위치를 여는 순간 코일에 설치된 전류 값, 회로의 저항 R (코일 및 와이어)의 곱으로 표현할 수 있습니다 램프의 ) 및 현재 소멸 시간 t의 지속 시간.회로의 저항 양단에서 발생하는 전압은 인덕턴스 L, 회로의 임피던스 R 및 전류 dt의 소멸 시간을 고려하여 표현할 수 있습니다.

이제 코일 에너지 W에 대한 식을 진공의 투자율과 다른 특정 투자율을 갖는 코어가 있는 솔레노이드의 특정 사례에 적용해 보겠습니다.

우선, 솔레노이드의 단면적 S를 통한 자속 F, 전체 길이 l에 따른 권선 수 N 및 자기 유도 B를 표현합니다. 먼저 루프 전류 I를 통한 인덕턴스 B, 단위 길이 n당 루프 수, 진공의 투자율을 기록해 보겠습니다.

그런 다음 여기에 솔레노이드 V의 부피를 대입해 보겠습니다. 우리는 자기 에너지 W에 대한 공식을 찾았고 여기서 솔레노이드 내부 자기 에너지의 부피 밀도인 w 값을 얻을 수 있습니다.

제임스 클러크 맥스웰(James Clerk Maxwell)은 자기 에너지의 부피 밀도에 대한 표현이 참이라는 것을 보여준 적이 있습니다. 솔레노이드 뿐만 아니라, 뿐만 아니라 일반적으로 자기장에 대해서도 마찬가지입니다.