Énergie inductive

L'énergie de l'inductance (W) est l'énergie du champ magnétique généré par le courant électrique I circulant dans le fil de cette bobine. La principale caractéristique de la bobine est son inductance L, c'est-à-dire sa capacité à créer un champ magnétique lorsqu'un courant électrique traverse son conducteur. Chaque bobine a sa propre inductance et sa propre forme, par conséquent, le champ magnétique de chaque bobine différera en amplitude et en direction, même si le courant peut être exactement le même.

En fonction de la géométrie d'une certaine bobine, des propriétés magnétiques du milieu à l'intérieur et autour d'elle, le champ magnétique créé par le courant transmis à chaque point considéré aura une certaine induction B, ainsi que l'amplitude du flux magnétique Ф - sera également déterminée pour chacun des domaines considérés S.

Si on essaie de l'expliquer assez simplement, alors l'induction montre l'intensité de l'action magnétique (liée avec la puissance de l'ampère), qui est capable d'exercer un champ magnétique donné sur un conducteur porteur de courant placé dans ce champ, et le flux magnétique désigne la répartition de l'induction magnétique sur la surface considérée.Ainsi, l'énergie du champ magnétique de la bobine avec le courant n'est pas localisée directement dans les spires de la bobine, mais dans le volume d'espace dans lequel existe le champ magnétique, qui est associé au courant de la bobine.

Le fait que le champ magnétique de la bobine de courant a une énergie réelle peut être découvert expérimentalement. Assemblons un circuit dans lequel nous connectons une lampe à incandescence en parallèle avec une bobine à noyau de fer. Appliquons une tension constante d'une source d'alimentation à la bobine de l'ampoule. Un courant s'établira immédiatement dans le circuit de charge, il circulera dans l'ampoule et dans la bobine. Le courant traversant l'ampoule sera inversement proportionnel à la résistance de son filament, et le courant traversant la bobine sera inversement proportionnel à la résistance du fil avec lequel il est enroulé.

Si maintenant vous ouvrez soudainement l'interrupteur entre la source d'alimentation et le circuit de charge, l'ampoule s'allumera brièvement, mais assez sensiblement. Cela signifie que lorsque nous avons éteint la source d'alimentation, le courant de la bobine s'est précipité dans la lampe, ce qui signifie que dans la bobine il y avait ce courant, il y avait un champ magnétique autour d'elle, et au moment où le champ magnétique a disparu, un EMF est apparu dans la bobine.

Cette FEM induite est appelée FEM auto-induite car elle est dirigée par le propre champ magnétique de la bobine avec un courant sur la bobine elle-même. L'effet thermique Q du courant dans ce cas peut être exprimé par le produit des valeurs du courant installé dans la bobine au moment de l'ouverture de l'interrupteur, la résistance R du circuit (bobine et fils de la lampe ) et la durée du temps de disparition du courant t.La tension développée aux bornes de la résistance du circuit peut être exprimée en fonction de l'inductance L, de l'impédance du circuit R et en tenant également compte du temps de disparition du courant dt.

Appliquons maintenant l'expression de l'énergie de la bobine W à un cas particulier - un solénoïde avec un noyau ayant une certaine perméabilité magnétique différente de la perméabilité magnétique du vide.

Pour commencer, nous exprimons le flux magnétique F à travers la section transversale S du solénoïde, le nombre de tours N et l'induction magnétique B sur toute sa longueur l. Commençons par enregistrer l'inductance B à travers le courant de boucle I, le nombre de boucles par unité de longueur n et la perméabilité magnétique du vide.

Substituons alors ici le volume du solénoïde V. Nous avons trouvé la formule de l'énergie magnétique W, et nous sommes autorisés à en déduire la valeur w - la densité volumique de l'énergie magnétique à l'intérieur du solénoïde.

James Clerk Maxwell a montré une fois que l'expression de la densité volumique de l'énergie magnétique est vraie pas seulement pour les solénoïdes, mais aussi pour les champs magnétiques en général.