2.13. ВЗАИМНАЯ ИНДУКДИЯ
В первых опытах (§ 2.9 и 2.11) с наведением (или индукцией) ЭДС мы наблюдали наведение ЭДС в одной цепи под действием изменения тока в другой. Но первая цепь ничем по существу не отличалась от второй; поэтому, изменяя ток во второй цепи, мы, конечно, обнаружили бы наведение ЭДС в первой цепи.
Наведение ЭДС в одной цепи, вызванное изменением тока в другой, называют взаимной индукцией (наведением).
Наводимая ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока.
Коэффициент пропорциональности между ЭДС, наводимой в первой цепи, и скоростью изменения тока во второй называют взаимной индуктивностью; его принято обозначать буквой М.
Единица индуктивности. Если скорость изменения тока выражать в амперах за секунду (А/с), а ЭДС — в вольтах, то коэффициент пропорциональности между этими величинами М оказывается выраженным в единицах, носящих наименование генри (Гн).
Если 1 Гн, то ЭДС, наводимая в одной цепи изменением тока в другой, численно равна скорости изменения тока. Представим скорость изменения тока отношением
, где
— приращение тока, происшедшее за промежуток времени
.
Тогда все только что сказанное можно записать такой формулой:
Явление взаимной индукции имеет очень большое значение в современной электротехнике.
На явлении взаимной индукции основана работа трансформаторов, о которых будет рассказано в гл. 11.
Пример 1. Взаимная индуктивность между двумя катушками равна 2 миллигенри (мГн), т. е. двум тысячным генри. Ток в первой катушке изменяется со скоростью 800 А/с. Чему равна ЭДС, наводимая во второй катушке?
Решение. Электродвижущая сила Е равна скорости изменения тока
умноженной на коэффициент взаимной индукции М, или
Пример 2. Если рядом с мощной линией передачи на протяжении целого километра проходила воздушная линия телефонной или телеграфной связи, то между ними существовала бы значительная индуктивная связь — магнитный поток, создаваемый током в линии передачи, пронизывал бы петлю проводов линии связи.
Для случая одного из подобных сближений двух линий взаимная индуктивность М была вычислена и оказалась равной
(восьми стотысячным генри).
При коротком замыкании в линии передачи скорость нарастания тока
может доходить до огромной величины
млн. ампер за секунду).
Заметим, что такая скорость нарастания наблюдается при токе замыкания, достигающем наибольшего значения — порядка 10 000 А. При этом за одну тысячную долю секунды
ток может возрасти на 3000 А
.
Требуется найти, какой величины может достигнуть ЭДС в линии связи при коротком замыкании в электрической линии передачи?
Решение:
Полученный ответ показывает со всей очевидностью необходимость отдаления линии связи от линии передачи или принятие других мер.
Отметим, что даже много меньшая наводка ЭДС мешает хорошей работе связи.
Электродвижущая сила взаимоиндукции возникает потому, что с изменением тока связано изменение потока, как об этом уже говорилось (§ 2.9-2.12). Поэтому коэффициент взаимоиндукции М можно рассматривать и как коэффициент пропорциональности между током одной цепи и потоком, сцепленным с другой цепью.