Tällä oppitunnilla opimme kuinka ja kuka havaitsi itseinduktioilmiön, harkitsemme koetta, jolla demonstroimme tämän ilmiön, määritämme, että itseinduktio on sähkömagneettisen induktion erikoistapaus. Oppitunnin lopussa esittelemme fyysisen suuren, joka osoittaa itseinduktion EMF:n riippuvuuden johtimen koosta ja muodosta sekä ympäristöstä, jossa johtime sijaitsee, eli induktanssista.
Henry keksi litteät kuparikelat, joilla hän saavutti voimavaikutuksia, jotka olivat voimakkaampia kuin lankasolenoideilla. Tiedemies huomasi, että kun voimakas kela on piirissä, tämän piirin virta saavuttaa maksimiarvon paljon hitaammin kuin ilman käämiä.
Riisi. 2. Kaavio D. Henryn kokeellisesta järjestelystä
Kuvassa Kuvassa 2 on esitetty kokeellisen järjestelyn sähköpiiri, jonka perusteella on mahdollista osoittaa itseinduktioilmiö. Sähköpiiri koostuu kahdesta rinnakkain kytketystä polttimosta, jotka on kytketty avaimella tasavirtalähteeseen. Käämi on kytketty sarjaan yhden polttimon kanssa. Piirin sulkemisen jälkeen voidaan nähdä, että käämin kanssa sarjaan kytketty hehkulamppu syttyy hitaammin kuin toinen hehkulamppu (kuva 3).
Riisi. 3. Hehkulamppujen erilainen hehku, kun piiri on kytketty päälle
Kun lähde sammutetaan, kelan kanssa sarjaan kytketty lamppu sammuu hitaammin kuin toinen hehkulamppu.
Miksi valot sammuvat samaan aikaan?
Kun avain on kiinni (kuva 4), itseinduktio-EMF:n esiintymisen vuoksi virta polttimossa käämin kanssa kasvaa hitaammin, joten tämä lamppu syttyy hitaammin.
Riisi. 4. Näppäinlukko
Kun avain avataan (kuva 5), itseinduktion kehittyvä EMF estää virran pienenemisen. Siksi virta jatkuu jonkin aikaa. Virran olemassaoloon tarvitaan suljettu piiri. Piirissä on tällainen piiri, se sisältää molemmat hehkulamput. Siksi, kun piiri avataan, lamppujen pitäisi palaa samana jonkin aikaa, ja havaittu viive voi johtua muista syistä.
Riisi. 5. Avaimen avaaminen
Harkitse tässä piirissä tapahtuvia prosesseja, kun avain suljetaan ja avataan.
1. Avaimen sulkeminen.
Piirissä on johtava silmukka. Anna tämän kelan virran virrata vastapäivään. Tällöin magneettikenttä suunnataan ylöspäin (kuva 6).
Siten kela on oman magneettikenttänsä avaruudessa. Virran kasvaessa käämi on oman virtansa muuttuvan magneettikentän avaruudessa. Jos virta kasvaa, myös tämän virran luoma magneettivuo kasvaa. Kuten tiedät, piirin tason tunkeutuvan magneettivuon kasvaessa tähän piiriin syntyy induktiovoima ja sen seurauksena induktiovirta. Lenzin säännön mukaan tämä virta suunnataan siten, että sen magneettikenttä estää magneettivuon muutoksen tunkeutumasta piirin tasoon.
Toisin sanoen kuvassa 2 esitetylle. 6 kierrosta, induktiovirtaa tulee suunnata myötäpäivään (kuva 7), jolloin estetään kierroksen oman virran kasvu. Näin ollen, kun avain on kiinni, virta piirissä ei kasva välittömästi, koska tässä piirissä syntyy jarrutusinduktiovirta, joka on suunnattu vastakkaiseen suuntaan.
2. Avaimen avaaminen
Kun avain avataan, virtapiirissä oleva virta pienenee, mikä johtaa magneettivuon vähenemiseen kelan tason läpi. Magneettivuon pieneneminen johtaa induktion ja induktiovirran EMF:n ilmenemiseen. Tässä tapauksessa induktiovirta suunnataan samaan suuntaan kuin silmukan oma virta. Tämä johtaa hitaampaan sisäisen virran laskuun.
Johtopäätös: kun virta johtimessa muuttuu, samassa johtimessa tapahtuu sähkömagneettista induktiota, joka synnyttää induktiovirran, joka on suunnattu siten, että se estää johtimessa olevan rajavirran muutoksen (kuva 8). Tämä on itseinduktioilmiön ydin. Itseinduktio on sähkömagneettisen induktion erikoistapaus.
Riisi. 8. Piirin päälle- ja poiskytkentähetki
Kaava suoran johtimen magneettisen induktion löytämiseksi virralla:
missä - magneettinen induktio; - magneettinen vakio; - virran voimakkuus; - etäisyys johtimesta pisteeseen.
Magneettisen induktion vuo paikan läpi on yhtä suuri kuin:
missä on pinta-ala, jonka magneettivuo läpäisee.
Siten magneettisen induktion vuo on verrannollinen johtimessa olevan virran suuruuteen.
Kelalle, jossa on kierrosten lukumäärä ja pituus, magneettikentän induktio määräytyy seuraavalla suhteella:
Kelan luoma magneettivuo kierrosten lukumäärällä N, on yhtä suuri kuin:
Korvaamalla magneettikentän induktion kaavan tähän lausekkeeseen, saadaan:
Kierrosluvun suhde kelan pituuteen on merkitty numerolla:
Saamme magneettivuon lopullisen lausekkeen:
Saadusta suhteesta voidaan nähdä, että vuon arvo riippuu virran suuruudesta ja käämin geometriasta (säde, pituus, kierrosten lukumäärä). Arvoa, joka on yhtä suuri, kutsutaan induktiiviseksi:
Induktanssin yksikkö on henry:
Siksi kelan virran aiheuttama magneettisen induktion vuo on:
Kun otetaan huomioon induktion EMF:n kaava, saadaan, että itseinduktion EMF on yhtä suuri kuin virran ja induktanssin muutosnopeuden tulo "-"-merkillä:
itseinduktio- tämä on ilmiö sähkömagneettisen induktion esiintymisestä johtimessa, kun tämän johtimen läpi kulkevan virran voimakkuus muuttuu.
Itseinduktion sähkömotorinen voima on suoraan verrannollinen johtimen läpi kulkevan virran muutosnopeuteen otettuna miinusmerkillä. Suhteellisuustekijää kutsutaan induktanssi, joka riippuu johtimen geometrisista parametreista.
Johtimen induktanssi on 1 H, jos virran muutosnopeudella johtimessa 1 A sekunnissa, tässä johtimessa syntyy itseinduktiovoima, joka on 1 V.
Ihminen kohtaa itsensä induktion ilmiön joka päivä. Joka kerta kun sytytämme tai sammutamme valon, suljemme tai avaamme piirin samalla herättäen induktiovirtoja. Joskus nämä virrat voivat saavuttaa niin korkeita arvoja, että kipinä hyppää kytkimen sisään, minkä voimme nähdä.
Bibliografia
- Myakishev G.Ya. Fysiikka: Proc. 11 solulle. Yleissivistävä koulutus toimielimet. - M.: Koulutus, 2010.
- Kasjanov V.A. Fysiikka. Luokka 11: Proc. yleissivistävää koulutusta varten toimielimet. - M.: Bustard, 2005.
- Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Physics 11. - M.: Mnemosyne.
- Internet-portaali Myshared.ru ().
- Internet-portaali Physics.ru ().
- Internet-portaali Festival.1september.ru ().
Kotitehtävät
- Kysymykset kohdan 15 lopussa (s. 45) - Myakishev G.Ya. Fysiikka 11 (katso luettelo suosituksista)
- Minkä johtimen induktanssi on 1 henry?
Oppitunnin tarkoitus: muodostaa ajatus siitä, että virran voimakkuuden muutos johtimessa luo pyörreaallon, joka voi joko kiihdyttää tai hidastaa liikkuvia elektroneja.
Tuntien aikana
Kotitehtävien tarkistus yksilöllisen kyselyn menetelmällä
1. Hanki kaava magneettikentässä liikkuvan johtimen induktion sähkömotorisen voiman laskemiseksi.
2. Johda kaava induktion sähkömotorisen voiman laskemiseksi sähkömagneettisen induktion lain avulla.
3. Missä elektrodynaamista mikrofonia käytetään ja miten se on järjestetty?
4. Tehtävä. Lankakelan resistanssi on 0,03 ohmia. Magneettivuo pienenee kelan sisällä 12 mWb. Mikä sähkövaraus kulkee käämin poikkileikkauksen läpi?
Päätös. ξi = ΔF/Δt; ξi = Iiʹ·R; Ii = Aq/AT; ΔF/Δt = Δq R/Δt; Δq = ΔФΔt/RΔt; Δq = ΔФ/R;
Uuden materiaalin oppiminen
1. Itseinduktio.
Jos vaihtovirta virtaa johtimen läpi, se luo induktion EMF:n samaan johtimeen - tämä on ilmiö
Itseinduktio. Johtavalla piirillä on kaksinkertainen rooli: sen läpi kulkee virta, ja tämä virta luo siihen induktion EMF:n.
Perustuu Lenzin sääntöön; virran kasvaessa pyörresähkökentän intensiteetti suuntautuu virtaa vastaan, ts. estää sitä kasvamasta.
Virran laskun aikana pyörrekenttä ylläpitää sitä.
Harkitse piiriä, joka osoittaa, että virran voimakkuus saavuttaa tietyn
arvot vähitellen ajan myötä.
Kokeiden demonstrointi kaavioilla. Ensimmäisen piirin avulla näytämme, kuinka induktio-emf näkyy, kun piiri on suljettu.
Kun avain suljetaan, ensimmäinen lamppu syttyy välittömästi, toinen viiveellä, johtuen ydinkäämin muodostamasta suuresta itseinduktiosta piirissä.
Toisen piirin avulla osoitamme induktio-EMF:n ulkonäön, kun piiri avataan.
Avautumishetkellä ampeerimittarin läpi kulkee suunnattu virta alkuvirtaa vastaan.
Avattaessa virta voi ylittää alkuperäisen virta-arvon. Tämä tarkoittaa, että itseinduktion EMF voi olla suurempi kuin virtalähteen EMF.
Piirrä analogia inertian ja itseinduktion välillä
Induktanssi.
Magneettivuo on verrannollinen magneettisen induktion suuruuteen ja virran voimakkuuteen. F~B~I.
F = LI; jossa L on virran ja magneettivuon välinen suhteellisuuskerroin.
Tätä suhdetta kutsutaan usein silmukan induktanssi tai itseinduktiokerroin.
Induktanssin arvon avulla sähkömagneettisen induktion laki voidaan kirjoittaa seuraavasti:
ξis= – ΔФ/Δt = – L ΔI/Δt
Induktanssi on fysikaalinen suure, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin itseinduktion EMF, joka tapahtuu piirissä, kun virta muuttuu 1 A 1 sekunnissa.
Mittaa induktanssi Henryssä (H) 1 H = 1 V s / A
Itseinduktion merkityksestä sähkötekniikassa ja radiotekniikassa.
Johtopäätös: kun muuttuva virta kulkee johtimen läpi, syntyy pyörresähkökenttä.
Pyörrekenttä hidastaa vapaita elektroneja virran kasvaessa ja ylläpitää sitä virran pienentyessä.
Tutkitun materiaalin konsolidointi.
– Kuinka selittää itseinduktioilmiö?
– Piirrä analogia inertian ja itseinduktion välillä.
- Mikä on piirin induktanssi, millä yksiköillä induktanssi mitataan?
- Tehtävä. Virranvoimakkuudella 5 A piiriin ilmestyy magneettivuo 0,5 mWb. Mikä tulee olemaan piirin induktanssi?
Päätös. ΔF/Δt = – L ΔI/Δt; L = AF/AI; L \u003d 1 10-4H
Yhteenveto oppitunnista
Kotitehtävä: §15, rep. §13, esim. 2 nro 10
- Oppitunnin tarkoitus: muotoilla sähkömagneettisen induktion määrällinen laki; Opiskelijoiden tulisi oppia, mikä on magneettisen induktion EMF ja mikä on magneettivuo. Oppitunnin eteneminen Tarkastetaan läksyjä...
- Oppitunnin tarkoitus: muodostaa opiskelijoille ajatus resistanssin olemassaolosta vain vaihtovirtapiirissä - nämä ovat kapasitiivisia ja induktiivisia vastuksia. Oppitunnin eteneminen Tarkastetaan läksyjä...
- Oppitunnin tarkoitus: muodostaa käsitys sähkövirran johtimessa olevasta energiasta ja virran synnyttämän magneettikentän energiasta. Oppitunnin eteneminen Kotitehtävien tarkistaminen testaamalla...
- Oppitunnin tarkoitus: esitellä sähkömotorisen voiman käsite; hanki Ohmin laki suljetulle piirille; luoda opiskelijoille käsitys EMF:n, jännitteen ja potentiaalieron eroista. Liikkua...
- Oppitunnin tarkoitus: Muodostaa opiskelijoiden ymmärrystä vaihtovirtapiirin aktiivisesta resistanssista sekä virran ja jännitteen tehollisesta arvosta. Oppitunnin edistyminen Tarkastetaan kotia...
- Oppitunnin tarkoitus: muodostaa käsitys, että induktion EMF voi esiintyä joko kiinteässä johtimessa, joka on sijoitettu muuttuvaan magneettikenttään, tai liikkuvassa johtimessa vakiossa ...
- Oppitunnin tarkoitus: selvittää kuinka sähkömagneettisen induktion löytäminen tapahtui; muodostaa sähkömagneettisen induktion käsitteen, Faradayn löydön merkityksen nykyaikaiselle sähkötekniikalle. Oppitunnin kulku 1. Tarkastustyön analyysi ...
- Oppitunnin tarkoitus: pohtia muuntajien laitetta ja toimintaperiaatetta; todistaa, ettei sähkövirralla olisi koskaan ollut näin laajaa käyttöä, jos kerralla ...
- Oppitunnin tarkoitus: selvittää, mikä aiheuttaa induktio-EMF:n liikkuvissa johtimissa, jotka on sijoitettu jatkuvaan magneettikenttään; saa opiskelijat siihen johtopäätökseen, että voima toimii syytösten perusteella ...
- Oppitunnin tarkoitus: opiskelijoiden omaksumisen hallinta opiskelusta aiheesta, loogisen ajattelun kehittäminen, laskennallisten taitojen parantaminen. Oppitunnin kulku Opiskelijoiden järjestäminen kokeen suorittamiseen Vaihtoehto 1 Nro 1. Ilmiö...
- Oppitunnin tarkoitus: Muodostaa opiskelijoiden ymmärrystä sähkö- ja magneettikentistä yhtenä kokonaisuutena - sähkömagneettisesta kentästä. Oppitunnin eteneminen Kotitehtävien tarkistaminen testaamalla...
- Oppitunnin tarkoitus: testata opiskelijoiden tietoja opitusta aiheesta, parantaa erilaisten ongelmien ratkaisutaitoja. Oppitunnin eteneminen Kotitehtävien tarkistaminen Opiskelijoiden vastaukset kotona valmistettujen...
- Oppitunnin tarkoitus: toistaa ja tehdä yhteenveto käsitellystä aiheesta; parantaa kykyä ajatella loogisesti, yleistää, ratkaista laadullisia ja laskennallisia ongelmia. Oppitunnin eteneminen Kotitehtävien tarkistaminen 1....
- Oppitunnin tarkoitus: osoittaa opiskelijoille, että vapaalla sähkömagneettisella värähtelyllä piirissä ei ole käytännön sovellusta; käytetään vaimentamattomia pakkovärähtelyjä, joista on käytännössä suurta hyötyä. Liikkua...
- Oppitunnin tarkoitus: muodostaa käsite magneettisen induktion moduulista ja ampeerivoimasta; pystyä ratkaisemaan ongelmia näiden määrien määrittämiseksi. Oppitunnin kurssi Kotitehtävien tarkistaminen henkilökohtaisella menetelmällä ...
dia 2
ITSEINDUKTIOINTI
Jokainen johdin, jonka läpi sähkövirta kulkee, on omassa magneettikentässään.
dia 3
Kun virran voimakkuus muuttuu johtimessa, muuttuu m.kenttä, ts. tämän virran luoma magneettivuo muuttuu. Magneettivuon muutos johtaa pyörteen sähkökentän syntymiseen ja piiriin ilmestyy induktio-EMF.
dia 4
Itseinduktio - ilmiö, jossa induktio-EMF esiintyy sähköpiirissä virran voimakkuuden muutoksen seurauksena. Tuloksena olevaa emf:ää kutsutaan itseinduktio-emf:ksi.
dia 5
Itseinduktioilmiön ilmentymä
dia 6
Johtopäätös sähkötekniikassa, itseinduktion ilmiö ilmenee, kun piiri suljetaan (sähkövirta kasvaa vähitellen) ja kun piiri avataan (sähkövirta ei katoa heti).
Dia 7
INDUKTanssi
Mistä itseinduktion EMF riippuu? Sähkövirta luo oman magneettikentän. Magneettivuo piirin läpi on verrannollinen magneettikentän induktioon (Ф ~ B), induktio on verrannollinen johtimessa olevaan virranvoimakkuuteen (B ~ I), joten magneettivuo on verrannollinen virranvoimakkuuteen (Ф ~ I ). Itseinduktion EMF riippuu sähköpiirin virranvoimakkuuden muutosnopeudesta, johtimen ominaisuuksista (koko ja muoto) ja sen väliaineen suhteellisesta magneettisesta läpäisevyydestä, jossa johdin sijaitsee. Fysikaalinen suure, joka osoittaa itseinduktion EMF:n riippuvuuden johtimen koosta ja muodosta sekä ympäristöstä, jossa johtime sijaitsee, kutsutaan itseinduktiokertoimeksi tai induktanssiksi.
Dia 8
Induktanssi - fyysinen. arvo, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin itseinduktion EMF, joka tapahtuu piirissä, kun virran voimakkuus muuttuu 1 ampeerilla 1 sekunnissa.
Dia 9
Myös induktanssi voidaan laskea kaavalla:
missä F on piirin läpi kulkeva magneettivuo, I on virran voimakkuus piirissä.
Dia 10
Induktanssin SI-yksiköt:
dia 11
Kelan induktanssi riippuu:
kierrosten lukumäärä, kelan koko ja muoto sekä väliaineen suhteellinen magneettinen permeabiliteetti (ydin on mahdollinen).
dia 12
ITSE-INDUKTIOINEN EMF
Itseinduktion EMF estää virran voimakkuuden lisääntymisen, kun piiri kytketään päälle, ja virran voimakkuuden pienenemisen, kun piiri avataan.
dia 13
VIRRAN MAGNEETTIKENTÄN ENERGIA
Virrallisen johtimen ympärillä on magneettikenttä, jolla on energiaa. Mistä se tulee? Sähköpiiriin kuuluvalla virtalähteellä on energiavarasto. Sähköpiirin sulkemishetkellä virtalähde kuluttaa osan energiastaan voittaakseen itseinduktion kehittyvän EMF:n toiminnan. Tämä osa energiasta, jota kutsutaan virran itseenergiaksi, menee magneettikentän muodostukseen. Magneettikentän energia on yhtä suuri kuin virran omaenergia. Virran omaenergia on numeerisesti yhtä suuri kuin työ, joka virtalähteen on tehtävä voittaakseen itseinduktio-EMF:n virran muodostamiseksi piiriin.
Dia 14
Virran synnyttämän magneettikentän energia on suoraan verrannollinen virran voimakkuuden neliöön. Mihin magneettikentän energia katoaa virran pysähtymisen jälkeen? - erottuu (kun riittävän suuren virran piiri avataan, voi syntyä kipinä tai kaari)
Näytä kaikki diat
1. lukukausi
ELEKTRODYNAMIIKKA
3. Sähkömagneettinen kenttä
Oppitunti 9/36
Aihe. Itseinduktio. Induktanssi
Oppitunnin tarkoitus: laajentaa opiskelijoiden ymmärrystä sähkömagneettisen induktion ilmiöstä; selittää itseinduktioilmiön olemuksen.
Oppitunnin tyyppi: uuden materiaalin oppitunti.
TUNTISUUNNITELMA
Tiedonhallinta |
1. Sähkömagneettisen induktion ilmiö. 2. Sähkömagneettisen induktion laki. 3. Lenzin sääntö. |
|
Mielenosoitukset |
1. Itseinduktioilmiö ympyrän avautumisen ja sulkeutumisen aikana. 2. Käytä itseinduktiota loistelampun sytyttämiseen. 3. Fragmentit videoelokuvasta "Itseinduktion ilmiö". |
|
Uuden materiaalin oppiminen |
1. Itseinduktio. 2. Itseinduktion EMF. 3. Induktanssi |
|
Tutkitun materiaalin konsolidointi |
1. Laadulliset kysymykset. 2. Oppiminen ratkaisemaan ongelmia. |
OPPIMINEN UUSI MATERIAALI
Ensimmäinen taso
1. Millä hetkellä kytkin kipinöi: ympyrän sulkeutuessa tai avautuessa?
2. Milloin tasavirtapiirissä voidaan havaita itseinduktioilmiö?
3. Miksi on mahdotonta muuttaa välittömästi virran voimakkuutta suljetussa piirissä?
Toinen taso
1. Miten magneettisen induktiovektorin moduulin arvo riippuu virran voimakkuudesta?
2. Kokeet osoittavat, että käämin induktanssi kasvaa kelan kierrosten määrän lisääntymisen mukaisesti. Miten tämä tosiasia voidaan selittää?
TUTKIMUSMATERIAALIN KONFIGUROINTI
) . Laadullisia kysymyksiä
1. Miksi syntyy kipinöitä, kun raitiovaunukaari katkeaa ilmajohdosta?
2. Avoytiminen sähkömagneetti on kytketty tasavirtapiiriin. Kun ankkuri sulkee sydämen, piirin virranvoimakkuus pienenee lyhytaikaisesti. Miksi?
3. Miksi tehokkaat sähkömoottorit irrotetaan verkkovirrasta tasaisesti ja hitaasti reostaatin avulla?
) . Oppiminen ratkaisemaan ongelmia
1. Suprajohtava kela, jonka induktanssi on 5 H, on suljettu virtalähteeseen, jonka EMF on 20 V ja jonka sisäinen resistanssi on erittäin pieni. Olettaen, että kelan virta kasvaa tasaisesti, määritä aika, joka kuluu virran saavuttamiseksi 10 A.
Ratkaisut. Kelan virta kasvaa vähitellen itseinduktioilmiön vuoksi. Käytetään Ohmin lakia täydelliselle piirille: missä on piirin kokonais-EMF, joka koostuu lähteen EMF:stä ja itseinduktion EMF:stä: 
Sitten Ohmin laki saa muodon.
Fysiikan oppitunnin luonnos ”Itseinduktio. Induktanssi. Virran magneettikentän energia "(luokka 8)
Oppitunnin aihe: Itseinduktio. Induktanssi. Magneettikentän energia.
Kohde : Itseinduktioilmiön käsitteen muodostuminen, sen ilmentyminen sähkövirtapiireissä. Itseinduktion käyttö sähkölaitteissa.
Tehtävät:
Koulutuksellinen: Toistaa opiskelijoiden tietoja sähkömagneettisen induktion ilmiöstä, syventää niitä; tältä pohjalta tutkia itseinduktioilmiötä.
Koulutuksellinen: Kasvata kiinnostusta aihetta kohtaan, ahkeruutta ja kykyä arvioida huolellisesti tovereiden vastauksia. Osoita syy-seuraus-suhteiden merkitys ilmiöiden tunnistettavissa.
Kehitetään: Opiskelijoiden fyysisen ajattelun kehittäminen, opiskelijoiden käsitelaitteiston laajentaminen, tiedon analysointitaitojen muodostuminen, johtopäätösten tekeminen havainnoista ja kokeista.
Oppitunnin tyyppi: oppitunti uuden materiaalin oppimiseen.
Laitteet: Sydäninduktori - demo, virtalähde, avain, kaksi 3,5 V polttimoa, 100 ohm reostaatti, 200 V neonpolttimo.
Kokemukset: 1) kokemus itseinduktioilmiön havaitsemisesta, kun piiri on suljettu; 2) kokemus itseinduktioilmiön havaitsemisesta, kun piiri avataan;
Tuntisuunnitelma:
Ajan järjestäminen.
Perustietojen päivittäminen.
Motivaatio.
Uuden materiaalin oppiminen.
Konsolidointi.
Kotitehtävät.
Tuntien aikana
Ajan järjestäminen.(1 minuutti)
Perustietojen päivittäminen.
Mikä on sähkömagneettisen induktion ilmiö?
Mikä Faradayn hypoteesi johti sähkömagneettisen induktion löytämiseen?
Kuinka Faraday löysi sähkömagneettisen induktion ilmiön?
Missä olosuhteissa induktiovirta syntyy kelassa?
Mikä määrittää indusoidun virran suunnan?
Mikä selittää alumiinirenkaan hylkimisen, kun siihen työnnetään magneetti, ja magneetin vetovoiman, kun se poistetaan renkaasta?
Miksi leikattu alumiinirengas ei ole vuorovaikutuksessa liikkuvan magneetin kanssa?
Muotoile Lenzin sääntö.
Kuinka käyttää Lenzin sääntöä määrittämään johtimessa olevan induktiivisen virran suunta?
3. Motivaatio.
Ampère loi sähködynamiikan perustan vuonna 1820. Amperen työ inspiroi monia insinöörejä suunnittelemaan erilaisia teknisiä laitteita, kuten sähkömoottorin (suunnittelija B.S. Jacobi), lennätin (S. Morse), sähkömagneetin, jonka suunnitteli kuuluisa amerikkalainen tiedemies Henry. Erilaisia sähkömagneetteja luomalla tiedemies löysi vuonna 1832 sähkömagnetismissa uuden ilmiön - itseinduktion ilmiön. Puhumme tästä tällä oppitunnilla.
4. Uuden materiaalin oppiminen.
Harkitse sähkömagneettisen induktion erikoistapausta: induktiivisen virran esiintyminen kelassa, kun virran voimakkuus siinä muuttuu.
Tätä varten suoritamme kuvassa esitetyn kokeen. Suljemme piirin avaimella Kl. Lamppu L1 syttyy välittömästi ja L2 - noin 1 s viiveellä. Syy viivästymiseen on seuraava. Sähkömagneettisen induktion ilmiön mukaan reostaatissa ja kelassa syntyy induktiivisia virtoja. Ne estävät virran I 1 ja I 2 voimakkuuden kasvun (tämä seuraa Lenzin säännöstä ja oikean käden säännöstä). Mutta kelassa K induktiovirta on paljon suurempi kuin reostaatissa P, koska kelassa on paljon suurempi määrä kierroksia ja sydän, eli sillä on suurempi induktanssi kuin reostaatilla.
Kokeessamme havaitsemme itseinduktion ilmiön.
Itseinduktioilmiö on induktiovirran esiintyminen kelassa, kun virran voimakkuus siinä muuttuu. Tässä tapauksessa tuloksena olevaa induktiovirtaa kutsutaan itseinduktiovirraksi. Tämän ilmiön löysi Joseph Henry, melkein samanaikaisesti Faraday:n sähkömagneettisen induktion ilmiön kanssa.
Itseinduktio sähköpiiriä avattaessa ja magneettikentän energia. Voimakkaan induktiovirran esiintyminen, kun piiri avataan, osoittaa, että käämin virran magneettikentässä on energiaa. Induktiovirran luomiseksi tehdään työtä vähentämällä magneettikentän energiaa. Tällä hetkellä vilkkuu Ln-lamppu, joka normaaliolosuhteissa syttyy 200 V jännitteellä. Ja tämä energia kertyi aikaisemmin, kun piiri suljettiin, kun virtalähteen energian vuoksi tehtiin työtä itseinduktiovirran voittamiseksi, joka estää virran kasvun piirissä ja sen magneettikentän.
Induktanssi- tämä on arvo, joka on yhtä suuri kuin itseinduktion EMF, kun virran voimakkuus johtimessa muuttuu 1 A 1 sekunnissa. Induktanssin yksikkö on henry (H). 1 H = 1 V s/A. 1 henry on sellaisen johtimen induktanssi, jossa 1 voltin itseinduktio EMF tapahtuu virranvoimakkuuden muutosnopeudella 1 A / s. L:tä kutsutaan induktiiviseksi. Radiotekniikassa ja sähkötekniikassa käytettyjen erilaisten kelojen esittely. Käytämme monisteita opiskelijoille. (induktorit) 
Loisteputkilamppu ovat kaasupurkausvalonlähteitä. Niiden valovirta muodostuu fosforien hehkusta, joihin purkauksen ultraviolettisäteily vaikuttaa. Sen näkyvä hehku ei yleensä ylitä 1-2%. Loistelamppuja (LL) käytetään laajalti erilaisten tilojen valaistukseen. Niiden valoteho on monta kertaa suurempi kuin perinteisten hehkulamppujen. Kytkimenä käytetään käynnistyslaitetta. Käynnistin on pieni kaasupurkauslamppu. Lasipullo täytetään inertillä kaasulla (neon- tai helium-vety-seoksella) ja asetetaan metalli- tai muovikoteloon. Kun piiri kytketään päälle verkkojännitteelle, se kytkeytyy kokonaan käynnistimeen. Käynnistyselektrodit ovat auki ja siinä tapahtuu hehkupurkaus. Pieni virta (20-50 mA) kulkee piirissä. Tämä virta lämmittää bimetallielektrodeja, ja ne taivutessaan sulkevat piirin, ja käynnistimen hehkupurkaus pysähtyy. Kun lamppu on sytytetty, piiriin muodostetaan virta, joka on yhtä suuri kuin lampun nimelliskäyttövirta. Tämä virta aiheuttaa sellaisen jännitehäviön kelan yli, että lampun jännite tulee suunnilleen yhtä suureksi kuin puolet nimellisverkkojännitteestä. Koska sytytin on kytketty rinnan lampun kanssa, sen jännite on yhtä suuri kuin lampun jännite, ja koska se ei riitä sytyttämään hehkupurkausta käynnistimessä, sen elektrodit pysyvät auki, kun lamppu palaa.
5. Konsolidointi.
1. Mitä ilmiötä kokeessa tutkittiin?
2. Mikä on itseinduktioilmiö?
3. Voiko tasavirtaa kuljettavassa johtimessa esiintyä itseinduktiovirtaa? Jos ei, selitä miksi; jos on, millä ehdoilla.
4. Mitä energiaa pienentämällä tehtiin työ induktiivisen virran luomiseksi, kun piiri avattiin?
5. Mitkä tosiasiat osoittavat, että magneettikentällä on energiaa?
6. Mikä on induktanssi?
7. Mikä on induktanssin SI-yksikkö ja miksi sitä kutsutaan?
8. Mikä on kuristin ja miksi sitä tarvitaan loistelamppua käytettäessä?
Tehtävä 1. Mikä on kelan induktanssi, jos virranvoimakkuuden asteittaisella muutoksella 5:stä 10A:iin 0,1 sekunnissa itseinduktion EMF on yhtä suuri kuin 20 V?
