Чтобы найти индуктивность электромагнита, воспользуемся формулой для энергии магнитного поля в катушке индуктивности. Энергия ( W ) магнитного поля катушки индуктивности ( L ) с током ( I ) определяется формулой:
[ W = \frac{1}{2} L I^2 ]
Нам известно, что при изменении силы тока от ( I_1 = 2.9 ) А до ( I_2 = 9.2 ) А энергия магнитного поля изменилась на ( \Delta W = 12.1 ) Дж. Это можно выразить уравнением:
[ \Delta W = W_2 - W_1 ]
где ( W_1 ) — начальная энергия магнитного поля при токе ( I_1 ), а ( W_2 ) — конечная энергия магнитного поля при токе ( I_2 ). Подставляем выражения для энергий:
[ \Delta W = \frac{1}{2} L I_2^2 - \frac{1}{2} L I_1^2 ]
Теперь выразим это уравнение в виде, позволяющем найти индуктивность ( L ):
[ \Delta W = \frac{1}{2} L (I_2^2 - I_1^2) ]
Подставим известные значения ( \Delta W = 12.1 ) Дж, ( I_1 = 2.9 ) А и ( I_2 = 9.2 ) А:
[ 12.1 = \frac{1}{2} L (9.2^2 - 2.9^2) ]
Сначала вычислим значения токов в квадрате:
[ 9.2^2 = 84.64 ]
[ 2.9^2 = 8.41 ]
Теперь найдем разность этих значений:
[ 84.64 - 8.41 = 76.23 ]
Подставляем это обратно в уравнение:
[ 12.1 = \frac{1}{2} L \cdot 76.23 ]
Решаем уравнение для ( L ):
[ 12.1 = 38.115 L ]
[ L = \frac{12.1}{38.115} ]
Рассчитаем значение:
[ L \approx 0.317 \, \text{Гн} ]
Таким образом, индуктивность электромагнита составляет приблизительно ( 0.317 ) Генри.