Явлението самоиндукция е индуктивността на енергията на магнитното поле. Вихрово електрическо поле

Електрическият ток, преминаващ през веригата, създава магнитно поле около нея. Магнитният поток Φ през веригата на този проводник (нарича се собствен магнитен поток) е пропорционална на модула на индукция B на магнитното поле вътре във веригата \(\left(\Phi \sim B \right)\), а индукцията на магнитното поле от своя страна е пропорционална на силата на тока във веригата \ (\left(B\sim I \right)\ ).

По този начин, собственият магнитен поток е право пропорционален на тока във веригата \(\left(\Phi \sim I \right)\). Тази зависимост може да се представи математически по следния начин:

\(\Phi = L \cdot I,\)

Където Ле коефициентът на пропорционалност, който се нарича индуктивност на контура.

• Индуктивност на веригата- скаларна физическа величина, числено равна на съотношението на нейния собствен магнитен поток, проникващ във веригата, към силата на тока в нея:

\(~L = \dfrac(\Phi)(I).\)

Единицата SI за индуктивност е хенри (H):

1 H = 1 Wb / (1 A).

• Индуктивността на веригата е 1 H, ако при постоянен ток от 1 A ​​магнитният поток през веригата е 1 Wb.

Индуктивността на веригата зависи от размера и формата на веригата, от магнитните свойства на средата, в която се намира веригата, но не зависи от силата на тока в проводника. И така, индуктивността на соленоида може да се изчисли по формулата

\(~L = \mu \cdot \mu_0 \cdot N^2 \cdot \dfrac(S)(l),\)

Където μ е магнитната проницаемост на сърцевината, μ 0 е магнитната константа, н- брой завъртания на соленоида, С- площ на бобината, ле дължината на соленоида.

При непроменени форма и размери на фиксираната верига, вътрешният магнитен поток през тази верига може да се промени само когато силата на тока в нея се промени, т.е.

\(\Delta \Phi =L \cdot \Delta I.\) (1)

Феноменът на самоиндукцията

Ако във веригата преминава постоянен ток, тогава около веригата съществува постоянно магнитно поле и собственият магнитен поток, проникващ във веригата, не се променя с времето.

Ако токът, преминаващ във веригата, се променя с времето, тогава съответно променящият се собствен магнитен поток и, съгласно закона за електромагнитната индукция, създава ЕМП във веригата.

• Появата на индукционна ЕМП във верига, която се причинява от промяна в силата на тока в тази верига, се нарича феномен на самоиндукция. Самоиндукцията е открита от американския физик Дж. Хенри през 1832 г.

ЕМП, появяваща се едновременно - ЕМП на самоиндукция E si . ЕМП на самоиндукция създава ток на самоиндукция във веригата азси.

Посоката на тока на самоиндукция се определя от правилото на Ленц: токът на самоиндукция винаги е насочен така, че да противодейства на промяната в основния ток. Ако основният ток се увеличи, тогава токът на самоиндукция е насочен срещу посоката на основния ток, ако намалява, тогава посоките на главния ток и тока на самоиндукция съвпадат.

Използване на закона за електромагнитната индукция за верига с индуктивност Ли уравнение (1), получаваме израза за ЕМП на самоиндукция:

\(E_(si) =-\dfrac(\Delta \Phi )(\Delta t)=-L\cdot \dfrac(\Delta I)(\Delta t).\)

• ЕДС на самоиндукция е право пропорционална на скоростта на промяна на силата на тока във веригата, взета с обратен знак. Тази формула може да се приложи само при равномерно изменение на силата на тока. С увеличаване на тока (Δ аз> 0), отрицателна ЕМП (E si< 0), т.е. индукционный ток направлен в противоположную сторону тока источника. При уменьшении тока (Δаз < 0), ЭДС положительная (E si >0), т.е. индукционният ток е насочен в същата посока като източника на ток.

От получената формула следва, че

\(L=-E_(si) \cdot \dfrac(\Delta t)(\Delta I).\)

• Индуктивност- това е физическо количество, числено равно на ЕМП на самоиндукция, която възниква във веригата, когато силата на тока се промени с 1 A за 1 s.

Феноменът на самоиндукция може да се наблюдава в прости експерименти. Фигура 1 показва диаграма на паралелно свързване на две еднакви лампи. Един от тях е свързан към източника чрез резистор Р, а другият последователно с бобината Л. Когато ключът е затворен, първата лампа мига почти веднага, а втората - със забележимо закъснение. Това се обяснява с факта, че в участъка на веригата с лампа 1 няма индуктивност, така че няма да има ток на самоиндукция и токът в тази лампа почти моментално достига максималната си стойност. В района с лампа 2 когато токът във веригата се увеличи (от нула до максимум), се появява ток на самоиндукция аз си, което предотвратява бързото увеличаване на тока в лампата. Фигура 2 показва приблизителна графика на промяната на тока в лампата 2 когато веригата е затворена.

Когато ключът е отворен, токът в лампата 2 също ще се разпадне бавно (фиг. 3, а). Ако индуктивността на бобината е достатъчно голяма, тогава веднага след отваряне на ключа е възможно дори леко увеличение на тока (лампата 2 мига по-силно) и едва тогава токът започва да намалява (фиг. 3, b).

Ориз. 3

Феноменът на самоиндукцията създава искра в точката, където се отваря веригата. Ако във веригата има мощни електромагнити, тогава искрата може да премине в дъгов разряд и да развали превключвателя. За отваряне на такива вериги в електроцентралите се използват специални превключватели.

Енергия на магнитното поле

Енергията на магнитното поле на индукторната верига Лс ток аз

\(~W_m = \dfrac(L \cdot I^2)(2).\)

Тъй като \(~\Phi = L \cdot I\), тогава енергията на магнитното поле на тока (намотка) може да се изчисли, като се знаят две от трите стойности ( Φ, L, I):

\(~W_m = \dfrac(L \cdot I^2)(2) = \dfrac(\Phi \cdot I)(2)=\dfrac(\Phi^2)(2L).\)

Енергията на магнитно поле, съдържаща се в единица обем пространство, заето от полето, се нарича обемна енергийна плътностмагнитно поле:

\(\omega_m = \dfrac(W_m)(V).\)

*Извеждане на формулата

1 заключение.

Нека свържем проводяща верига с индуктивност към източника на ток Л. Нека токът нараства равномерно от нула до определена стойност за кратък интервал от време Δt аз (Δ аз = аз). ЕМП на самоиндукция ще бъде равна на

\(E_(si) =-L \cdot \dfrac(\Delta I)(\Delta t) = -L \cdot \dfrac(I)(\Delta t).\)

За даден период от време Δ Tзарядът се прехвърля през веригата

\(\Delta q = \left\langle I \right \rangle \cdot \Delta t,\)

където \(\left \langle I \right \rangle = \dfrac(I)(2)\) е средната стойност на тока във времето Δ Tс равномерно нарастване от нула до аз.

Ток във верига с индуктивност Лдостига своята стойност не мигновено, а през някакъв краен интервал от време Δ T. В този случай във веригата възниква ЕМП на самоиндукция E si, което предотвратява увеличаването на силата на тока. Следователно източникът на ток, когато е затворен, работи срещу ЕМП на самоиндукция, т.е.

\(A = -E_(si) \cdot \Delta q.\)

Работата, изразходвана от източника за създаване на ток във веригата (с изключение на топлинните загуби), определя енергията на магнитното поле, съхранявана от тоководещата верига. Ето защо

\(W_m = A = L \cdot \dfrac(I)(\Delta t) \cdot \dfrac(I)(2) \cdot \Delta t = \dfrac(L \cdot I^2)(2).\ )

2 заключение.

Ако магнитното поле се създава от тока, преминаващ в соленоида, тогава индуктивността и модулът на индукция на магнитното поле на намотката са равни

\(~L = \mu \cdot \mu_0 \cdot \dfrac (N^2)(l) \cdot S, \,\,\, ~B = \dfrac (\mu \cdot \mu_0 \cdot N \cdot I л)\)

\(I = \dfrac (B \cdot l)(\mu \cdot \mu_0 \cdot N).\)

Замествайки получените изрази във формулата за енергията на магнитното поле, получаваме

\(~W_m = \dfrac (1)(2) \cdot \mu \cdot \mu_0 \cdot \dfrac (N^2)(l) \cdot S \cdot \dfrac (B^2 \cdot l^2) ((\mu \cdot \mu_0)^2 \cdot N^2) = \dfrac (1)(2) \cdot \dfrac (B^2)(\mu \cdot \mu_0) \cdot S \cdot l. \)

Тъй като \(~S \cdot l = V\) е обемът на намотката, енергийната плътност на магнитното поле е

\(\omega_m = \dfrac (B^2)(2\mu \cdot \mu_0),\)

където AT- модул на индукция на магнитното поле, μ - магнитна проницаемост на средата, μ 0 - магнитна константа.

Литература

1. Аксенович Л. А. Физика в гимназията: теория. Задачи. Тестове: Proc. надбавка за институции, осигуряващи общ. среда, образование / Л. А. Аксенович, Н. Н. Ракина, К. С. Фарино; Изд. К. С. Фарино. - Мн.: Адукация и възпитание, 2004. - С. 351-355, 432-434.
2. Жилко В.В. Физика: учебник. помощ за 11 клас. общо образование институции с рус. език Образование с 12-годишен срок на обучение (основно и напреднало ниво) / V.V. Жилко, Л.Г. Маркович. - Мн.: Нар. асвета, 2008. - С. 183-188.
3. Мякишев, Г.Я. Физика: Електродинамика. 10-11 клетки. : проучвания. за задълбочено изучаване на физиката / G.Ya. Мякишев, А.3. Синяков, В.А. Слободсков. - М.: Дропла, 2005. - С. 417-424.

« Физика - 11 клас"

Самоиндукция.

Ако през бобината протича променлив ток, тогава:
магнитният поток, проникващ в бобината, се променя с времето,
и в бобината се появява индукционна ЕДС.
Това явление се нарича самоиндукция.

Според правилото на Ленц с увеличаване на тока интензитетът на вихровото електрическо поле е насочен срещу тока, т.е. вихровото поле предотвратява покачването на тока.
Когато токът намалява, интензитетът на вихровото електрическо поле и токът са насочени по същия начин, т.е. вихровото поле поддържа тока.

Феноменът на самоиндукцията е подобен на феномена на инерцията в механиката.

В механиката:
Инерцията води до факта, че под действието на силата тялото постепенно придобива определена скорост.
Тялото не може да бъде забавено незабавно, независимо колко голяма е спирачната сила.

В електродинамиката:
Когато веригата е затворена поради самоиндукция, силата на тока нараства постепенно.
Когато веригата е отворена, самоиндукцията поддържа тока за известно време, въпреки съпротивлението на веригата.

Явлението самоиндукция играе много важна роля в електротехниката и радиотехниката.

Енергията на тока на магнитното поле

Според закона за запазване на енергията енергия на магнитното поле, създаден от тока, е равен на енергията, която източникът на ток (например галваничен елемент) трябва да изразходва, за да създаде тока.
Когато веригата се отвори, тази енергия се преобразува в други форми на енергия.

При затварянетокът на веригата се увеличава.
В проводника се появява вихрово електрическо поле, което действа срещу електрическото поле, създадено от източника на ток.
За да стане токът равен на I, източникът на ток трябва да извърши работа срещу силите на вихровото поле.
Тази работа отива за увеличаване на енергията на магнитното поле на тока.

При отварянетокът на веригата изчезва.
Вихровото поле върши положителна работа.
Енергията, съхранявана от тока, се освобождава.
Това се разкрива, например, от мощна искра, която възниква при отваряне на верига с голяма индуктивност.

Енергията на магнитното поле, създадено от тока, преминаващ през участъка на веригата с индуктивност L, се определя по формулата

Магнитното поле, създадено от електрически ток, има енергия, която е право пропорционална на квадрата на силата на тока.

Плътността на енергията на магнитното поле (т.е. енергията на единица обем) е пропорционална на квадрата на магнитната индукция: w m ~ B 2,
подобно на това как енергийната плътност на електрическото поле е пропорционална на квадрата на електрическото поле w e ~ E 2 .

ДЪРЖАВНА АВТОНОМНА ПРОФЕСИОНАЛНА ОБРАЗОВАТЕЛНА ИНСТИТУЦИЯ

НОВОСИБИРСКА ОБЛАСТ

"МЕДИЦИНСКИ КОЛЕЖ БАРАБИНСКИ"

Разгледано на заседанието

CMK OGSED

Протокол № ___________

от ____________ 2018 г

Председател на CMC

Хританкова Н. Ю.

______________________

(подпис)

МЕТОДИЧЕСКА РАЗРАБОТКА

КОМБИНИРАН УРОК ЗА УЧИТЕЛЯ

Специалност 34.02.01 Медицинска сестра (с основно обучение)

Дисциплина: "Физика"

Раздел 3 Електродинамика. Вибрации и вълни. Оптика

Разработчик - учител Вашурина Т.В.

Методически лист
Приблизителен график на урока
Суров материал
Приложение № 1 Контрол на знанията по предходната тема
Приложение No 2 Задачи за затвърдяване и систематизиране на нови знания
Приложение No3 Задачи за предварителен контрол на знанията
Приложение № 4 Контролен материал
Задача за самостоятелна извънаудиторна работа на студентите
Списък на използваните източници

Извлечение от работната програма на дисциплината "Физика"

за специалност 34.02.01 Медицинска сестра (с основно обучение)

Име на раздели и теми		Сила на звука на часовника
Тема 3.14 Самоиндукция. Индуктивност. ЕМП на самоиндукция. Енергията на магнитното поле.
	Понятия: самоиндукция, индуктивност. Индукция на магнитно поле. Формула за изчисляване на енергията на магнитното поле. Упражняване на способността за уверено използване на физическа терминология и символи.
	Лабораторна работа
	Практически урок
	Тест
	Самостоятелна работа на учениците: Работа с електронното приложение към учебника „Физика 10”; Работа с учебник, изпълнение на упражнения; Работа със записки от лекции.

МЕТОДИЧЕСКИ ЛИСТ

Тип урок:комбиниран урок.

Тип клас: разговор, обяснение с демонстрация на нагледни средства, решаване на проблеми.

Продължителност: 90 минути.

ЦЕЛИ НА УРОКА

Цели на обучението:да формират идеи за ролята и мястото на физиката в съвременната научна картина на света; разбиране на физическата същност на явленията, наблюдавани във Вселената чрез изучаване на концепцията за самоиндукция, индуктивност, самоиндукционна ЕМП, енергия на магнитното поле; да насърчи формирането на способността за овладяване на фундаментални физически понятия, уверено използване на физическа терминология и символи. Да допринесе за формирането на способността за организиране на собствените дейности, за избор на типични методи и начини за изпълнение на упражнения (ОК 2).

Цели за развитие:развиват интерес към бъдещата професия, разбирайки същността и социалната значимост (OK 1), допринасят за формирането на способността за решаване на физически проблеми.

Образователни цели:насърчаване на развитието на комуникационни умения; създават условия за развитие на скоростта на възприемане и обработка на информация, култура на речта; да формират умение за работа в екип и екип (ОК 6).

Методи на обучение: обяснително и илюстративно с използване на информационни технологии, репродуктивно.

местоположение:аудитория на колеж.

МОТИВАЦИЯ

Тема 3.14 „Самоиндукция. Индуктивност. ЕМП на самоиндукция. Енергия на магнитното поле” е включена в програмата по дисциплината „Физика” и заема значително място, т.к. знанията, получени при изучаването на тази тема, са необходими за изучаването на много теми както в рамките на програмата по физика, така и при изучаването на сродни дисциплини (химия, математика). Опасността от работа с електрически уреди се крие във факта, че токът, магнитното поле на тока и напрежението нямат външни признаци, които биха позволили на човек с помощта на сетивата (зрение, слух, обоняние) да открие предстояща опасност и вземете предпазни мерки.

Има 2 класни часа за този урок. По време на комбинирания урок знанията се актуализират под формата на устно проучване, за да се проверят остатъчните знания, които са необходими при изучаване на нов материал; директно изучаване на нов материал; първично консолидиране на нов материал чрез решаване на проблеми по тази тема. Контролът на нивото на усвояване на новия материал се извършва под формата на тестване на учениците. Всеки образован човек трябва непрекъснато да подобрява знанията си в областта на физиката, да развива интерес към бъдещата си професия, да разбира същността и социалната значимост (GC 1), да се научи как да организира дейността си, да може да избира методи и начини за изпълнение на задачи и допълнително оценяват тяхното качество (ОК 2), а също така е необходимо бъдещият медицински работник да се научи да работи в екип и екип (ОК6).

ПРИМЕРЕН ХРОНИКАТ НА КОМБИНИРАН УРОК

	Сценично име	време	Предназначение на сцената	Дейност		Оборудване
				учител	студенти
	Организационен етап		Организация на началото на часовете, формиране на способността да организират собствените си дейности (OK 2).	Поздравления. Проверка на готовността на публиката. Отбелязва в дневника отсъстващите ученици.	Ръководителят извиква отсъстващите ученици. Студентите коригират външния вид, подготвят работни места.	Журнал, тетрадки за реферати.
	Контрол на знанията по предходната тема		Оценка на нивото на формиране на знания по предходната тема. Развитие на компетентна реч на учениците, самоконтрол на техните знания.	Инструктира и провежда контрол на знанията.	Повторете домашното, отговорете устно.	Въпроси за устна анкета. Приложение 1.
	Мотивационен етап и целеполагане		Развитие на интерес към бъдещата професия, разбиране на същността и социалната значимост (GC 1), определяне на приоритети в изучаването на темата.	Обяснява на учениците важността на изучаването на тази тема, изразява целите на урока.	Слушат, задават въпроси, записват нова тема в тетрадка.	Методическа разработка на комбиниран урок, мултимедийна презентация.
	Декларация на основна информация		Формиране на знания, разбиране на същността и социалната значимост на бъдещата им професия (ОК 1), Формиране на представи за ролята и мястото на физиката в съвременната научна картина на света; разбиране на физическата същност на явленията, наблюдавани във Вселената чрез изучаване на концепцията за самоиндукция, индуктивност, самоиндукционна ЕМП, енергия на магнитното поле; да насърчи формирането на способността за овладяване на фундаментални физически понятия, уверено използване на физическа терминология и символи.	Представя нов материал, демонстрира презентация.	Слушайте, четете материал на слайдове, записвайте.	Методическа разработка (изходен материал), мултимедийно оборудване, мултимедийна презентация.
	Изпълнение на задачи за затвърдяване на знанията		Затвърдяване, систематизиране, обобщаване на нови знания. Развийте умения за решаване на проблеми. Организация на собствените дейности, избор на типични методи и методи за решаване на проблеми, оценка на тяхното изпълнение (ОК2).	Инструктира и контролира изпълнението на задачите, обсъжда правилността на отговорите, отговаря на въпроси на учениците.	Изпълнявайте задачи, слушайте правилните отговори след завършване, правете корекции, задавайте въпроси.
	Предварителен контрол на нови знания		Оценка на ефективността на урока и идентифициране на недостатъци в новите знания.	Инструктира и контролира.	Отговорете устно на въпроси.	Въпроси за предварителен контрол на знанията. Приложение 3
	Финален контрол. Взаимна проверка		Консолидиране на материала, формиране на способността да се правят изводи, обобщават. Формиране на умение за работа в екип (ОК6). Проследяване на усвояването на знанията и уменията на учениците.	Контролира напредъка на работата. Контролира взаимната проверка, разяснява критериите за оценка.	Работа в малки групи, решаване на задачи по модел (писмено). Предоставят изпълнената задача, сравняват отговорите със стандартите, поставят оценки.	контролен материал. Приложение 4 Презентационен слайд с примерни отговори и критерии за оценка.
	Обобщаване на урока		Развитие на емоционална стабилност, дисциплина, обективност в оценката на собствените действия, способност за работа в екип и екип (ОК6).	Оценява работата на групата като цяло. Съобщава оценки, мотивира учениците, откроява най-подготвените.	Слушайте, участвайте в дискусията, задавайте въпроси.	Групов дневник.
	Задача за самостоятелна извънаудиторна работа на студентите			Дава задача за самостоятелна извънаудиторна работа на учениците, инструктира за правилно изпълнение, критерии за оценка.	Запишете задачата.	Презентационен слайд с домашна работа.

СУРОВ МАТЕРИАЛ

План за представяне на учебен материал по темата

„Самоиндукция. Индуктивност. ЕМП на самоиндукция. Енергия на магнитното поле.

Самоиндукция.

Индуктивност.

ЕМП на самоиндукция.

Енергията на магнитното поле.

1. Самоиндукция- феноменът на възникване на индукционна ЕМП в проводяща верига, когато силата на тока се променя в нея. Получената ЕДС се нарича ЕМП на самоиндукция.

Проява на феномена на самоиндукцията.

Затваряне на веригата.При затваряне на верига токът се увеличава, което предизвиква увеличаване на магнитния поток в намотката, възниква вихрово електрическо поле, насочено срещу тока, т.е. в намотката се появява ЕМП на самоиндукция, която предотвратява нарастването на тока във веригата (вихровото поле забавя електроните).

В резултат на това L1 светва по-късноотколкото L2.

Отваряне на веригата.

При отваряне на електрическата верига токът намалява, има намаляване на магнитния поток в намотката, появява се вихрово електрическо поле, насочено като ток (с тенденция да поддържа същата сила на тока), т.е. В бобината се появява самоиндуктивна емф, която поддържа тока във веригата. В резултат на това L мига ярко, когато е изключен.

2. Индуктивност, или коефициент на самоиндукция - параметър на електрическа верига, който определя ЕМП на самоиндукция, индуцирана във веригата, когато протичащият през нея ток се промени и (и) неговата деформация. Терминът "индуктивност" също се отнася до самоиндукционна бобина, която определя индуктивните свойства на веригата.

Индуктивност- физическо количество, числено равно на ЕМП на самоиндукция, която възниква във веригата, когато силата на тока се промени с 1 A за 1 s.

Ф - магнитен поток през веригата, I - сила на тока във веригата.

SI единица за индуктивност Хенри(H): [L] = [ ] = []= Hn; 1 Hn = 1
.

Индуктивността, подобно на капацитета, зависи от геометрията на проводника - неговия размер и форма, но не зависи от силата на тока в проводника. Освен това индуктивността зависи от магнитните свойства на средата, в която се намира проводникът.

Индуктивност на бобинатазависи от:

− брой завъртания,

− размери и форма на бобината;

− върху относителната магнитна проницаемост на средата (евентуално ядро).

Затварящи и отварящи токове.

При всяко включване и изключване на тока във веригата, т.нар екстратокове на самоиндукция (екстратокове на затваряне и отваряне),възникващи във веригата поради феномена на самоиндукция и предотвратяващи (според правилото на Ленц) увеличаването или намаляването на тока във веригата. Индуктивността характеризира инертността на веригата по отношение на промяната на тока в нея и може да се разглежда като електродинамичен аналог на масата на тялото в механиката, която е мярка за инерцията на тялото. В този случай силата на тока I играе ролята на скоростта на тялото.

3. ЕМП на самоиндукция.

самоиндукция - появата на индукционна ЕМП в проводяща верига, когато силата на тока се променя в нея. Индукционната едс възниква, когато магнитният поток се промени. Ако тази промяна е причинена от собствен ток, тогава се говори за ЕМП самоиндукция :

ε е =–
= -L ,

където Л- индуктивността на веригата или нейната коефициент на самоиндукция.

4. Енергия на магнитното поле на тока.

Намерете енергията, притежавана от електрическия ток в проводника. Съгласно закона за запазване на енергията, енергията на магнитното поле, създадено от тока, е равна на енергията, която източникът на ток (галванична клетка, генератор в електроцентрала и др.) трябва да изразходва, за да създаде ток. При прекъсване на тока тази енергия се освобождава под една или друга форма.

Нека разберем защо е необходимо да се изразходва енергия за създаване на ток, т.е. необходимо е да се извърши работа. Това се обяснява с факта, че когато веригата е затворена, когато токът започне да нараства, в проводника се появява вихрово електрическо поле, което действа срещу електрическото поле, което се създава в проводника поради източника на ток. За да стане токът равен на I, източникът на ток трябва да извърши работа срещу силите на вихровото поле. Тази работа отива за увеличаване на енергията на магнитното поле на тока.

Когато веригата се отвори, токът изчезва и вихровото поле извършва положителна работа. Енергията, съхранявана от тока, се освобождава. Това се открива чрез мощна искра, която възниква при отваряне на верига с голяма индуктивност.

Можете да напишете израз за енергията на тока I, протичащ през верига с индуктивност L (т.е. за енергията на магнитното поле на тока), въз основа на аналогията между инерцията и самоиндукцията, която беше спомената по-горе.

Ако самоиндукцията е подобна на инерцията, тогава индуктивността в процеса на създаване на ток трябва да играе същата роля като масата при увеличаване на скоростта на тялото в механиката. Ролята на скоростта на тялото в електродинамиката се играе от силата на тока I като количество, което характеризира движението на електрическите заряди.

Ако е така, тогава енергията на тока W m може да се счита за стойност, подобна на кинетичната енергия на тялото
в механиката и запишете като W m =
(**).

Именно този израз за енергията на тока се получава в резултат на изчисленията.

Енергията на тока (**) се изразява чрез геометричната характеристика на проводника L, а силата на тока в него I. Но същата енергия може да се изрази и чрез характеристиките на полето. Изчисленията показват, че енергийната плътност на магнитното поле (т.е. енергията на единица обем) е пропорционална на квадрата на магнитната индукция, точно както енергийната плътност на електрическото поле е пропорционална на квадрата на напрегнатостта на електрическото поле.

Магнитното поле, създадено от електрически ток, има енергия, която е право пропорционална на квадрата на силата на тока.

Основни формули:

Закон на Фарадей(по закона за електромагнитната индукция): ε = –
, където ΔФ е изменението на магнитния поток, Δt е интервалът от време, през който е настъпила тази промяна.

Феноменът на самоиндукцията ев това, че когато токът се промени във веригата, възниква ЕМП, който се противопоставя на тази промяна.

Магнитен поток Fпрез повърхността, ограничена от контура, е право пропорционална на силата на тока I във веригата: Ф \u003d LI,

където Л - коефициент на пропорционалност, наречен индуктивност.

ЕМП самоиндукциясе изразява чрез промяната в силата на тока във веригата ΔI по следната формула:

ε = -
=-L където Δt е времето, през което е настъпила тази промяна.

Енергия на магнитното поле W се изразява с формулата: W=

ПРИЛОЖЕНИЕ №1

КОНТРОЛ НА ЗНАНИЯТА ПО ПРЕДХОДНАТА ТЕМА (устен)

Правилото на Ленц. Вихрови течения. Електромагнитната теория на Максуел"

Правилото на Ленц.

Отговор: Фарадей експериментално установи, че когато магнитният поток се промени в проводяща верига, възниква индукционна ЕМП, равна на скоростта на промяна на магнитния поток през повърхността, ограничена от веригата, взета със знак минус:

Тази формула се нарича закон на Фарадей.

Опитът показва, че индукционният ток, възбуден в затворена верига при промяна на магнитния поток, винаги е насочен по такъв начин, че създаденото от него магнитно поле предотвратява промяната в магнитния поток, която причинява индукционния ток. Това твърдение, формулирано през 1833 г., се нарича правило на Ленц.

Ориз. 1 илюстрира правилото на Ленц на примера на неподвижна проводяща верига, която се намира в еднородно магнитно поле, чийто модул на индукция нараства с времето.

Правилото на Ленц отразява експерименталния факт, че и винаги имат противоположни знаци (знакът минус във формулата на Фарадей). Правилото на Ленц има дълбок физически смисъл - то изразява закона за запазване на енергията.

Правилото на Ленц (закон на Ленц)е установен от Е. X. Ленц през 1834 г. Той уточнява закона за електромагнитната индукция, открит през 1831 г. от М. Фарадей. Правилото на Ленц определя посоката на индукционния ток в затворена верига, когато се движи във външно магнитно поле.

Посоката на индукционния ток винаги е такава, че силите, изпитвани от него от страната на магнитното поле, се противопоставят на движението на веригата и магнитния поток, създаден от този ток Еазсе стреми да компенсира промените във външния магнитен поток Ед.

Законът на Ленц е израз на закона за запазване на енергията за електромагнитни явления. Наистина, когато затворена верига се движи в магнитно поле поради външни сили, е необходимо да се извърши известна работа срещу силите, произтичащи от взаимодействието на индуцирания ток с магнитното поле и насочени в посока, обратна на движението.

Правилото на Ленц е илюстрирано на фигурата:

Ако постоянен магнит се натисне в намотка, затворена към галванометър, индукционният ток в намотката ще има такава посока, че ще създаде магнитно поле с вектор В", насочен срещу вектора на индукция на магнитното поле AT, т.е. ще изтласка магнита извън намотката или ще предотврати движението му. При издърпване на магнита от намотката, напротив, полето, създадено от индуктивния ток, ще привлече намотката, т.е. отново ще предотврати нейното движение.

Опишете алгоритъма за прилагане на правилото на Ленц на практика.

Отговор:Да се ​​приложи правилото на Ленц за определяне на посоката на индуктивния ток аздвъв веригата трябва да следвате тези препоръки:

1. Задайте посоката на линиите на магнитна индукция на външното магнитно поле.

2. Разберете дали потокът на магнитна индукция на това поле се увеличава през повърхността, ограничена от контура ( ΔF 0), или намалява ( ΔF

3. Задайте посоката на линиите на магнитна индукция на магнитното поле на индукционния ток азаз. Тези линии трябва да бъдат насочени, според правилото на Ленц, противоположно на линиите if ΔF 0 и имат същата посока като тях, ако ΔF

4. Познавайки посоката на линиите на магнитна индукция, определете посоката на индукционния ток азаз, използвайки gimlet rule.

3. Какви са причините за изменението на магнитния поток (2 души отговарят).

Отговор:Промяна в магнитния поток, проникващ в затворена верига, може да възникне по две причини.

1. Магнитният поток се променя поради движението на веригата или нейните части в постоянно във времето магнитно поле. Такъв е случаят, когато проводници, а с тях и свободни носители на заряд, се движат в магнитно поле. Възникването на индукционната ЕМП се обяснява с действието на силата на Лоренц върху свободните заряди в движещи се проводници. Силата на Лоренц в този случай играе ролята на външна сила.

Помислете за пример за появата на индукционна ЕМП в правоъгълна верига, поставена в еднородно магнитно поле, перпендикулярно на равнината на веригата. Нека една от страните на контур с дължина l се плъзга по другите две страни със скорост (фиг. 2).

Силата на Лоренц действа върху свободните заряди в този участък от контура. Един от компонентите на тази сила, свързан със скоростта на пренасяне на зарядите, е насочен по протежение на проводника. Този компонент е показан на фиг. 1.20.3. Тя играе ролята на външна сила. Неговият модул е

Според дефиницията на ЕМП

В други неподвижни части на контура външната сила е нула. Съотношението за ind може да се даде позната форма. За времето Δt площта на контура се променя с ΔS = lυΔt. Изменението на магнитния поток през това време е равно на ΔΦ = BlυΔt. Следователно,

За да зададете знака във формулата, свързваща и, трябва да изберете посоката на нормалата и положителната посока на обхождане на контура, които са съгласувани една с друга според правилото на десния гимлет, както е направено на фиг. . 1.20.1 и 1.20.2. Ако това се направи, тогава е лесно да се стигне до формулата на Фарадей.

Ако съпротивлението на цялата верига е R, тогава през нея ще тече индуктивен ток, равен на. През времето Δt ще се отдели джаулова топлина върху съпротивлението R

Възниква въпросът откъде идва тази енергия, защото силата на Лоренц не върши работа! Този парадокс възникна, защото взехме предвид работата само на един компонент на силата на Лоренц. Когато индуктивен ток протича през проводник в магнитно поле, свободните заряди се влияят от друг компонент на силата на Лоренц, свързан с относителната скорост на зарядите по протежение на проводника. Този компонент е отговорен за появата на силата на ампера. За случая, показан на фиг. 1.20.3, модулът на силата на Ампер е равен на FA = I B l. Силата на Ампер е насочена към движението на проводника; следователно извършва отрицателна механична работа. През времето Δt тази работа Amex е равна на

Проводник, движещ се в магнитно поле, през което протича индукционен ток, изпитва магнитно спиране. Общата работа на силата на Лоренц е нула. Джаулова топлина се отделя във веригата или поради работата на външна сила, която поддържа скоростта на проводника непроменена, или поради намаляване на кинетичната енергия на проводника.

2. Втората причина за промяната на магнитния поток, проникващ във веригата, е промяната във времето на магнитното поле, когато веригата е неподвижна. В този случай възникването на индукционната ЕМП вече не може да се обясни с действието на силата на Лоренц. Електроните във фиксиран проводник могат да бъдат приведени в движение само от електрическо поле. Това електрическо поле се генерира от променящо се във времето магнитно поле. Работата на това поле при преместване на един положителен заряд по затворена верига е равна на индукционната ЕМП в неподвижен проводник. Следователно електрическото поле, генерирано от променящото се магнитно поле, не е потенциално. Нарича се вихрово електрическо поле. Идеята за вихрово електрическо поле е въведена във физиката от великия английски физик Джеймс Максуел през 1861 г.

4. Опишете възникването на електромагнитна индукция в неподвижни проводници.

Отговор: Явлението електромагнитна индукция в неподвижни проводници, което възниква при промяна на околното магнитно поле, също се описва с формулата на Фарадей. По този начин явленията на индукция в движещи се и неподвижни проводници протичат по същия начин, но физическата причина за възникването на индуктивния ток се оказва различна в тези два случая: в случай на движещи се проводници индукционната ЕМП се дължи на към силата на Лоренц; в случай на фиксирани проводници, индукционната ЕМП е следствие от действието върху свободните заряди на вихровото електрическо поле, което възниква при промяна на магнитното поле.

5. Опишете използването на вихрови токове, като използвате примера за работа на различни устройства.

Отговор:

В Русия.

В електродвигателя при преминаване на ток се появява въртящ момент

Първият електрически мотор е проектиран от Якоби (1836 г.).

Затворените токове, които възникват в непрекъснати проводими среди, се наричат ​​вихрови токове или Течения на Фукокръстени на френския учен, който ги открива. Токовете на Фуко могат да бъдат както вредни (в ядрата на трансформатори, въртящи се части на генератори и двигатели, токовете на Фуко причиняват безполезно нагряване), така и полезни (в индукционни пещи за топене на метали или готвене). В този случай проводящото тяло (метал или храна) всъщност играе ролята на сърцевина. Той е поставен вътре в намотка, през която преминава променлив ток с висока честота, генерирайки променливо магнитно поле вътре в намотката. И тогава законът за електромагнитната индукция "работи". Променливото магнитно поле предизвиква появата на индукционни токове на Фуко, които нагряват проводящото тяло.

6. Опишете основните положения на електромагнитната теория на Максуел.

Отговор:Теорията на Максуел е последователна теория за едно електромагнитно поле, което се създава от произволна система от електрически заряди и токове. В теорията на Максуел се решава основният проблем на електродинамиката: според дадено разпределение на зарядите и токовете се изчисляват характеристиките на създаваните от тях електрически и магнитни полета. Теорията на Максуел е обобщение на най-важните закони, описващи електрическите и магнитните явления: теоремата на Гаус, закона за пълния ток, закона за електромагнитната индукция.

Тази теория не разглежда вътрешния механизъм на явленията, възникващи в околната среда и причиняващи появата на електрически и магнитни полета. Средата се описва с помощта на три величини, които определят нейните електрически и магнитни свойства: относителна диелектрична проницаемост, относителна магнитна проницаемост и електрическа проводимост.

Разглеждат се макроскопични полета, които се създават от макроскопични заряди и токове, концентрирани в обеми, много по-големи обеми от атоми и молекули. Разстоянията от източниците на полета до разглежданите точки в пространството са много по-големи от линейните размери на атомите и молекулите. Следователно макроскопичните полета се променят осезаемо само на разстояния, много по-големи от размерите на атомите.

Макроскопичните заряди и токове са набори от микроскопични заряди и токове, които създават свои собствени електрически и магнитни микрополета. Тези микрополета непрекъснато се променят във времето във всяка точка на пространството. Макроскопичните полета са осреднени микрополета.

Теорията на Максуел е теория за действието на къси разстояния, според която електрическите и магнитните взаимодействия се осъществяват с помощта на електромагнитно поле и се разпространяват с крайна скорост, равна на скоростта на светлината в дадена среда.

Критерии за оценка:

Оценка "5" -ученикът даде пълен подробен отговор на поставения въпрос и отговори на допълнителен въпрос;

Оценка "4" -ученикът даде пълен подробен отговор на поставения въпрос, но не отговори на допълнителния въпрос;

Степен "3" -ученикът е дал непълен отговор на зададения въпрос и не е могъл да отговори на допълнителния въпрос;

Оценка "2" - без отговорна поставения въпрос.

ПРИЛОЖЕНИЕ №2

ЗАДАЧИ ЗА ЗАТВЪРЖДАВАНЕ И СИСТЕМАТИЗИРАНЕ НА НОВИТЕ ЗНАНИЯ(писмено, без оценка)

Физика 11 Многостепенна самостоятелна и контролна работа А. Кирик стр. 10 средно ниво № 1-6.

Примерни отговори на задачи за затвърдяване и систематизиране

Ниво /No.
Средно ниво

ПРИЛОЖЕНИЕ №3

ЗАДАЧИ ЗА ПРЕДВАРИТЕЛНА КОНТРОЛ НА ЗНАНИЯТА

(Устно, не се оценява. Примерни отговори на въпроси за предварителен контрол на знанията се съдържат в изходния материал)

Дефинирайте самоиндукцията.

Опишете възникването на това явление.

Формулирайте определението за индуктивност.

Каква е мерната единица за индуктивност?

От какви параметри зависи тази стойност?

Каква е формулата за изчисляване на енергията на магнитно поле?

ПРИЛОЖЕНИЕ №4

КОНТРОЛЕН МАТЕРИАЛ (писмено)

Тест

Какво явление се нарича самоиндукция?

А) феноменът на възникване на индукционна ЕМП в проводяща верига

Б) физическо количество, числено равно на ЕМП на самоиндукция

В) феноменът на възникване на ЕМП на индукция в проводяща верига, когато силата на тока се променя в нея

Г) феноменът на възникване на електрически ток в проводяща верига

Каква е стойността на индуктивността?

А) потокът на магнитна индукция през повърхност, ограничена от контур

Б) физическо количество, числено равно на ЕМП на самоиндукция, която възниква във веригата, когато силата на тока се промени с 1 A за 1 s.

В) физическо количество, числено равно на ЕМП на самоиндукция

3. Как се нарича мерната единица за магнитна индуктивност?

4. Каква е формулата за изчисляване на енергията на магнитно поле?

А) W=

B) ε = –
,

Как ще се промени енергията на магнитното поле, ако токът във веригата се удвои?

А) няма да се промени

Б) удвоени

Б) ще се увеличи 4 пъти

Как ще се промени енергията на магнитното поле, ако индуктивността на веригата се удвои?

А) ще намалее 4 пъти

Б) ще се удвои

Б) няма да се промени

Г) удвоени

Примерни отговори на задачите от контролния материал:

Номер на работа

Критерии за оценка:

за 4 верни отговора - "3" точки;

за 5 верни отговора - "4" точки;

за 6 верни отговора - "5" точки.

ЗАДАЧА ЗА САМОСТОЯТЕЛНА ИЗВЪНКЛАДНА РАБОТА НА УЧЕНИЦИТЕ

Цел:Определете количеството информация за самостоятелната работа на студента, обърнете внимание на важни точки.

Време за изпълнение на задачата: 45 минути.

G. Ya. Myakishev, B. B. Bukhovtsev, N. N. Sotsky, Phys. 11 клас. Учебник за учебни заведения (с приложение на електронен носител). Основни и профилни нива - М .: Образование, 2011, стр. 43-48, параграфи 15-17 прочетете, научете конспекта; с. 50 пр. 2(4).

Критерии за оценка:

студентът е научил конспекта - "3" точки;

ученикът прочете параграфите и научи конспекта, владее информацията от учебника - "4" точки;

ученикът е научил конспекта, владее информацията от учебника, изпълнил е задачата - "5" точки.

СПИСЪК НА ИЗПОЛЗВАНИТЕ ИЗТОЧНИЦИ

Инфо-урок Разработка на открит урок

Индуктивност
Единица за индуктивност
самоиндукция
Енергия на магнитното поле

Индуктивност.Електрическият ток, преминаващ през проводник, създава магнитно поле около него. магнитен поток Епрез веригата от този проводник е пропорционална на модула на индукцията на магнитното поле вътре във веригата, а индукцията на магнитното поле от своя страна е пропорционална на силата на тока в проводника. Следователно, магнитният поток през веригата е право пропорционален на силата на тока във веригата:

Ф = LI. (55.1)

Фактор на пропорционалност Лмежду силата на тока азв контур и магнитен поток Егенериран от този ток се нарича индуктивност.Индуктивността зависи от размера и формата на проводника, от магнитните свойства на средата, в която се намира проводникът.

Единица за индуктивност.Взета е единицата индуктивност в международната система Хенри(GN). Тази единица се определя въз основа на формула (55.1):

Индуктивността на веригата е 1 H, ако при постоянен ток от 1 A ​​магнитният поток през веригата е 1 Wb:

Самоиндукция.Когато силата на тока в намотката се промени, магнитният поток, създаден от този ток, се променя. Промяната в магнитния поток, проникващ в намотката, трябва да доведе до появата на индукционна едс в намотката. Феноменът на възникване на индукционна ЕМП в електрическа верига в резултат на промяна на силата на тока в тази верига се нарича самоиндукция.
В съответствие с правилото на Ленц, ЕМП на самоиндукция предотвратява увеличаването на силата на тока, когато веригата е включена, и намаляването на силата на тока, когато веригата е изключена.
Явлението самоиндукция може да се наблюдава чрез сглобяване на електрическа верига от намотка с голяма индуктивност, резистор, две еднакви лампи с нажежаема жичка и източник на ток (фиг. 197).

Резисторът трябва да има същото електрическо съпротивление като проводника на бобината. Опитът показва, че когато веригата е затворена, електрическа лампа, свързана последователно с намотка, светва малко по-късно от лампа, свързана последователно с резистор. Увеличаването на тока във веригата на намотката при затваряне се предотвратява от ЕМП на самоиндукция, която възниква при увеличаване на магнитния поток в намотката. Когато източникът на захранване е изключен, и двете лампи мигат. В този случай токът във веригата се поддържа от ЕМП на самоиндукция, която възниква, когато магнитният поток в намотката намалява.
ЕМП на самоиндукция, възникваща в намотка с индуктивност Л, според закона за електромагнитната индукция е равно на

ЕМП на самоиндукция е право пропорционална на индуктивността на бобината и скоростта на промяна на силата на тока в бобината.
Използвайки израз (55.3), можем да дадем втората дефиниция на единицата индуктивност: елемент от електрическа верига има индуктивност 1 H, ако при равномерна промяна на силата на тока във веригата с 1 A за 1 s , в него възниква ЕМП на самоиндукция от 1 V.

Енергията на магнитното поле.Когато индукторът е изключен от източника на ток, лампа с нажежаема жичка, свързана паралелно с намотката, дава кратко мигане. Токът във веригата възниква под действието на ЕМП на самоиндукция. Източникът на енергия, освободена в този случай в електрическата верига, е магнитното поле на намотката.
Енергията на магнитното поле на индуктор може да се изчисли по следния начин. За да опростите изчислението, разгледайте случая, когато след като бобината е изключена от източника, токът във веригата намалява с времето според линейния закон. В този случай ЕМП на самоиндукция има постоянна стойност, равна на

където T- интервалът от време, през който токът във веригата намалява от първоначалната стойност аздо 0.
По време на Tс линейно намаляване на силата на тока от аздо 0 във веригата преминава електрически заряд:

така че работата, извършена от електрическия ток, е

Тази работа се извършва благодарение на енергията на магнитното поле на намотката.
Енергията на магнитното поле на индуктор е равна на половината от произведението на неговата индуктивност и квадрата на тока в него:

(Въз основа на материалите на ръководството "Физика - справочни материали" Кабардин О.Ф.)

План – конспект на урока

« самоиндукция . И индуктивност . Енергия на магнитното поле текущ"

Завършен от студент 5 курс

група FM-112

редовно обучение

физическо и математическо образование

Кежутина Олга Владиславовна

Дата: 23.09.16г

Владимир 2016 г

Тема на урока: самоиндукция . И индуктивност .

клас: "11б"

Тип урок : учебен урок.

Тип урок: урок-лекция.

Цел : формират идеята, че промяната в силата на тока в проводник създава вихрова вълна, която може или да ускори, или да забави движещите се електрони; формират представа за енергията, която има електрическият ток в проводник и енергията на магнитното поле, създадено от ток.

Задачи:

Образователни: Повторете знанията на учениците за явлението електромагнитна индукция, задълбочете ги; на тази основа да се изследва явлението самоиндукция. Научете се да използвате закона за електромагнитната индукция, за да обяснявате явления.Въведете формула за изчисляване на енергията на магнитното поле на тока и концепцията за електромагнитно поле.

Образователни: Да култивира интерес към темата, усърдие и способност за внимателна оценка на отговорите на другарите, способност за работа колективно и по двойки.

Разработване: Развитието на физическото мислене на учениците, разширяването на концептуалния апарат на учениците, формирането на умения за анализиране на информация, правене на изводи от наблюдения и експерименти.

Оборудване:

По време на часовете:

организационен етап.

11.20 – 11.21

Здравейте момчета, седнете.

Учениците се подготвят за урока.

Актуализация на знанията.

11.22-11.28

Проверка на домашните, ако учениците имат въпроси, ние ги подреждаме.

Предна анкета:

Какво поле се нарича вихрово електрическо поле?

Какъв е източникът на вихровото поле?

Какво представляват теченията на Фуко? Дайте примери за тяхното използване.

Какво определя ЕМП на индукция, която възниква в проводник, който се движи в променливо във времето магнитно поле?

Учениците проверяват домашната си работа и отговарят на следните въпроси:

Полето, което генерирапроменящо се във времето магнитно поле.

Променящо се във времето магнитно поле.

Индукционни токове, достигащи голяма числена стойност в масивни проводници, поради факта, че тяхното съпротивление е малко.

За скоростта на проводника в еднородно магнитно поле.

Примерни водещи въпроси:

4. Запомнете формулата, чрез която можете да намерите ЕМП на индукция в движещи се проводници.

мотивационен етап.

11.29-11.31

Основите на електродинамиката са положени от Ампер през 1820 г. Работата на Ампер вдъхнови много инженери да проектират различни технически устройства, като електродвигател (дизайнер B.S. Jacobi), телеграф (S. Morse), електромагнит, който е проектиран от известния американски учен Хенри.

Джоузеф Хенри стана известен благодарение на създаването на серия от уникални мощни електромагнити с повдигаща сила от 30 до 1500 kg със собствено тегло от 10 kg на магнита. Създавайки различни електромагнити, през 1832 г. ученият открива ново явление в електромагнетизма - явлението самоиндукция. Този урок е посветен на това явление.

Напишете темата на дъската: " самоиндукция . И индуктивност . Енергията на тока на магнитното поле ».

Учене на нов материал.

11.32-11.45

Хенри изобретява плоски намотки от медна лента, с които постига силови ефекти, които са по-изразени, отколкото с телени соленоиди. Ученият забеляза, че когато във веригата има мощна намотка, токът в тази верига достига максималната си стойност много по-бавно, отколкото без намотка.

Опит: Фигурата показва електрическата верига на експерименталната установка, въз основа на която е възможно да се демонстрира явлението самоиндукция. Електрическата верига се състои от две паралелно свързани електрически крушки, свързани чрез ключ към източник на постоянен ток. Бобина е свързана последователно с една от крушките. След затваряне на веригата се вижда, че крушката, която е свързана последователно с бобината, свети по-бавно от втората крушка.

Когато източникът е изключен, електрическата крушка, свързана последователно с бобината, изгасва по-бавно от втората крушка.

Помислете за процесите, протичащи в тази верига, когато ключът е затворен и отворен.

1. Затваряне на ключа.

Във веригата има проводяща верига. Нека токът в тази намотка тече обратно на часовниковата стрелка. Тогава магнитното поле ще бъде насочено нагоре.

Така бобината е в пространството на собственото си магнитно поле. С увеличаване на тока бобината ще бъде в пространството на променящо се магнитно поле на собствения си ток. Ако токът се увеличи, тогава магнитният поток, създаден от този ток, също се увеличава. Както знаете, с увеличаване на магнитния поток, проникващ в равнината на веригата, в тази верига възниква електродвижеща сила на индукция и в резултат на това индукционен ток. Съгласно правилото на Ленц този ток ще бъде насочен по такъв начин, че неговото магнитно поле предотвратява промяната в магнитния поток, проникващ в равнината на веригата.

Това означава, че за бобината, разгледана на фигура 4, индуктивният ток трябва да бъде насочен по посока на часовниковата стрелка, като по този начин се предотвратява увеличаването на собствения ток на бобината. Следователно, когато ключът е затворен, токът във веригата не се увеличава моментално, поради факта, че в тази верига се появява спирачен индукционен ток, насочен в обратна посока.

2. Отваряне на ключа.

Когато ключът се отвори, токът във веригата намалява, което води до намаляване на магнитния поток през равнината на намотката. Намаляването на магнитния поток води до появата на ЕМП на индукция и индукционен ток. В този случай индукционният ток е насочен в същата посока като собствения ток на контура. Това води до по-бавно намаляване на собствения ток.

Заключение: когато токът в проводника се промени, в същия проводник възниква електромагнитна индукция, която генерира индукционен ток, насочен по такъв начин, че да предотврати всяка промяна във вътрешния ток в проводника. Това е същността на явлението самоиндукция. Самоиндукцията е специален случай на електромагнитна индукция.

самоиндукция - това е феноменът на възникване на електромагнитна индукция в проводник, когато силата на тока, протичащ през този проводник, се променя.

Индуктивност. Модулът на вектора на индукция B на магнитното поле, създадено от тока, е пропорционален на силата на тока. Тъй като магнитният поток Ф е пропорционален на B, тогава Ф ~ V ~ I.

Следователно може да се твърди, че

F \u003d LI,

където L е коефициентът на пропорционалност между тока в проводимата верига и магнитния поток.

Стойността L се нарича индуктивност на веригата или нейният коефициент на самоиндукция.

Използвайки закона за електромагнитната индукция и получения израз, получаваме равенството

От формулата следва, чеиндуктивността е физична величина, числено равна на ЕМП на самоиндукция, която възниква във веригата, когато силата на тока в нея се промени с 1 A за 1 s.

Индуктивността, подобно на електрическия капацитет, зависи от геометрични фактори: размера на проводника и неговата форма, но не зависи пряко от силата на тока в проводника. Освен от геометрията на проводника, индуктивността зависи от магнитните свойства на средата, в която се намира проводникът.

Очевидно индуктивността на един проводник е по-малка от тази на намотка (соленоид), състояща се от N еднакви навивки, тъй като магнитният поток на намотката се увеличава N пъти.

SI единицата за индуктивност се нарича хенри (означава се H). Индуктивността на проводника е 1 H, ако в него, с равномерна промяна на силата на тока от 1 A ​​за 1 s, възниква ЕМП на самоиндукция от 1 V:

Човек всеки ден се сблъсква с феномена на самоиндукцията. Всеки път, когато включим или изключим светлината, ние затваряме или отваряме веригата, като същевременно възбуждаме индукционни токове. Понякога тези токове могат да достигнат толкова високи стойности, че вътре в превключвателя прескача искра, която можем да видим.

Аналогия между самоиндукция и инерция. Феноменът на самоиндукцията е подобен на феномена на инерцията в механиката. И така, инерцията води до факта, че под действието на сила тялото не придобива моментално определена скорост, а постепенно. Тялото не може да бъде забавено незабавно, независимо колко голяма е спирачната сила. По същия начин, поради самоиндукция, когато веригата е затворена, силата на тока не придобива веднага определена стойност, но се увеличава постепенно. Изключвайки източника, ние не спираме тока веднага. Самоиндукцията го поддържа известно време, въпреки съпротивлението на веригата.

За да се създаде електрически ток, а оттам и неговото магнитно поле, трябва да се извърши работа срещу силите на вихровото електрическо поле. Тази работа (според закона за запазване на енергията) е равна на енергията на електрическия ток или на енергията на магнитното поле на тока.

Запишете израза за енергията на токааз, протичащи през веригата с индуктивностЛ, т. е. за енергията на магнитното поле на тока е възможно въз основа на аналогията между инерция и самоиндукция.

Ако самоиндукцията е аналогична на инерцията, тогава индуктивността играе същата роля в процеса на създаване на ток, както масата в механиката, когато скоростта се увеличава. Ролята на скоростта на тялото в електродинамиката играе силата на тока като величина, която характеризира движението на електрическите заряди.

Тогава енергията на тока може да се счита за стойността на подобна кинетична енергия в механиката:

Енергията на магнитното поле на тока.

Отговаряйте на въпроси, участвайте в дискусии, правете заключения, правете бележки в тетрадки.

Затвърдяване на изучения материал

11.46-11.56

Предлага за решаване на проблема:

Решавайте проблеми на дъската и на полето.

Обобщаване. Домашна работа.

11.57-11.58

Маркиране и обосновка. Писане и обсъждане на домашни.

D/Z: §14-16, № 932, 934, 938.

Запишете домашното

Отражение

11.59-12.00

Организира се разговор с цел разбиране на участниците в урока за собствените им действия по време на урока.

Въпроси:

1. Какво ново научихте за себе си в урока?

2. Ясен ли беше материалът на урока?

3. Хареса ли ви урокът?

Участвайте в разговора

№931. Каква е индуктивността на веригата, ако при сила на тока 5 A в нея възниква магнитен поток 0,5 mWb?

№933. Намерете индуктивността на проводника, в който при равномерна промяна на силата на тока от 2 A за 0,25 s се възбужда ЕМП на самоиндукция от 20 mV.

№937. В намотка с индуктивност 0,6 H силата на тока е 20 A. Каква е енергията на магнитното поле на тази намотка? Как ще се промени енергията на полето, ако токът се намали наполовина?

№939. Намерете енергията на магнитното поле на соленоида, в който при ток от 10 A възниква магнитен поток от 0,5 Wb.

№932. Какъв магнитен поток възниква във верига с индуктивност 0,2 mH при сила на тока 10 A?

№934. Каква ЕМП на самоиндукция се възбужда в намотката на електромагнит с индуктивност 0,4 H с равномерна промяна на силата на тока в него с 5 A за 0,02 s?

№938. Каква трябва да бъде силата на тока в намотката на индуктора с индуктивност 0,5 Gn, така че енергията на полето да е равна на 1 J?