Lekcia vo fyzike fenomén samoindukčnej indukčnosti. Téma lekcie: „Fenomén samoindukcie

V tejto lekcii sa dozvieme, ako a kým objavil fenomén samoindukcie, zvážime experiment, ktorým tento jav demonštrujeme, určíme, že samoindukcia je špeciálny prípad elektromagnetickej indukcie. Na konci hodiny zavedieme fyzikálnu veličinu ukazujúcu závislosť samoindukčného EMF od veľkosti a tvaru vodiča a od prostredia, v ktorom sa vodič nachádza, t.j. indukčnosť.

Henry vynašiel ploché cievky z pásovej medi, pomocou ktorých dosiahol silové účinky, ktoré boli výraznejšie ako pri drôtových solenoidoch. Vedec si všimol, že keď je v obvode výkonná cievka, prúd v tomto obvode dosahuje maximálnu hodnotu oveľa pomalšie ako bez cievky.

Ryža. 2. Schéma experimentálneho usporiadania od D. Henryho

Na obr. 2 je znázornený elektrický obvod experimentálneho usporiadania, na základe ktorého je možné demonštrovať jav samoindukcie. Elektrický obvod pozostáva z dvoch paralelne zapojených žiaroviek pripojených kľúčom k zdroju jednosmerného prúdu. Cievka je zapojená do série s jednou zo žiaroviek. Po uzavretí obvodu je vidieť, že žiarovka, ktorá je zapojená do série s cievkou, svieti pomalšie ako druhá žiarovka (obr. 3).

Ryža. 3. Rôzna žiarovka žiaroviek v okamihu zapnutia obvodu

Keď je zdroj vypnutý, žiarovka zapojená do série s cievkou zhasína pomalšie ako druhá žiarovka.

Prečo svetlá zhasnú v rovnakom čase?

Pri zatvorenom kľúči (obr. 4) sa v dôsledku výskytu samoindukčného EMF prúd v žiarovke s cievkou zvyšuje pomalšie, preto sa táto žiarovka rozsvieti pomalšie.

Ryža. 4. Zámok na kľúč

Keď je kľúč otvorený (obr. 5), vznikajúce EMF samoindukcie zabraňuje poklesu prúdu. Preto prúd ešte nejaký čas tečie. Pre existenciu prúdu je potrebný uzavretý okruh. V obvode je taký obvod, obsahuje obe žiarovky. Preto, keď je obvod otvorený, žiarovky by mali nejaký čas svietiť rovnako a pozorované oneskorenie môže byť spôsobené inými dôvodmi.

Ryža. 5. Otvorenie kľúča

Zvážte procesy, ktoré sa vyskytujú v tomto okruhu, keď je kľúč zatvorený a otvorený.

1. Zatvorenie kľúča.

V obvode je vodivá slučka. Nechajte prúd v tejto cievke prúdiť proti smeru hodinových ručičiek. Potom bude magnetické pole smerovať nahor (obr. 6).

Cievka je teda v priestore vlastného magnetického poľa. S nárastom prúdu bude cievka v priestore meniaceho sa magnetického poľa vlastného prúdu. Ak sa prúd zvýši, zvýši sa aj magnetický tok vytvorený týmto prúdom. Ako viete, so zvýšením magnetického toku prenikajúceho do roviny obvodu vzniká v tomto obvode elektromotorická sila indukcie a v dôsledku toho indukčný prúd. Podľa Lenzovho pravidla bude tento prúd smerovaný tak, aby jeho magnetické pole zabránilo zmene magnetického toku prenikajúceho do roviny obvodu.

To znamená, že pre ten, ktorý je uvažovaný na obr. 6 závitov, indukčný prúd musí smerovať v smere hodinových ručičiek (obr. 7), čím sa zabráni nárastu vlastného prúdu závitu. V dôsledku toho, keď je kľúč zatvorený, prúd v obvode sa nezvyšuje okamžite, pretože v tomto obvode vzniká brzdný indukčný prúd smerovaný v opačnom smere.

2. Otvorenie kľúča

Keď je kľúč otvorený, prúd v obvode klesá, čo vedie k zníženiu magnetického toku cez rovinu cievky. Zníženie magnetického toku vedie k vzniku EMF indukcie a indukčného prúdu. V tomto prípade je indukčný prúd nasmerovaný rovnakým smerom ako vlastný prúd slučky. To vedie k pomalšiemu poklesu vlastného prúdu.

záver: pri zmene prúdu vo vodiči vzniká v tom istom vodiči elektromagnetická indukcia, ktorá generuje indukčný prúd smerovaný tak, aby zabránil akejkoľvek zmene vlastného prúdu vo vodiči (obr. 8). Toto je podstata fenoménu samoindukcie. Samoindukcia je špeciálny prípad elektromagnetickej indukcie.

Ryža. 8. Moment zapnutia a vypnutia okruhu

Vzorec na nájdenie magnetickej indukcie jednosmerného vodiča s prúdom:

kde - magnetická indukcia; - magnetická konštanta; - sila prúdu; - vzdialenosť od vodiča k bodu.

Tok magnetickej indukcie cez miesto sa rovná:

kde je plocha, ktorou preniká magnetický tok.

Tok magnetickej indukcie je teda úmerný veľkosti prúdu vo vodiči.

Pre cievku, v ktorej je počet závitov a je dĺžka, je indukcia magnetického poľa určená nasledujúcim vzťahom:

Magnetický tok vytvorený cievkou s počtom závitov N, rovná sa:

Dosadením vzorca pre indukciu magnetického poľa do tohto výrazu dostaneme:

Pomer počtu závitov k dĺžke cievky je označený číslom:

Dostaneme konečný výraz pre magnetický tok:

Zo získaného vzťahu je vidieť, že hodnota toku závisí od veľkosti prúdu a od geometrie cievky (polomer, dĺžka, počet závitov). Hodnota, ktorá sa rovná, sa nazýva indukčnosť:

Jednotkou indukčnosti je henry:

Preto je tok magnetickej indukcie spôsobený prúdom v cievke:

Ak vezmeme do úvahy vzorec pre EMF indukcie, dostaneme, že EMF samoindukcie sa rovná súčinu rýchlosti zmeny prúdu a indukčnosti, brané so znamienkom „-“:

samoindukcia- ide o jav výskytu elektromagnetickej indukcie vo vodiči pri zmene sily prúdu pretekajúceho týmto vodičom.

Elektromotorická sila samoindukcie je priamo úmerná rýchlosti zmeny prúdu pretekajúceho vodičom, pričom sa berie so znamienkom mínus. Faktor proporcionality je tzv indukčnosť, ktorá závisí od geometrických parametrov vodiča.

Vodič má indukčnosť rovnajúcu sa 1 H, ak pri rýchlosti zmeny prúdu vo vodiči rovnajúcej sa 1 A za sekundu vznikne v tomto vodiči elektromotorická sila samoindukcie rovnajúca sa 1 V.

S fenoménom samoindukcie sa človek stretáva každý deň. Zakaždým, keď zapneme alebo vypneme svetlo, tým zatvoríme alebo otvoríme obvod, pričom budíme indukčné prúdy. Niekedy môžu tieto prúdy dosiahnuť také vysoké hodnoty, že vo vnútri spínača preskočí iskra, ktorú vidíme.

Bibliografia

  1. Myakishev G.Ya. Fyzika: Proc. pre 11 buniek. všeobecné vzdelanie inštitúcií. - M.: Vzdelávanie, 2010.
  2. Kasyanov V.A. fyzika. 11. ročník: Proc. pre všeobecné vzdelanie inštitúcií. - M.: Drop, 2005.
  3. Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Fyzika 11. - M.: Mnemosyne.
  1. Internetový portál Myshared.ru ().
  2. Internetový portál Physics.ru ().
  3. Internetový portál Festival.1september.ru ().

Domáca úloha

  1. Otázky na konci odseku 15 (s. 45) - Myakishev G.Ya. Fyzika 11 (pozri zoznam odporúčanej literatúry)
  2. Ktorý vodič má indukčnosť 1 henry?

Účel lekcie: vytvoriť myšlienku, že zmena sily prúdu vo vodiči vytvára vírivú vlnu, ktorá môže buď urýchliť alebo spomaliť pohyb elektrónov.

Počas vyučovania

Kontrola domácich úloh metódou individuálneho prieskumu

1. Získajte vzorec na výpočet elektromotorickej sily indukcie pre vodič pohybujúci sa v magnetickom poli.

2. Odvoďte vzorec na výpočet elektromotorickej sily indukcie pomocou zákona elektromagnetickej indukcie.

3. Kde sa používa elektrodynamický mikrofón a ako je usporiadaný?

4. Úloha. Odpor drôtovej cievky je 0,03 ohmu. Magnetický tok vo vnútri cievky klesá o 12 mWb. Aký elektrický náboj prechádza prierezom cievky?

rozhodnutie. ξi=AF/At; ξi= Ii'R; Ii = Aq/At; AF/At = AqR/At; Aq = AOt/RAt; Aq= A/R;

Učenie sa nového materiálu

1. Samoindukcia.

Ak cez vodič preteká striedavý prúd, potom v tom istom vodiči vytvára indukčné EMF - to je jav

Samoindukcia. Vodivý obvod hrá dvojakú úlohu: preteká ním prúd a týmto prúdom sa v ňom vytvára EMF indukcie.

Na základe Lenzovho pravidla; pri zvýšení prúdu intenzita vírivého elektrického poľa smeruje proti prúdu, t.j. zabraňuje jej rastu.

Pri súčasnom poklese ho udržuje vírové pole.

Zvážte obvod, ktorý ukazuje, že sila prúdu dosahuje určitú hodnotu

hodnoty postupne v priebehu času.

Ukážka experimentov so schémami. Pomocou prvého obvodu ukážeme, ako sa indukčné emf javí, keď je obvod uzavretý.

Keď je kľúč zatvorený, prvá lampa sa rozsvieti okamžite, druhá s oneskorením, kvôli veľkej samoindukcii v obvode, ktorý vytvára cievka jadra.

Pomocou druhého obvodu predvedieme vzhľad indukčného EMF pri otvorení obvodu.

V momente otvorenia bude cez ampérmeter pretekať usmernený prúd proti počiatočnému prúdu.

Pri otvorení môže prúd prekročiť pôvodnú hodnotu prúdu. To znamená, že EMF samoindukcie môže byť väčšie ako EMF zdroja prúdu.

Nakreslite analógiu medzi zotrvačnosťou a samoindukciou

Indukčnosť.

Magnetický tok je úmerný veľkosti magnetickej indukcie a sile prúdu. F~B~I.

F = LI; kde L je faktor úmernosti medzi prúdom a magnetickým tokom.

Tento pomer sa často nazýva indukčnosť slučky alebo koeficient samoindukcie.

Pomocou hodnoty indukčnosti možno zákon elektromagnetickej indukcie zapísať takto:

ξis= – ΔФ/Δt = – L ΔI/Δt

Indukčnosť je fyzikálna veličina, ktorá sa číselne rovná EMF samoindukcie, ktorá sa vyskytuje v obvode, keď sa prúd zmení o 1 A za 1 s.

Zmerajte indukčnosť v Henry (H) 1 H = 1 V s / A

O význame samoindukcie v elektrotechnike a rádiotechnike.

Záver: keď vodičom preteká meniaci sa prúd, objaví sa vírivé elektrické pole.

Vírivé pole pri zvyšovaní prúdu spomaľuje voľné elektróny a pri znižovaní prúdu ho udržuje.

Konsolidácia študovaného materiálu.

Ako vysvetliť fenomén samoindukcie?

– Nakreslite analógiu medzi zotrvačnosťou a samoindukciou.

- Aká je indukčnosť obvodu, v akých jednotkách sa meria indukčnosť?

- Úloha. Pri sile prúdu 5 A sa v obvode objaví magnetický tok 0,5 mWb. Aká bude indukčnosť obvodu?

rozhodnutie. ΔF/Δt = – L ΔI/Δt; L = AF/AI; L \u003d 1 10-4 hod

Zhrnutie lekcie

Domáca úloha: §15, zast. §13, napr. 2 č. 10




  1. Účel lekcie: formulovať kvantitatívny zákon elektromagnetickej indukcie; študenti by sa mali naučiť, čo je EMP magnetickej indukcie a čo je magnetický tok. Postup v lekcii Kontrolujem si domácu úlohu...
  2. Účel lekcie: vytvoriť u študentov predstavu o existencii odporu iba v obvode striedavého prúdu - to sú kapacitné a indukčné odpory. Postup v lekcii Kontrolujem si domácu úlohu...
  3. Účel lekcie: vytvoriť si predstavu o energii, ktorú má elektrický prúd vo vodiči, a o energii magnetického poľa vytvoreného prúdom. Postup lekcie Kontrola domácej úlohy testovaním...
  4. Účel lekcie: predstaviť pojem elektromotorickej sily; získajte Ohmov zákon pre uzavretý okruh; vytvoriť u študentov predstavu o rozdiele medzi EMF, napätím a potenciálnym rozdielom. Presunúť...
  5. Účel lekcie: vytvoriť u študentov pochopenie aktívneho odporu v obvode striedavého prúdu a efektívnej hodnoty prúdu a napätia. Priebeh lekcie Kontrola domova...
  6. Účel lekcie: vytvoriť koncept, že EMF indukcie sa môže vyskytnúť buď v stacionárnom vodiči umiestnenom v meniacom sa magnetickom poli, alebo v pohybujúcom sa vodiči v konštantnom ...
  7. Účel lekcie: zistiť, ako došlo k objavu elektromagnetickej indukcie; sformovať pojem elektromagnetickej indukcie, význam Faradayovho objavu pre modernú elektrotechniku. Priebeh vyučovacej hodiny 1. Rozbor kontrolnej práce ...
  8. Účel lekcie: zvážiť zariadenie a princíp činnosti transformátorov; poskytnúť dôkaz, že elektrický prúd by nikdy nemal také široké uplatnenie, keby naraz...
  9. Účel lekcie: zistiť, čo spôsobuje indukciu EMF v pohybujúcich sa vodičoch umiestnených v konštantnom magnetickom poli; priviesť študentov k záveru, že na náboje pôsobí sila ...
  10. Účel hodiny: kontrola asimilácie študentmi preberanej témy, rozvoj logického myslenia, zlepšenie výpočtových schopností. Priebeh vyučovacej hodiny Organizácia študentov na vykonanie testu 1. možnosť č.1. Fenomén...
  11. Účel lekcie: vytvoriť u študentov chápanie elektrických a magnetických polí ako jedného celku - elektromagnetického poľa. Postup lekcie Kontrola domácej úlohy testovaním...
  12. Účel hodiny: otestovať vedomosti študentov o preberaných témach, zlepšiť zručnosti pri riešení problémov rôzneho typu. Postup hodiny Kontrola domácej úlohy Odpovede žiakov podľa pripraveného doma ...
  13. Účel lekcie: zopakovať a zhrnúť poznatky o preberanej téme; zlepšiť schopnosť logicky myslieť, zovšeobecňovať, riešiť kvalitatívne a výpočtové problémy. Postup v lekcii Kontrola domácich úloh 1....
  14. Účel hodiny: dokázať študentom, že voľné elektromagnetické kmity v obvode nemajú praktické uplatnenie; používajú sa netlmené vynútené kmity, ktoré majú v praxi veľké využitie. Presunúť...
  15. Účel lekcie: vytvoriť koncept modulu magnetickej indukcie a ampérovej sily; vedieť riešiť problémy na určenie týchto veličín. Priebeh hodiny Kontrola domácich úloh metódou individuálnych ...

snímka 2

SEBAINDUKCIA

Každý vodič, ktorým preteká elektrický prúd, je vo vlastnom magnetickom poli.

snímka 3

Pri zmene sily prúdu vo vodiči sa mení m.pole, t.j. magnetický tok vytvorený týmto prúdom sa mení. Zmena magnetického toku vedie k vzniku vírivého elektrického poľa a v obvode sa objaví indukčné EMF.

snímka 4

Samoindukcia - fenomén výskytu indukčného EMF v elektrickom obvode v dôsledku zmeny sily prúdu. Výsledné emf sa nazýva samoindukčné emf.

snímka 5

Prejav fenoménu samoindukcie

  • snímka 6

    Záver v elektrotechnike, fenomén samoindukcie sa prejavuje pri uzavretí obvodu (elektrický prúd sa zvyšuje postupne) a pri otvorení obvodu (elektrický prúd hneď nezmizne).

    Snímka 7

    INDUKTÁCIA

    Od čoho závisí EMF samoindukcie? Elektrický prúd vytvára vlastné magnetické pole. Magnetický tok obvodom je úmerný indukcii magnetického poľa (Ф ~ B), indukcia je úmerná sile prúdu vo vodiči (B ~ I), preto je magnetický tok úmerný sile prúdu (Ф ~ I ). Samoindukčné emf závisí od rýchlosti zmeny sily prúdu v elektrickom obvode, od vlastností vodiča (veľkosť a tvar) a od relatívnej magnetickej permeability prostredia, v ktorom sa vodič nachádza. Fyzikálna veličina zobrazujúca závislosť samoindukčného EMF od veľkosti a tvaru vodiča a od prostredia, v ktorom sa vodič nachádza, sa nazýva koeficient samoindukcie alebo indukčnosť.

    Snímka 8

    Indukčnosť – fyzikálna. hodnota sa číselne rovná EMF samoindukcie, ku ktorej dochádza v obvode, keď sa sila prúdu zmení o 1 ampér za 1 sekundu.

    Snímka 9

    Indukčnosť možno vypočítať aj podľa vzorca:

    kde F je magnetický tok obvodom, I je sila prúdu v obvode.

    Snímka 10

    Jednotky SI pre indukčnosť:

  • snímka 11

    Indukčnosť cievky závisí od:

    počet závitov, veľkosť a tvar cievky a relatívna magnetická permeabilita média (možné jadro).

    snímka 12

    SAMOINDUKČNÉ EMF

    EMF samoindukcie zabraňuje zvýšeniu intenzity prúdu, keď je obvod zapnutý, a zníženiu intenzity prúdu, keď je obvod otvorený.

    snímka 13

    ENERGIA MAGNETICKÉHO POLE PRÚDU

    Okolo vodiča s prúdom je magnetické pole, ktoré má energiu. Odkiaľ to pochádza? Zdroj prúdu zahrnutý v elektrickom obvode má energetickú rezervu. V momente uzavretia elektrického obvodu vynakladá zdroj prúdu časť svojej energie na prekonanie pôsobenia vznikajúceho EMF samoindukcie. Táto časť energie, nazývaná vlastná energia prúdu, vedie k vytvoreniu magnetického poľa. Energia magnetického poľa sa rovná vlastnej energii prúdu. Vlastná energia prúdu sa číselne rovná práci, ktorú musí zdroj prúdu vykonať, aby prekonal samoindukciu EMF, aby vytvoril prúd v obvode.

    Snímka 14

    Energia magnetického poľa vytvoreného prúdom je priamo úmerná druhej mocnine sily prúdu. Kde zmizne energia magnetického poľa po zastavení prúdu? - vyčnieva (pri otvorení obvodu s dostatočne veľkým prúdom môže vzniknúť iskra alebo oblúk)

    Zobraziť všetky snímky

    1. semester

    ELEKTRODYNAMIKA

    3. Elektromagnetické pole

    LEKCIA 9/36

    Predmet. Samoindukcia. Indukčnosť

    Účel hodiny: rozšíriť porozumenie študentov o fenoméne elektromagnetickej indukcie; vysvetliť podstatu fenoménu samoindukcie.

    Typ lekcie: lekcia učenie nového materiálu.

    PLÁN LEKCIE

    Kontrola vedomostí

    1. Fenomén elektromagnetickej indukcie.

    2. Zákon elektromagnetickej indukcie.

    3. Lenzove pravidlo.

    demonštrácie

    1. Fenomén samoindukcie pri otváraní a zatváraní kruhu.

    2. Použitie samoindukcie na rozsvietenie žiarivky.

    3. Fragmenty videofilmu „Fenomén samoindukcie“.

    Učenie sa nového materiálu

    1. Samoindukcia.

    2. EMP samoindukcie.

    3. Indukčnosť

    Konsolidácia študovaného materiálu

    1. Kvalitatívne otázky.

    2. Naučiť sa riešiť problémy.

    ŠTUDUJTE NOVÝ MATERIÁL

    Prvá úroveň

    1. V akom momente spínač zaiskrí: v prípade zatvárania alebo otvárania kruhu?

    2. Kedy možno pozorovať fenomén samoindukcie v jednosmernom obvode?

    3. Prečo nie je možné okamžite zmeniť silu prúdu v uzavretom okruhu?

    Druhá úroveň

    1. Ako závisí hodnota modulu vektora magnetickej indukcie od sily prúdu?

    2. Experimenty ukazujú, že indukčnosť cievky sa zvyšuje v súlade s nárastom počtu závitov cievky. Ako možno túto skutočnosť vysvetliť?

    KONFIGURÁCIA ŠTUDOVANÉHO MATERIÁLU

    ). Kvalitatívne otázky

    1. Prečo vzniká iskrenie, keď sa oblúk električky odlomí od trolejového vedenia?

    2. Elektromagnet s otvoreným jadrom je pripojený k obvodu jednosmerného prúdu. Keď kotva uzavrie jadro, dôjde ku krátkodobému poklesu sily prúdu v obvode. prečo?

    3. Prečo sa výkonné elektromotory odpájajú od siete plynulo a pomaly pomocou reostatu?

    ). Naučiť sa riešiť problémy

    1. Supravodivá cievka s indukčnosťou 5 H je uzavretá na zdroj prúdu s EMF 20 V a veľmi nízkym vnútorným odporom. Za predpokladu, že prúd v cievke sa zvyšuje rovnomerne, určte čas, za ktorý prúd dosiahne 10 A.

    Riešenia. Prúd v cievke sa postupne zvyšuje v dôsledku fenoménu samoindukcie. Použime Ohmov zákon pre úplný obvod: kde je celkové EMF obvodu, pozostávajúceho z EMF zdroja a EMF samoindukcie: Potom nadobudne formu Ohmov zákon.

    Náčrt hodiny fyziky „Samoindukcia. Indukčnosť. Energia magnetického poľa prúdu "(stupeň 8)

    Téma lekcie: Samoindukcia. Indukčnosť. Energia magnetického poľa.

    Cieľ : Formovanie konceptu fenoménu samoindukcie, jeho prejav v obvodoch elektrického prúdu. Využitie samoindukcie v elektrických zariadeniach.

    Úlohy:

    Vzdelávacie: Zopakovať vedomosti žiakov o fenoméne elektromagnetickej indukcie, prehĺbiť ich; na tomto základe študovať fenomén samoindukcie.

    Vzdelávacie: Pestovať záujem o tému, pracovitosť a schopnosť starostlivo vyhodnocovať odpovede súdruhov. Ukážte dôležitosť vzťahov príčina-následok v poznaní javov.

    vyvíja sa: Rozvoj fyzického myslenia žiakov, rozširovanie pojmového aparátu žiakov, formovanie zručností analyzovať informácie, vyvodzovať závery z pozorovaní a experimentov.

    Typ lekcie: lekcia učenia sa nového materiálu.

    Vybavenie: Tlmivka jadra - demo, zdroj, kľúč, dve žiarovky 3,5 V, reostat 100 Ohm, neónová žiarovka 200 V.

    skúsenosti: 1) skúsenosti s pozorovaním fenoménu samoindukcie pri uzavretom okruhu; 2) skúsenosti s pozorovaním fenoménu samoindukcie pri otvorení okruhu;

    Plán lekcie:

      Organizácia času.

      Aktualizácia základných vedomostí.

      Motivácia.

      Učenie sa nového materiálu.

      Konsolidácia.

      Domáca úloha.

    Počas vyučovania

      Organizácia času.(1 minúta)

      Aktualizácia základných vedomostí.

    Aký je fenomén elektromagnetickej indukcie?

    Aká Faradayova hypotéza viedla k objavu elektromagnetickej indukcie?

    Ako Faraday objavil fenomén elektromagnetickej indukcie?

    Za akých podmienok vzniká v cievke indukčný prúd?

    Čo určuje smer indukovaného prúdu?

    Čo vysvetľuje odpudzovanie hliníkového krúžku, keď je doň vložený magnet, a príťažlivosť k magnetu, keď je z krúžku vybratý?

    Prečo vyrezaný hliníkový krúžok neinteraguje s pohyblivým magnetom?

    Formulujte Lenzove pravidlo.

    Ako použiť Lenzovo pravidlo na určenie smeru indukčného prúdu vo vodiči?

    3. Motivácia.

    Základy elektrodynamiky položil Ampère v roku 1820. Ampereho práca inšpirovala mnohých inžinierov k návrhu rôznych technických zariadení, ako napríklad elektromotora (konštruktér B.S. Jacobi), telegrafu (S. Morse), elektromagnetu, ktorý navrhol známy americký vedec Henry. Vytvorením rôznych elektromagnetov objavil vedec v roku 1832 nový fenomén v elektromagnetizme - fenomén samoindukcie. Budeme o tom hovoriť v tejto lekcii.

    4. Učenie sa nového materiálu.

    Zvážte špeciálny prípad elektromagnetickej indukcie: výskyt indukčného prúdu v cievke, keď sa v nej zmení sila prúdu.

    Aby sme to dosiahli, vykonáme experiment znázornený na obrázku. Okruh uzavrieme kľúčom Kl. Lampa L1 sa rozsvieti okamžite a L2 - s oneskorením približne 1 s. Dôvod meškania je nasledovný. Podľa javu elektromagnetickej indukcie vznikajú v reostate a v cievke indukčné prúdy. Zabraňujú zvýšeniu sily prúdu I 1 a I 2 (vyplýva to z Lenzovho pravidla a pravidla pravej ruky). Ale v cievke K bude indukčný prúd oveľa väčší ako v reostate P, pretože cievka má oveľa väčší počet závitov a jadro, t.j. má väčšiu indukčnosť ako reostat.

    V našom experimente pozorujeme fenomén samoindukcie.

    Fenomén samoindukcie je výskyt indukčného prúdu v cievke, keď sa v nej zmení sila prúdu. V tomto prípade sa výsledný indukčný prúd nazýva samoindukčný prúd. Tento jav objavil Joseph Henry takmer súčasne s objavom fenoménu elektromagnetickej indukcie Faradayom.

    Samoindukcia pri otvorení elektrického obvodu a energia magnetického poľa. Vzhľad silného indukčného prúdu pri otvorení obvodu naznačuje, že magnetické pole prúdu v cievke má energiu. Práve znížením energie magnetického poľa sa vykonáva práca na vytvorení indukčného prúdu. V tomto momente bliká Ln lampa, ktorá sa za normálnych podmienok rozsvieti pri napätí 200V. A táto energia sa nahromadila skôr, keď bol obvod uzavretý, keď sa vďaka energii zdroja prúdu pracovalo na prekonaní samoindukčného prúdu, ktorý zabraňuje nárastu prúdu v obvode a jeho magnetického poľa.

    Indukčnosť- je to hodnota rovnajúca sa EMF samoindukcie, keď sa sila prúdu vo vodiči zmení o 1 A za 1 s. Jednotkou indukčnosti je henry (H). 1H = 1 V s/A. 1 henry je indukčnosť takého vodiča, v ktorom sa vyskytuje EMF samoindukcie 1 volt pri rýchlosti zmeny sily prúdu 1 A / s. L sa nazýva indukčnosť. Ukážka rôznych induktorov používaných v rádiotechnike a elektrotechnike. Používame letáky, ktoré si môžu študenti pozrieť. (induktory)

    Fluorescenčná lampa sú svetelné zdroje s plynovou výbojkou. Ich svetelný tok vzniká vďaka žiare luminoforov, ktoré sú ovplyvnené ultrafialovým žiarením výboja. Jeho viditeľná žiara zvyčajne nepresahuje 1-2%. Žiarivky (LL) sú široko používané pri osvetlení rôznych typov priestorov. Ich svetelná účinnosť je mnohonásobne vyššia ako u bežných žiaroviek. Ako spínač sa používa štartovacie zariadenie. Štartérom je malá plynová výbojka. Sklenená banka sa naplní inertným plynom (neón alebo zmes hélia a vodíka) a vloží sa do kovového alebo plastového puzdra. Keď je obvod zapnutý na sieťové napätie, bude úplne aplikované na štartér. Štartovacie elektródy sú otvorené a dochádza v nich k žeravému výboju. V obvode bude prúdiť malý prúd (20-50 mA). Tento prúd ohrieva bimetalové elektródy a tie, ohýbanie, uzatvárajú obvod a žeravý výboj v štartéri sa zastaví. Po zapálení lampy sa v obvode vytvorí prúd rovný menovitému prevádzkovému prúdu lampy. Tento prúd spôsobí taký pokles napätia na induktore, že napätie lampy bude približne rovné polovici menovitého sieťového napätia. Keďže štartér je zapojený paralelne so svietidlom, napätie na ňom sa bude rovnať napätiu na svietidle a vzhľadom na to, že nestačí zapáliť žeravý výboj v štartéri, jeho elektródy zostanú otvorené, keď lampa horí.

    5. Konsolidácia.

    1. Aký jav bol skúmaný v experimente.
    2. Čo je fenomén samoindukcie?
    3. Môže sa vo vodiči s jednosmerným prúdom vyskytnúť samoindukčný prúd? Ak nie, vysvetlite prečo; ak áno, za akých podmienok.
    4. Znížením akej energie bola vykonaná práca na vytvorenie indukčného prúdu pri otvorení obvodu?

    5. Aké skutočnosti dokazujú, že magnetické pole má energiu?

    6. Čo je indukčnosť?

    7. Čo je jednotka SI indukčnosti a ako sa nazýva?

    8. Čo je to tlmivka a prečo je potrebná pri prevádzke žiarivky?

    Úloha1. Aká je indukčnosť cievky, ak pri postupnej zmene intenzity prúdu z 5 na 10A za 0,1 s vznikne EMF samoindukcie rovnajúce sa 20V?