გაკვეთილი 87.11 ლისიცკი პ.ა.

პროგრამის განყოფილება: "მაგნიტური ველი"

გაკვეთილის თემა: „თვითინდუქციის ფენომენი. ინდუქციურობა. მაგნიტური ველის ენერგია. Პრობლემის გადაჭრა"

მიზანი: მოსწავლემ უნდა ისწავლოს თვითინდუქციის ფენომენის არსი და თვითინდუქციის კანონი, აგრეთვე ინდუქციურობის და მაგნიტური ველის ენერგიის ცნება.

გაკვეთილის მიზნები.

საგანმანათლებლო:

გამოავლინოს თვითინდუქციის ფენომენის არსი;

გამოიტანეთ თვითინდუქციის კანონი და მიეცით ინდუქციურობის ცნება, ასევე გამოიტანეთ მაგნიტური ველის ენერგიის ფორმულა გრაფიკული გზით.

საგანმანათლებლო:

აჩვენეთ მიზეზ-შედეგობრივი კავშირის მნიშვნელობა ფენომენების შემეცნებაში.

აზროვნების განვითარება:

მუშაობა უნარ-ჩვევების ჩამოყალიბებაზე, რათა გამოავლინოს შედეგზე მოქმედი ძირითადი მიზეზი (ძიებაში „სიფხიზლის“ ჩამოყალიბება);

განაგრძეთ მუშაობა დასკვნების გამოტანის უნარების ჩამოყალიბებაზე.

გაკვეთილის ტიპი: გაკვეთილის შემსწავლელი ახალი მასალა.

საგანმანათლებლო ტექნოლოგიები: დიდაქტიკური ერთეულების გაფართოების ტექნოლოგიის ელემენტები (UDE).

გაკვეთილების დროს.

1. გაკვეთილის ინიცირება (მასწავლებლისა და მოსწავლეების ურთიერთ მისალმება, გაკვეთილისთვის მზადყოფნა და სხვ.)

2. გაკვეთილის გეგმის შესავალი.

პირველ რიგში, ჩვენ ერთად აღფრთოვანებული ვიქნებით ღრმა ცოდნით - და ამისთვის ჩავატარებთ მცირე ზეპირ გამოკითხვას. შემდეგ შევეცდებით ვუპასუხოთ კითხვას: რა არის თვითინდუქციის ფენომენის არსი? რა არის ინდუქციურობა? როგორ გამოვთვალოთ მაგნიტური ველის ენერგია? მერე ტვინს ვავარჯიშებთ - პრობლემებს მოვაგვარებთ. და ბოლოს, მეხსიერების ჩაღრმავებიდან ამოვიღებთ რაღაც ღირებულს - ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენს (განმეორების თემა).

2. საკონტროლო საუბარი თემაზე „ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენები“.

რა არის ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი?

ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის ფორმულა.

როგორ იკითხება ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი?

ინდუქციური დენის ფორმულა თუ წრე დახურულია?

მაგნიტური ნაკადის ფორმულა.

კოჭში მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის მოდულის ფორმულა.

3. შესწავლილ მასალაზე მუშაობა.

პრობლემური გამოცდილება.

აწყობილი ელექტრული წრე. ვხურავთ და ვასწორებთ რეოსტატით ისე, რომ 1 და 2 ნათურები ერთნაირი ინტენსივობით დაიწვას. ახლა გავხსნათ წრე და ისევ დავხუროთ. ნათურა 1, რომლის წრეში არის წრე (სპილენძის მავთულის დიდი რაოდენობით შემობრუნებით), ანათებს სრული სიცხით ბევრად უფრო გვიან, ვიდრე ნათურა 2.

როდესაც წრე იხსნება, პირიქით, ნათურა 1, რომლის წრეში არის წრე (სპილენძის მავთულის დიდი რაოდენობით შემობრუნებით), გაცილებით გვიან გაქრება, ვიდრე ნათურა 2.

დაპროექტებულია კომპიუტერის და პროექტორის სლაიდების საშუალებით, რათა ფოკუსირება მოახდინოთ თემის ძირითად გამოცდილებაზე.

პრობლემა ჩამოყალიბებულია: რა არის ამ ფენომენის მიზეზი?

გასაღების დახურვისთანავე, ძაბვა ვრცელდება ორივე ტოტზე AB და CD. CD ფილიალში შუქი 2 ანათებს თითქმის მყისიერად, რადგან რიოსტატის ბრუნთა რაოდენობა მცირეა, მაშინ მაგნიტური ველი აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას თითქმის მაშინვე. სხვა რამ ფილიალი AB. გასაღების K დახურვამდე კოჭში არ იყო მაგნიტური ველი, ხოლო გასაღების დახურვის შემდეგ წარმოიქმნება დენი, რომელიც იზრდება. ამავდროულად, იზრდება მაგნიტური ველის ინდუქციაც, რომელიც ხვდება კოჭის საკუთარ ტოტებში. მრავალ შემობრუნებაში, e i არის გამოწვეული, მიმართულია გარე EMF-ის წინააღმდეგ (e)

თვითინდუქცია ეწოდება EMF-ის გაჩენის ფენომენს იმავე დახურულ წრეში, რომლის მეშვეობითაც ალტერნატიული დენი მიედინება. მოდი ვიპოვოთ ამ კოჭის ინდუქციური ფორმულა.

მაგნიტური ნაკადი

მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის მოდული კოჭში B=m 0 mnI

ბრუნთა რაოდენობა სიგრძის ერთეულზე, შემდეგ კი მაგნიტური ნაკადი კოჭში არის , ან F = LI (1)

ინდუქცია არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც მუდმივია მოცემული კოჭისთვის და უდრის, [L]=1H= (2)

დირიჟორის ინდუქციურობა უდრის 1H-ს, თუ მასში, როდესაც დენის სიძლიერე იცვლება 1A-ით 1s-ზე, გამოწვეულია 1V თვითინდუქციის EMF.

ინდუქციურობის ფიზიკური მნიშვნელობა. ინდუქცია არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც რიცხობრივად უდრის თვითინდუქციის EMF-ს, რომელიც ჩნდება წრეში, როდესაც დენი იცვლება 1 ამპერით ერთ წამში.

ინდუქციურობა, ისევე როგორც ელექტრული ტევადობა, დამოკიდებულია გეომეტრიულ ფაქტორებზე: გამტარის ზომაზე და მის ფორმაზე, მაგრამ პირდაპირ არ არის დამოკიდებული დირიჟორში მიმდინარე სიძლიერეზე. დირიჟორის გეომეტრიის გარდა, ინდუქციურობა დამოკიდებულია საშუალო () მაგნიტურ თვისებებზე, რომელშიც მდებარეობს გამტარი.

მაგნიტური ნაკადი კოჭში პირდაპირპროპორციულია დენის სიძლიერისა. თვითინდუქციის კანონი ინდუქციის EMF, რომელიც ხდება კოჭში, პირდაპირპროპორციულია დენის სიძლიერის ცვლილების სიჩქარისა, აღებული საპირისპირო ნიშნით. თვითინდუქციის კანონის ფორმულა (3) მაგნიტური ველის ენერგიის ფორმულის გამომუშავება გრაფიკული მეთოდით. ნახატიდან ჩანს, რომ მაგნიტური ველის ენერგიაა: ჯოული, აქედან, f.(1)-ის გათვალისწინებით ვიღებთ: (4) მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე არის მნიშვნელობა, რომელიც განისაზღვრება მოცულობის ერთეულზე მომავალი ენერგიით. მაგნიტური ველის მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივეა: (5)

ფორმულების გამოყენებით და B=m 0 mnI. აქედან.

მაშინ მაგნიტური ველის ენერგია ტოლი იქნება:

ენერგიის მოცულობითი სიმკვრივე (მაგნიტური წნევა) ტოლი იქნება (6).

მოდით გამოვიყენოთ საგანმანათლებლო ტექნოლოგია UDE. ამისათვის განიხილეთ ანალოგების ცხრილი მექანიკურ, ელექტრულ და მაგნიტურ რაოდენობებს შორის.

მექანიკური	მაგნიტური
ინერციის ფენომენი	თვითინდუქციის ფენომენი ინდუქციურობა

მექანიკური	ელექტრო
დეფორმაციის ფენომენი სიხისტის ფაქტორი	კონდენსატორის დატენვის ფენომენი ელექტრო სიმძლავრე

ჩვენ ხაზს ვუსვამთ, რომ მაგნიტური ნაკადი მსგავსია ნაწილაკების იმპულსის

სასწავლო მასალის კონსოლიდაცია.

რა ფენომენს ჰქვია თვითინდუქცია?

ახსენი დახურულ წრეში, რომლის მეშვეობითაც მიედინება დენი, რომელიც იცვლება სიდიდით ან მიმართულებით, აუცილებლად წარმოიქმნება სხვა დენი, რომელსაც თვითინდუქციური დენი ეწოდება?

რა არის მაგნიტური წნევის მნიშვნელობა?

Პრობლემის გადაჭრა.

დავალება ნომერი 1. როგორ შეიცვლება დენი, როდესაც წრე დახურულია, რომლის წრე ნაჩვენებია ნახატზე.

თუ წრეში არ იყო ინდუქციური, მაშინ დენი გაიზრდებოდა მაქსიმალურ მნიშვნელობამდე თითქმის მყისიერად. სინამდვილეში, დენის სიძლიერე თანდათან აღწევს მაქსიმუმს t 1 დროით. ეს გამოწვეულია იმით, რომ კოჭში EMF თვითინდუქცია. მიმდინარე სიძლიერე ახლა განისაზღვრება არა მხოლოდ წყაროს EMF-ით, არამედ ინდუქციის EMF-ით. ინდუქციური დენი მიმართულია მოკლე ჩართვის დროს დენის წყაროს მიერ შექმნილი დენის წინააღმდეგ.

დავალება No2 რა არის კოჭის ინდუქციურობა, თუ დენის სიძლიერის თანდათანობითი ცვლილებით 5-დან 10A-მდე 0,1 წამში, თვითინდუქციის EMF ხდება 20 ვ-ის ტოლი?

დავალება No3 0.6H ინდუქციურობის მქონე კოჭში დენის სიმძლავრე არის 20A. რა არის ამ კოჭის მაგნიტური ველის ენერგია? როგორ შეიცვლება ველის ენერგია, თუ დენი განახევრდება?

საშინაო დავალება და ინსტრუქციები: §11.6; No5-6 სავარჯიშო 22 გაკვეთილის შედეგები. ანარეკლი.

ეჭვგარეშეა, პრობლემაზე დაფუძნებული მიდგომა, ახალი ტექნოლოგიები (UDE), PPB-ს დაძლევა, მათი გამოყენების სამეცნიერო მეთოდები ასეთი დიდი მნიშვნელობის პრობლემების გადაჭრაში, ერთზე მეტ საიდუმლოს გამოავლენს მოაზროვნე მკვლევარისთვის, რომელიც ჩართულია ნიჭიერი სკოლის მოსწავლეების ინტელექტის განვითარებაში. .

ჩვენ უკვე შევისწავლეთ, რომ მაგნიტური ველი წარმოიქმნება დენის გამტართან ახლოს. ასევე შეისწავლეს, რომ ცვლადი მაგნიტური ველი წარმოქმნის დენს (ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი). განვიხილოთ ელექტრული წრე. როდესაც ამ წრეში იცვლება დენის სიძლიერე, მოხდება მაგნიტური ველის ცვლილება, რის შედეგადაც იმავე წრეში გამოჩნდება დამატებითი ძაბვა. ინდუქციური დენი. ასეთ ფენომენს ე.წ თვითინდუქცია, და მიღებული დენი ე.წ თვითინდუქციური დენი.

თვითინდუქციის ფენომენი- ეს არის მოვლენა EMF-ის გამტარ წრეში, რომელიც შეიქმნა თავად წრეში მიმდინარე სიძლიერის ცვლილების გამო.

მარყუჟის ინდუქციურობადამოკიდებულია მის ფორმასა და ზომაზე, გარემოს მაგნიტურ თვისებებზე და არ არის დამოკიდებული წრეში მიმდინარე სიძლიერეზე.

თვითინდუქციის EMF განისაზღვრება ფორმულით:

თვითინდუქციის ფენომენი ინერციის ფენომენის მსგავსია. როგორც მექანიკაში შეუძლებელია მოძრავი სხეულის მყისიერად შეჩერება, ასევე დენი ვერ იძენს მყისიერად გარკვეულ მნიშვნელობას თვითინდუქციის ფენომენის გამო. თუ სპირალი უკავშირდება მეორე ნათურას სერიაში, რომელიც შედგება ორი იდენტური ნათურისგან, რომლებიც დაკავშირებულია დენის წყაროსთან პარალელურად, მაშინ როდესაც წრე დახურულია, პირველი ნათურა ანათებს თითქმის მაშინვე, ხოლო მეორე შესამჩნევი დაგვიანებით.

როდესაც წრე იხსნება, დენის სიძლიერე სწრაფად მცირდება და შედეგად მიღებული თვითინდუქციური EMF ხელს უშლის მაგნიტური ნაკადის შემცირებას. ამ შემთხვევაში, ინდუცირებული დენი მიმართულია ისევე, როგორც ორიგინალი. თვითგამოწვეული ემფ შეიძლება ბევრჯერ აღემატებოდეს გარე ემფს. ამიტომ, ნათურები ძალიან ხშირად იწვება, როდესაც შუქი გამორთულია.

მაგნიტური ველის ენერგია

წრედის მაგნიტური ველის ენერგია დენით.

თუ წრეში ცვალებადი ელექტრული დენი მიედინება, მაშინ დენის ცვლილება იწვევს საკუთარი მაგნიტური ველის ცვლილებას. დენის მქონე გამტარში, რომელიც იმყოფება საკუთარ მაგნიტურ ველში, ხდება ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი, რომლის მახასიათებელია ემფ თვითინდუქცია.

წრეში დენის საკუთარი მაგნიტური ველი ქმნის მაგნიტურ ნაკადს Ф S იმ ზედაპირის ფართობზე, რომელიც შემოიფარგლება თავად მიკროსქემით. მაგნიტური ნაკადი Ф S ე.წ მარყუჟის თვითინდუქციური ნაკადი . თუ წრე არ არის ფერომაგნიტურ გარემოში, მაშინ Ф S პროპორციულია დენის სიმძლავრის I წრეში: Ф s = LI.

მნიშვნელობა L ეწოდება მიკროსქემის ინდუქციურობას და არის მისი ელექტრული მახასიათებელი, ისევე როგორც წინააღმდეგობა რკონტური და სხვა მახასიათებლები. მნიშვნელობა ლდამოკიდებულია მიკროსქემის ზომებზე, მის გეომეტრიულ ფორმაზე და იმ საშუალების შედარებით მაგნიტურ გამტარიანობაზე, რომელშიც წრე მდებარეობს. მაგალითად, საკმარისად გრძელი სიგრძის სოლენოიდისთვის ლდა ხვეულის S სექციური ფართობი N ხვეულების საერთო რაოდენობით, რომლის მაგნიტური ინდუქცია შიგნით არის ფორმა B \u003d mu 0 NI,

ინდუქციურობა არის,

სადაც μo\u003d 4π 10 -7 H / m - მაგნიტური მუდმივი, μ - საშუალო ფარდობითი მაგნიტური გამტარიანობა, - ბრუნთა რაოდენობა სიგრძის ერთეულზე, V = სლარის სოლენოიდის მოცულობა.

ფარადეის ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის მიხედვით, ემფ თვითინდუქცია ε უდრის .

თუ დენით წრე არ არის დეფორმირებული და გარემოს ფარდობითი მაგნიტური გამტარიანობა მუდმივია, მაშინ წრედის ინდუქციურობა მუდმივია. მაშინ ε პროპორციულია მხოლოდ დენის სიძლიერის ცვლილების სიჩქარის: .

Გავლენის ქვეშ ε ი s წრეში ჩნდება ინდუქციური დენი I s, რომელიც ლენცის წესით ეწინააღმდეგება წრეში დენის ცვლილებას, რამაც გამოიწვია თვითინდუქციის ფენომენი. დენი I ზედმეტად მთავარ დენზე ანელებს მის ზრდას ან ხელს უშლის მის შემცირებას. მარყუჟის ინდუქციურობა არის მისი „ინერტულობის“ საზომი მარყუჟში დენის ცვლილებასთან მიმართებაში. ამ თვალსაზრისით, ელექტროდინამიკაში მიკროსქემის L ინდუქციურობა იგივე როლს ასრულებს, როგორც სხეულის მასა მექანიკაში.

I დენის შესაქმნელად წრეში L ინდუქციურობით, აუცილებელია სამუშაოების შესრულება ემფ-ის დასაძლევად. თვითინდუქცია. საკუთარი ენერგია W m. მიმდინარე ძალა I არის მნიშვნელობა, რომელიც რიცხობრივად ტოლია ამ სამუშაოს:

დენის თვითენერგია კონცენტრირებულია დენის გამტარის მიერ შექმნილ მაგნიტურ ველში. ამიტომ ისინი საუბრობენ მაგნიტური ველის ენერგიაზე და ითვლება, რომ დენის თვითენერგია ნაწილდება მთელ სივრცეში, სადაც არის მაგნიტური ველი. მაგნიტური ველის ენერგია უდრის დენის თვითენერგიას. იზოტროპული და არაფერომაგნიტური გარემოს V მოცულობაში კონცენტრირებული ერთგვაროვანი მაგნიტური ველის ენერგია,

სადაც AT- მაგნიტური ველის ინდუქცია.

მაგნიტური ველის მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე ω m არის ველის მოცულობის ერთეულის ენერგია:

იზოტროპულ და არაფერომაგნიტურ გარემოში მაგნიტური ველისთვის.

ეს გამოთქმა მოქმედებს არა მხოლოდ ერთგვაროვანი ველისთვის, არამედ თვითნებური, მათ შორის დროში ცვალებადი, მაგნიტური ველებისთვის.

გარდა ამისა, თქვენ უნდა იცოდეთ შემდეგი ფორმულები: გამოვთვალოთ სწორი გამტარის მაგნიტური ინდუქცია

სადაც r არის მანძილი გამტარიდან საველე წერტილამდე

წრიული დენის მაგნიტური ველის ინდუქცია (კოჭის r- რადიუსი)

მაგნიტური ველების სუპერპოზიციის პრინციპი

ვექტორული მოდული B:

დენი, რომელიც გადის გამტარ წრეში, ქმნის მაგნიტურ ველს მის გარშემო. მაგნიტური ნაკადი Ф, დაწყვილებული წრედთან, პირდაპირპროპორციულია დენის სიძლიერის ამ წრედში: Ф=LI, სადაც L არის წრედის ინდუქციურობა. გამტარის ინდუქციურობა დამოკიდებულია მის ფორმაზე, ზომებზე, ასევე გარემოს თვისებებზე. ვინაიდან ინდუქციური დენი გამოწვეულია თავად გამტარში დენის სიძლიერის ცვლილებით, ინდუქციური დენის წარმოქმნის ამ ფენომენს ეწოდება თვითინდუქცია, ხოლო შედეგად მიღებული emf არის თვითინდუქციური ემფ. თვითინდუქცია ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის განსაკუთრებული შემთხვევაა. თუ დროთა განმავლობაში მე იცვლება წრფივად, მაშინ E ci = - (Ф/t)= - L(I/t), სადაც I/t არის დენის ცვლილების სიჩქარე. ეს ფორმულა მოქმედებს მხოლოდ L=const-ისთვის. ინდუქციურობა - სიდიდე, რომელიც რიცხობრივად უდრის თვითინდუქციის ემფ-ს, რომელიც ჩნდება წრეში, როდესაც მასში მიმდინარე სიძლიერე იცვლება ერთი ერთეულით დროის ერთეულზე. SI-ში ინდუქციური ერთეული არის ისეთი გამტარის ინდუქციური ინდუქცია, რომელშიც დენი იცვლება 1A-ით 1s-ში, წარმოიქმნება თვითინდუქციური ემფ 1V. ამ ერთეულს ჰენრი (Hn) ჰქვია: 1Hn=1V*s/A.

მაგნიტური ველის ენერგია, რომელიც შექმნილია დენით, ენერგიის შენარჩუნების კანონის მიხედვით, უდრის წყაროს მიერ დენის შესაქმნელად დახარჯულ ენერგიას. როდესაც წრე დახურულია, წრეში დენი თვითინდუქციის გამო არ მიაღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას I 0, მაგრამ თანდათანობით. როდესაც წრე გაჟღენთილია, დენი ასევე არ ქრება დაუყოვნებლივ, მაგრამ თანდათანობით, ხოლო სითბო გამოიყოფა გამტარში. ვინაიდან წრე ღიაა, ეს სითბო ვერ გამოიყოფა წყაროს მუშაობის გამო, მაგრამ შეიძლება იყოს მხოლოდ სოლენოიდში დაგროვილი ენერგიის, მაგნიტური ველის ენერგიის შედეგი. სოლენოიდის მაგნიტური ველის ენერგია, როდესაც დენი მთლიანად ჩერდება, იქცევა ჯოულის სიცხეში. სოლენოიდის მაგნიტური ველის გამოხატულებაა: W m =LI 2 /2.

თვითინდუქციის ფენომენი. ინდუქციურობა

ელექტრული დენი, რომელიც გადის გამტარში, ქმნის მაგნიტურ ველს მის გარშემო. მაგნიტური ნაკადი მიკროსქემის მეშვეობით ამ დირიჟორიდან პროპორციულია მაგნიტური ველის ინდუქციის მოდულისა მიკროსქემის შიგნით, ხოლო მაგნიტური ველის ინდუქცია, თავის მხრივ, პროპორციულია დირიჟორში მიმდინარე სიძლიერის. მაშასადამე, მაგნიტური ნაკადი წრედში პირდაპირპროპორციულია წრეში მიმდინარე სიძლიერის:

პროპორციულობის კოეფიციენტს წრედში დენის სიძლიერესა და ამ დენით შექმნილ მაგნიტურ ნაკადს შორის ინდუქციურობა ეწოდება. ინდუქციურობა დამოკიდებულია გამტარის ზომასა და ფორმაზე, იმ საშუალების მაგნიტურ თვისებებზე, რომელშიც მდებარეობს გამტარი.

აღებულია ინდუქციურობის ერთეული საერთაშორისო სისტემაში ჰენრი. მიკროსქემის ინდუქციურობა არის 1 H, თუ 1 ა დენის სიმძლავრეზე მაგნიტური ნაკადი წრედში არის 1 Wb:

როდესაც კოჭში დენის სიძლიერე იცვლება, ამ დენით შექმნილი მაგნიტური ნაკადი იცვლება. კოჭში შემავალი მაგნიტური ველის ცვლილებამ უნდა გამოიწვიოს კოჭში ინდუქციური ემფ-ის გამოჩენა. ელექტრულ წრეში ინდუქციური EMF-ის წარმოქმნის ფენომენი ამ წრეში დენის სიძლიერის ცვლილების შედეგად ე.წ. თვითინდუქცია.

ლენცის წესის შესაბამისად, თვითინდუქციის EMF ხელს უშლის დენის სიძლიერის ზრდას წრედის ჩართვისას და დენის სიძლიერის შემცირებას წრედის გამორთვისას.

თვითინდუქციური ემფ, რომელიც ხვდება ხვეულში, ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის მიხედვით, ტოლია

, ე.ი.

თვითინდუქციის EMF პირდაპირპროპორციულია კოჭის ინდუქციურობისა და კოჭში მიმდინარე სიძლიერის ცვლილების სიჩქარის მიმართ.

ელექტრული წრედის ელემენტს აქვს ინდუქციურობა 1 H, თუ წრეში დენის სიძლიერის ერთგვაროვანი ცვლილებით 1 A-ით 1 წამის განმავლობაში, მასში ხდება თვითინდუქციის EMF 1 V.

ელექტრული ველი, რომელიც წარმოიქმნება მაგნიტური ველის ცვლილებისას, აქვს სრულიად განსხვავებული სტრუქტურა, ვიდრე ელექტროსტატიკური. ის პირდაპირ არ არის დაკავშირებული ელექტრო მუხტებთან და მისი დაძაბულობის ხაზები არ შეიძლება დაიწყოს და დასრულდეს მათზე. ისინი, როგორც წესი, არ იწყება და არ მთავრდება სადმე, მაგრამ არის დახურული ხაზები, მაგნიტური ველის ინდუქციის ხაზების მსგავსი. ეს არის ეგრეთ წოდებული მორევის ელექტრული ველი. შეიძლება გაჩნდეს კითხვა: სინამდვილეში რატომ ჰქვია ამ ველს ელექტრო? ყოველივე ამის შემდეგ, მას აქვს განსხვავებული წარმოშობა და განსხვავებული კონფიგურაცია, ვიდრე სტატიკური ელექტრული ველი. პასუხი მარტივია: მორევის ველი მოქმედებს მუხტზე ქისევე, როგორც ელექტროსტატიკური და ჩვენ მივიჩნიეთ და ახლაც მიგვაჩნია ეს ველის მთავარ თვისებად. მუხტზე მოქმედი ძალა ჯერ კიდევ ფ= qE,სადაც ე- მორევის ველის ინტენსივობა.

თუ მაგნიტური ნაკადი იქმნება ერთიანი მაგნიტური ველის მიერ, რომელიც კონცენტრირებულია გრძელ ვიწრო ცილინდრულ მილში r 0 რადიუსით (ნახ. 5.8), მაშინ სიმეტრიის გათვალისწინებით აშკარაა, რომ ელექტრული ველის სიძლიერის ხაზები დევს სიბრტყეზე პერპენდიკულარულად. ხაზები B და არის წრეები. ლენცის წესის შესაბამისად, მაგნიტური გაზრდით

დაძაბულობის E ინდუქციური ხაზები ქმნის მარცხენა ხრახნს მაგნიტური ინდუქციის B მიმართულებით.

სტატიკური ან სტაციონარული ელექტრული ველისგან განსხვავებით, დახურულ გზაზე მორევის ველის მუშაობა ნულის ტოლი არ არის. ყოველივე ამის შემდეგ, როდესაც მუხტი მოძრაობს ელექტრული ველის სიძლიერის დახურული ხაზის გასწვრივ, ბილიკის ყველა მონაკვეთზე მუშაობას აქვს იგივე ნიშანი, რადგან ძალა და გადაადგილება ემთხვევა მიმართულებით. მორევის ელექტრული ველი, მაგნიტური ველის მსგავსად, არ არის პოტენციური.

მორევის ელექტრული ველის მუშაობა დახურული ფიქსირებული გამტარის გასწვრივ ერთი დადებითი მუხტის გადაადგილებისას რიცხობრივად უდრის ამ გამტარში ინდუქციური EMF-ს.

თუ ალტერნატიული დენი მიედინება ხვეულში, მაშინ იცვლება მაგნიტური ნაკადი, რომელიც აღწევს კოჭში. ამრიგად, ინდუქციის EMF ხდება იმავე გამტარში, რომლის მეშვეობითაც ალტერნატიული დენი მიედინება. ამ ფენომენს თვითინდუქციას უწოდებენ.

თვითინდუქციით, გამტარი წრე ორმაგ როლს ასრულებს: მასში დენი მიედინება, რაც იწვევს ინდუქციას და მასში ჩნდება ინდუქციური EMF. ცვალებადი მაგნიტური ველი იწვევს EMF-ს იმ გამტარში, რომლის მეშვეობითაც დენი მიედინება, რაც ქმნის ამ ველს.

დენის აწევის მომენტში მორევის ელექტრული ველის ინტენსივობა, ლენცის წესის შესაბამისად, მიმართულია დენის წინააღმდეგ. ამიტომ, ამ მომენტში, მორევის ველი ხელს უშლის დენის აწევას. პირიქით, იმ მომენტში, როდესაც დენი მცირდება, მორევის ველი მხარს უჭერს მას.

ეს მივყავართ იმ ფაქტს, რომ როდესაც მუდმივი EMF-ის წყაროს შემცველი წრე იკეტება, დენის სიძლიერის გარკვეული მნიშვნელობა არ დგინდება დაუყოვნებლივ, არამედ თანდათანობით დროთა განმავლობაში (ნახ. 5.13). მეორეს მხრივ, როდესაც წყარო გამორთულია, დახურულ წრეებში დენი მყისიერად არ ჩერდება. თვითინდუქციის შედეგად მიღებული EMF შეიძლება აღემატებოდეს წყაროს EMF-ს, რადგან დენის და მისი მაგნიტური ველის ცვლილება ხდება ძალიან სწრაფად, როდესაც წყარო გამორთულია.

თვითინდუქციის ფენომენი შეიძლება შეინიშნოს მარტივ ექსპერიმენტებში. ნახაზი 5.14 გვიჩვენებს ორი იდენტური ნათურის პარალელურ კავშირს. ერთ-ერთი მათგანი დაკავშირებულია წყაროსთან რეზისტორის საშუალებით R,ხოლო მეორე სერიით ხვეულთან ერთად ლრკინის ბირთვით. როდესაც გასაღები დახურულია, პირველი ნათურა თითქმის მაშინვე ანათებს, ხოლო მეორე - შესამჩნევი დაგვიანებით. ამ ნათურის წრეში თვითინდუცირებული ემფ დიდია და დენი მაშინვე არ აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას. თვითინდუქციის EMF-ის გამოჩენა გახსნისას შეიძლება დაფიქსირდეს ექსპერიმენტში სქემით, რომელიც სქემატურად არის ნაჩვენები სურათზე 5.15. როცა გასაღები ხვდება ხვეულში ლჩნდება თვითინდუქციის EMF, რომელიც ინარჩუნებს საწყის დენს. შედეგად, გახსნის მომენტში გალვანომეტრში (დატეხილი ისარი) გადის დენი, რომელიც მიმართულია გახსნამდე საწყის დენის წინააღმდეგ (მყარი ისარი). უფრო მეტიც, დენის სიძლიერე მიკროსქემის გახსნისას აღემატება გალვანომეტრში გამავალი დენის სიძლიერეს, როდესაც გასაღები დახურულია. ეს ნიშნავს, რომ EMF არის თვითინდუქციური ξ. მეტი ემფ ξ არისუჯრედის ბატარეები.

თვითინდუქციის ფენომენი მსგავსია ინერციის ფენომენის მექანიკაში. ასე რომ, ინერცია მივყავართ იმ ფაქტს, რომ ძალის მოქმედებით სხეული მყისიერად კი არ იძენს გარკვეულ სიჩქარეს, არამედ თანდათანობით. სხეულის მყისიერად შენელება შეუძლებელია, რაც არ უნდა დიდი იყოს დამუხრუჭების ძალა. ანალოგიურად, თვითინდუქციის გამო, როდესაც წრე დახურულია, დენის სიძლიერე დაუყოვნებლივ არ იძენს გარკვეულ მნიშვნელობას, მაგრამ თანდათან იზრდება. წყაროს გამორთვით, ჩვენ დაუყოვნებლივ არ ვწყვეტთ დენს. თვითინდუქცია ინარჩუნებს მას გარკვეული დროის განმავლობაში, მიუხედავად მიკროსქემის წინააღმდეგობის არსებობისა.

გარდა ამისა, სხეულის სიჩქარის გასაზრდელად, მექანიკის კანონების მიხედვით, უნდა გაკეთდეს მუშაობა. დამუხრუჭებისას სხეული თავად ასრულებს დადებით მუშაობას. ანალოგიურად, დენის შესაქმნელად, თქვენ უნდა გააკეთოთ მუშაობა მორევის ელექტრული ველის წინააღმდეგ და როდესაც დენი გაქრება, ეს ველი თავად ასრულებს დადებით მუშაობას.

ეს არ არის მხოლოდ ზედაპირული ანალოგია. მას აქვს ღრმა შინაგანი მნიშვნელობა. დენი ხომ მოძრავი დამუხტული ნაწილაკების ერთობლიობაა. ელექტრონების სიჩქარის მატებასთან ერთად, მათ მიერ შექმნილი მაგნიტური ველი იცვლება და წარმოქმნის მორევის ელექტრულ ველს, რომელიც მოქმედებს თავად ელექტრონებზე, რაც ხელს უშლის მათი სიჩქარის მყისიერ ზრდას გარე ძალის მოქმედებით. დამუხრუჭებისას, პირიქით, მორევის ველი ცდილობს შეინარჩუნოს ელექტრონის სიჩქარე მუდმივი (ლენცის წესი). ამრიგად, ელექტრონების ინერტულობა და, შესაბამისად, მათი მასა, ნაწილობრივ მაინც ელექტრომაგნიტური წარმოშობისაა. მასა არ შეიძლება იყოს მთლიანად ელექტრომაგნიტური, რადგან არის ელექტრულად ნეიტრალური ნაწილაკები, რომლებსაც აქვთ მასა (ნეიტრონები და ა.შ.)

ინდუქციურობა.

ნებისმიერ დახურულ წრეში დენის მიერ შექმნილი მაგნიტური ინდუქციის B მოდული დენის სიძლიერის პროპორციულია. ვინაიდან მაგნიტური ნაკადი F არის B-ს პროპორციული, მაშინ F ~ B ~ I.

ამიტომ შეიძლება იმის მტკიცება, რომ

სადაც ლ- პროპორციულობის კოეფიციენტი გამტარ წრეში არსებულ დენსა და მის მიერ შექმნილ მაგნიტურ ნაკადს შორის, რომელიც შეაღწევს ამ წრეში. ღირებულება ლწრედის ინდუქციურობას ან მის თვითინდუქციის კოეფიციენტს უწოდებენ.

ელექტრომაგნიტური ინდუქციისა და გამოხატვის კანონის გამოყენებით (5.7.1) ვიღებთ თანასწორობას:

(5.7.2)

ფორმულიდან (5.7.2) გამომდინარეობს, რომ ინდუქციურობა- ეს არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც რიცხობრივად უდრის თვითინდუქციის EMF-ს, რომელიც ჩნდება წრეში, როდესაც დენის სიძლიერე იცვლება 1 ა-ით 1 წმ.

ინდუქციურობა, ისევე როგორც ელექტრული ტევადობა, დამოკიდებულია გეომეტრიულ ფაქტორებზე: გამტარის ზომაზე და მის ფორმაზე, მაგრამ პირდაპირ არ არის დამოკიდებული დირიჟორში მიმდინარე სიძლიერეზე. გარდა

გამტარის გეომეტრია, ინდუქციურობა დამოკიდებულია იმ საშუალების მაგნიტურ თვისებებზე, რომელშიც მდებარეობს გამტარი.

ინდუქციურობის SI ერთეულს ჰენრი (H) ეწოდება. გამტარის ინდუქციურობა არის 1 გნ, თუ მასში, როდესაც მიმდინარე სიძლიერე იცვლება 1 ა უკან 1წ ხდება თვითინდუქციის EMF 1 V:

ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კიდევ ერთი განსაკუთრებული შემთხვევა არის ორმხრივი ინდუქცია. ორმხრივი ინდუქცია ეწოდება ინდუქციური დენის გაჩენას დახურულ წრეში(კოჭი) მიმდებარე წრეში დენის სიძლიერის შეცვლისას(კოჭი). სქემები ფიქსირდება ერთმანეთთან შედარებით, როგორც, მაგალითად, ტრანსფორმატორის კოჭები.

რაოდენობრივად, ორმხრივი ინდუქცია ხასიათდება ორმხრივი ინდუქციის კოეფიციენტით, ანუ ორმხრივი ინდუქციით.

ნახაზი 5.16 გვიჩვენებს ორ წრეს. წრეში დენის სიძლიერის I 1 შეცვლისას 1 კონტურში 2 არის ინდუქციური დენი I 2 .

მაგნიტური ინდუქციის ფ 1.2 ნაკადი, რომელიც შექმნილია დენის მიერ პირველად წრეში და შეაღწევს მეორე წრედში შეზღუდულ ზედაპირზე, პროპორციულია დენის სიძლიერის I 1-ის:

პროპორციულობის კოეფიციენტს L 1, 2 ეწოდება ურთიერთ ინდუქციურობა. მსგავსია ინდუქციური L.

ინდუქციური ემფ მეორე წრეში, ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის მიხედვით, უდრის:

კოეფიციენტი L 1.2 განისაზღვრება ორივე სქემის გეომეტრიით, მათ შორის მანძილით, მათი ურთიერთგანლაგებით და გარემოს მაგნიტური თვისებებით. ურთიერთ ინდუქციურობა გამოხატულია ლ 1,2, ისევე როგორც ინდუქციურობა L, ჰენრიში.

თუ დენის სიძლიერე იცვლება მეორე წრეში, მაშინ ინდუქციური EMF ხდება პირველ წრეში

როდესაც დირიჟორში იცვლება დენის სიძლიერე, ამ უკანასკნელში წარმოიქმნება მორევის ელექტრული ველი. ეს ველი ანელებს ელექტრონებს დენის გაზრდისას და აჩქარებს მათ დენის კლებისას.

დენის მაგნიტური ველის ენერგია.

როდესაც მუდმივი EMF წყაროს შემცველი წრე დახურულია, დენის წყაროს ენერგია თავდაპირველად იხარჯება დენის შექმნაზე, ანუ დირიჟორის ელექტრონების მოძრაობაში დაყენებაზე და დენთან დაკავშირებული მაგნიტური ველის ფორმირებაზე, ასევე ნაწილობრივ. გამტარის შიდა ენერგიის გაზრდაზე, ანუ მის გაცხელებაზე. დენის სიძლიერის მუდმივი მნიშვნელობის დადგენის შემდეგ, წყაროს ენერგია იხარჯება ექსკლუზიურად სითბოს გათავისუფლებაზე. მიმდინარე ენერგია არ იცვლება.

დენის შესაქმნელად საჭიროა ენერგიის დახარჯვა, ანუ სამუშაოს შესრულება. ეს აიხსნება იმით, რომ როდესაც წრე დახურულია, როდესაც დენი იწყებს მატებას, გამტარში ჩნდება მორევის ელექტრული ველი, რომელიც მოქმედებს იმ ელექტრული ველის წინააღმდეგ, რომელიც წარმოიქმნება დირიჟორში დენის წყაროს გამო. იმისთვის, რომ დენი გახდეს I-ის ტოლი, მიმდინარე წყარომ უნდა გააკეთოს მუშაობა მორევის ველის ძალების წინააღმდეგ. ეს სამუშაო მიდის დენის ენერგიის გაზრდაზე. მორევის ველი უარყოფითად მუშაობს.

როდესაც წრე იხსნება, დენი ქრება და მორევის ველი ასრულებს დადებით მუშაობას. დენის მიერ შენახული ენერგია თავისუფლდება. ეს გამოვლინდება ძლიერი ნაპერწკალით, რომელიც ჩნდება დიდი ინდუქციური წრედის გახსნისას.

I დენის ენერგიის გამოხატულება, რომელიც მიედინება წრეში L ინდუქციით, შეიძლება დაიწეროს ინერციასა და თვითინდუქციას შორის ანალოგიის საფუძველზე.

თუ თვითინდუქცია ინერციის მსგავსია, მაშინ ინდუქციურობამ დენის შექმნის პროცესში უნდა შეასრულოს იგივე როლი, რაც მასას მექანიკაში სხეულის სიჩქარის გაზრდისას. ელექტროდინამიკაში სხეულის სიჩქარის როლს ასრულებს დენის სიძლიერე I, როგორც სიდიდე, რომელიც ახასიათებს ელექტრული მუხტების მოძრაობას. თუ ასეა, მაშინ დენის W m ენერგია შეიძლება ჩაითვალოს სხეულის კინეტიკური ენერგიის მსგავს რაოდენობად. - მექანიკაში და ჩაწერეთ ფორმაში.