endüktif enerji
İndüktörün enerjisi (W), bu bobinin telinden akan I elektrik akımı tarafından üretilen manyetik alanın enerjisidir. Bobinin ana özelliği, endüktansı L'dir, yani iletkeninden bir elektrik akımı geçtiğinde bir manyetik alan yaratma yeteneğidir. Her bobinin kendi endüktansı ve şekli vardır, bu nedenle akım tamamen aynı olsa bile her bobin için manyetik alan büyüklüğü ve yönü farklı olacaktır.
Belirli bir bobinin geometrisine, içindeki ve çevresindeki ortamın manyetik özelliklerine bağlı olarak, iletilen akımın dikkate alınan her noktada yarattığı manyetik alan, manyetik akı Ф'nın büyüklüğünün yanı sıra belirli bir endüksiyon B'ye sahip olacaktır. - dikkate alınan alanların her biri için de belirlenecektir S.
Oldukça basit bir şekilde açıklamaya çalışırsak, indüksiyon manyetik etkinin yoğunluğunu gösterir (ilgili amperin gücü ile), bu alana yerleştirilmiş akım taşıyan bir iletken üzerinde belirli bir manyetik alan uygulayabilen ve manyetik akı, manyetik indüksiyonun söz konusu yüzey üzerinde nasıl dağıldığı anlamına gelir.Böylece, bobinin manyetik alanının akımla birlikte enerjisi, doğrudan bobinin dönüşlerinde değil, bobin akımıyla ilişkili manyetik alanın bulunduğu alanın hacminde lokalize olur.
Akım bobininin manyetik alanının gerçek enerjiye sahip olduğu deneysel olarak keşfedilebilir. Bir akkor lambayı demir çekirdekli bir bobine paralel bağladığımız bir devre oluşturalım. Bir güç kaynağından ampul bobinine sabit bir voltaj uygulayalım. Yük devresinde hemen bir akım kurulacak, ampulden ve bobinden akacaktır. Ampulden geçen akım, filamanının direnciyle ters orantılı olacaktır ve bobinden geçen akım, sarıldığı telin direnciyle ters orantılı olacaktır.
Şimdi aniden güç kaynağı ile yük devresi arasındaki anahtarı açarsanız, ampul kısa bir süre ama oldukça fark edilir şekilde değişecektir. Bu, güç kaynağını kapattığımızda, bobinden gelen akımın lambaya aktığı anlamına gelir, bu da bobinde bu akımın olduğu, çevresinde bir manyetik alana sahip olduğu ve manyetik alanın kaybolduğu anda, bobinde bir EMF belirdi.
Bu indüklenen EMF'ye kendinden indüklenen EMF denir, çünkü bobinin kendi manyetik alanı tarafından bobinin kendisinde bir akımla yönlendirilir. Bu durumda akımın termal etkisi Q, anahtarın açıldığı anda bobine kurulan akım değerlerinin ürünü, devrenin direnci R (bobin ve teller) ile ifade edilebilir. lambanın ) ve mevcut kaybolma süresi t'nin süresi.Devrenin direnci boyunca geliştirilen voltaj, endüktans L, devrenin empedansı R cinsinden ve ayrıca dt akımının kaybolma zamanı dikkate alınarak ifade edilebilir.
Şimdi bobin enerjisi W ifadesini belirli bir duruma uygulayalım - vakumun manyetik geçirgenliğinden farklı, belirli bir manyetik geçirgenliğe sahip bir çekirdeğe sahip bir solenoid.
Başlamak için, solenoidin enine kesit alanından geçen F manyetik akısını, N sarım sayısını ve tüm uzunluğu l boyunca manyetik endüksiyon B'yi ifade ediyoruz. Önce döngü akımı I boyunca B endüktansını, birim uzunluk n başına döngü sayısını ve vakumun manyetik geçirgenliğini kaydedelim.
O zaman burada solenoid V'nin hacmini yerine koyalım. Manyetik enerji W'nin formülünü bulduk ve bundan w değerini, yani solenoidin içindeki manyetik enerjinin hacim yoğunluğunu almamıza izin verildi.
James Clerk Maxwell bir keresinde manyetik enerjinin hacim yoğunluğu ifadesinin doğru olduğunu göstermişti. sadece solenoidler için değil, aynı zamanda genel olarak manyetik alanlar için.