Energia inductiva

L'energia de l'inductor (W) és l'energia del camp magnètic generat pel corrent elèctric I que circula pel cable d'aquesta bobina. La característica principal de la bobina és la seva inductància L, és a dir, la capacitat de crear un camp magnètic quan un corrent elèctric passa pel seu conductor. Cada bobina té la seva pròpia inductància i forma, per tant, el camp magnètic de cada bobina diferirà en magnitud i direcció, tot i que el corrent pot ser exactament el mateix.

Depenent de la geometria d'una determinada bobina, de les propietats magnètiques del medi dins i al seu voltant, el camp magnètic creat pel corrent transmès en cada punt considerat tindrà una certa inducció B, així com la magnitud del flux magnètic Ф - També es determinarà per a cadascuna de les àrees considerades S.

Si intentem explicar-ho de manera senzilla, aleshores la inducció mostra la intensitat de l'acció magnètica (relacionada amb amb la potència de l'ampere), que és capaç d'exercir un camp magnètic determinat sobre un conductor de corrent col·locat en aquest camp, i el flux magnètic significa com es distribueix la inducció magnètica per la superfície en qüestió.Així, l'energia del camp magnètic de la bobina amb el corrent no es localitza directament en les espires de la bobina, sinó en el volum d'espai en què existeix el camp magnètic, que està associat al corrent de la bobina.

El fet que el camp magnètic de la bobina actual tingui energia real es pot descobrir experimentalment. Muntem un circuit en el qual connectem una làmpada incandescent en paral·lel amb una bobina de nucli de ferro. Apliquem una tensió constant des d'una font d'alimentació a la bobina de la bombeta. Immediatament s'establirà un corrent al circuit de càrrega, circularà per la bombeta i per la bobina. El corrent a través de la bombeta serà inversament proporcional a la resistència del seu filament, i el corrent a través de la bobina serà inversament proporcional a la resistència del cable amb què s'enrotlla.

Si ara obriu de sobte l'interruptor entre la font d'alimentació i el circuit de càrrega, la bombeta canviarà breument, però de manera força notable. Això vol dir que quan vam apagar la font d'alimentació, el corrent de la bobina es va precipitar a la làmpada, el que significa que a la bobina hi havia aquest corrent, hi havia un camp magnètic al seu voltant, i en el moment en què el camp magnètic va desaparèixer, va aparèixer un EMF a la bobina.

Aquest EMF induït s'anomena EMF autoinduït perquè està dirigit pel propi camp magnètic de la bobina amb un corrent a la pròpia bobina. L'efecte tèrmic Q del corrent en aquest cas es pot expressar pel producte dels valors del corrent que es va instal·lar a la bobina en el moment d'obrir l'interruptor, la resistència R del circuit (bobina i cables). del llum ) i la durada del temps de desaparició actual t.La tensió desenvolupada a través de la resistència del circuit es pot expressar en termes de la inductància L, la impedància del circuit R i també tenint en compte el temps de desaparició del corrent dt.

Apliquem ara l'expressió de l'energia de la bobina W a un cas particular: un solenoide amb un nucli que té una certa permeabilitat magnètica que és diferent de la permeabilitat magnètica del buit.

Per començar, expressem el flux magnètic F a través de l'àrea de la secció transversal S del solenoide, el nombre de voltes N i la inducció magnètica B al llarg de tota la seva longitud l. Enregistrem primer la inductància B a través del corrent de bucle I, el nombre de bucles per unitat de longitud n i la permeabilitat magnètica del buit.

Aleshores, substituïm aquí el volum del solenoide V. Hem trobat la fórmula per a l'energia magnètica W, i se'ns permet prendre el valor w: la densitat de volum de l'energia magnètica dins del solenoide.

James Clerk Maxwell va demostrar una vegada que l'expressió de la densitat de volum de l'energia magnètica és certa no només per a solenoides, però també per als camps magnètics en general.