Какова индуктивность катушки с радиусом 2 см и 500 витками, через которую протекает ток силой 2 А, если напряженность магнитного поля в центре равна 10 кА/м?
ФизикаКолледжЭлектромагнетизминдуктивность катушкирадиус катушкивитки катушкиток в катушкенапряженность магнитного полямагнитное поле в катушке
Для решения задачи о нахождении индуктивности катушки, нам необходимо использовать формулу, связывающую индуктивность с магнитным полем. Индуктивность катушки определяется по следующей формуле:
L = (μ * N^2 * A) / lгде:
Однако, в данной задаче у нас не дана магнитная проницаемость и длина катушки. Вместо этого мы можем использовать известную напряженность магнитного поля в центре катушки и ток, который через нее проходит.
Напряженность магнитного поля в центре катушки можно выразить через ток и количество витков:
H = (N * I) / lгде:
Мы знаем, что H = 10 кА/м = 10000 А/м и I = 2 А. Подставим эти значения в формулу:
10000 = (500 * 2) / lТеперь найдем длину катушки:
l = (500 * 2) / 10000 = 0.1 мТеперь мы можем найти площадь поперечного сечения катушки. Радиус катушки равен 2 см, что составляет 0.02 м. Площадь поперечного сечения A можно найти по формуле:
A = π * r^2Подставим радиус:
A = π * (0.02)^2 ≈ 0.00125664 м²Теперь, зная все необходимые параметры, можем найти индуктивность:
L = (μ * N^2 * A) / lДля катушки, заполненной воздухом, магнитная проницаемость μ равна μ0 = 4π * 10^(-7) Гн/м. Теперь подставим все известные значения:
L = ((4π * 10^(-7)) * (500^2) * (0.00125664)) / 0.1Теперь вычислим:
L ≈ (4π * 10^(-7) * 250000 * 0.00125664) / 0.1После расчетов мы получим:
L ≈ 0.00015707963267948947 Гн = 157.08 мкГнТаким образом, индуктивность катушки составляет примерно 157.08 мкГн.