Fenomena aruhan diri ialah induktansi tenaga medan magnet. Medan elektrik pusaran

Arus elektrik yang melalui litar mencipta medan magnet di sekelilingnya. Fluks magnet Φ melalui litar konduktor ini (ia dipanggil fluks magnet sendiri) adalah berkadar dengan modulus aruhan B bagi medan magnet di dalam litar \(\kiri(\Phi \sim B \kanan)\), dan aruhan medan magnet pula adalah berkadar dengan kekuatan semasa dalam litar \ (\kiri(B\sim I \kanan)\ ).

Oleh itu, fluks magnet intrinsik adalah berkadar terus dengan arus dalam litar \(\left(\Phi \sim I \right)\). Kebergantungan ini boleh diwakili secara matematik seperti berikut:

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

di mana L ialah pekali perkadaran, yang dipanggil kearuhan gelung.

Kearuhan gelung- kuantiti fizik skalar secara berangka sama dengan nisbah fluks magnetnya sendiri yang menembusi litar kepada kekuatan semasa di dalamnya:

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

Unit SI untuk induktansi ialah henry (H):

1 H = 1 Wb / (1 A).

Kearuhan litar ialah 1 H jika, dengan arus terus 1 A, fluks magnet melalui litar ialah 1 Wb.

Kearuhan litar bergantung pada saiz dan bentuk litar, pada sifat magnetik medium di mana litar terletak, tetapi tidak bergantung kepada kekuatan arus dalam konduktor. Jadi, induktansi solenoid boleh dikira dengan formula

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

Di mana μ ialah kebolehtelapan magnet teras, μ 0 ialah pemalar magnet, N- bilangan lilitan solenoid, S- kawasan gegelung, l ialah panjang solenoid.

Dengan bentuk dan dimensi litar tetap tidak berubah, fluks magnet intrinsik melalui litar ini hanya boleh berubah apabila kekuatan arus di dalamnya berubah, i.e.

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

Fenomena induksi diri

Jika arus terus mengalir dalam litar, maka medan magnet malar wujud di sekeliling litar, dan fluks magnet sendiri yang menembusi litar tidak berubah dari semasa ke semasa.

Sekiranya arus yang mengalir dalam litar berubah mengikut masa, maka fluks magnetik yang berubah secara bersamaan, dan, mengikut undang-undang aruhan elektromagnet, mencipta EMF dalam litar.

Kejadian EMF aruhan dalam litar, yang disebabkan oleh perubahan dalam kekuatan semasa dalam litar ini, dipanggil fenomena induksi kendiri. Induksi kendiri ditemui oleh ahli fizik Amerika J. Henry pada tahun 1832.

EMF muncul pada masa yang sama - EMF aruhan diri E si . EMF aruhan kendiri mencipta arus aruhan kendiri dalam litar saya si.

Arah arus aruhan sendiri ditentukan oleh peraturan Lenz: arus aruhan diri sentiasa diarahkan sedemikian rupa sehingga ia menentang perubahan arus utama. Sekiranya arus utama meningkat, maka arus aruhan diri diarahkan terhadap arah arus utama, jika ia berkurangan, maka arah arus utama dan arus aruhan sendiri bertepatan.

Menggunakan hukum aruhan elektromagnet untuk litar dengan kearuhan L dan persamaan (1), kita memperoleh ungkapan untuk EMF aruhan diri:

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

Emf aruhan sendiri adalah berkadar terus dengan kadar perubahan dalam kekuatan semasa dalam litar, diambil dengan tanda yang bertentangan. Formula ini hanya boleh digunakan dengan perubahan seragam dalam kekuatan semasa. Dengan peningkatan arus (Δ saya> 0), EMF negatif (E si< 0), т.е. индукционный ток направлен в противоположную сторону тока источника. При уменьшении тока (Δsaya < 0), ЭДС положительная (E si >0), iaitu arus aruhan diarahkan ke arah yang sama dengan arus punca.

Daripada formula yang terhasil ia mengikuti itu

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

Kearuhan- ini ialah kuantiti fizik secara berangka sama dengan EMF aruhan diri yang berlaku dalam litar apabila kekuatan arus berubah sebanyak 1 A dalam 1 saat.

Fenomena induksi kendiri boleh diperhatikan dalam eksperimen mudah. Rajah 1 menunjukkan gambar rajah sambungan selari dua lampu yang serupa. Salah satunya disambungkan ke sumber melalui perintang R, dan satu lagi bersiri dengan gegelung L. Apabila kunci ditutup, lampu pertama berkelip hampir serta-merta, dan yang kedua - dengan kelewatan yang ketara. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa dalam bahagian litar dengan lampu 1 tidak ada induktansi, jadi tidak akan ada arus aruhan sendiri, dan arus dalam lampu ini hampir serta-merta mencapai nilai maksimumnya. Di kawasan dengan lampu 2 apabila arus dalam litar meningkat (dari sifar ke maksimum), arus aruhan sendiri muncul saya si, yang menghalang peningkatan pesat arus dalam lampu. Rajah 2 menunjukkan graf anggaran perubahan arus dalam lampu 2 apabila litar ditutup.

Apabila kunci dibuka, arus dalam lampu 2 juga akan mereput secara perlahan (Rajah 3, a). Jika kearuhan gegelung cukup besar, maka sejurus selepas membuka kunci, walaupun sedikit peningkatan arus adalah mungkin (lampu 2 berkelip lebih kuat), dan hanya kemudian arus mula berkurangan (Rajah 3, b).

nasi. 3

Fenomena aruhan kendiri mencipta percikan pada titik di mana litar terbuka. Sekiranya terdapat elektromagnet yang kuat dalam litar, maka percikan api boleh masuk ke dalam nyahcas arka dan merosakkan suis. Untuk membuka litar sedemikian di loji kuasa, suis khas digunakan.

Tenaga medan magnet

Tenaga medan magnet litar induktor L dengan arus saya

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

Oleh kerana \(~\Phi = L \cdot I\), maka tenaga medan magnet arus (gegelung) boleh dikira dengan mengetahui mana-mana dua daripada tiga nilai ( Φ, L, I):

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

Tenaga medan magnet yang terkandung dalam isipadu unit ruang yang diduduki oleh medan itu dipanggil ketumpatan tenaga isipadu medan magnet:

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

*Terbitan formula

1 kesimpulan.

Mari kita sambungkan litar pengalir dengan induktansi kepada punca arus L. Biarkan arus meningkat secara seragam daripada sifar kepada nilai tertentu dalam selang masa yang singkat Δt saya (Δ saya = saya). EMF induksi diri akan sama dengan

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

Untuk tempoh masa tertentu Δ t cas dipindahkan melalui litar

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

di mana \(\left \langle I \right \rangle = \dfrac(I)(2)\) ialah nilai purata arus sepanjang masa Δ t dengan peningkatan seragam dari sifar kepada saya.

Arus dalam litar dengan kearuhan L mencapai nilainya bukan serta-merta, tetapi dalam beberapa selang masa terhingga Δ t. Dalam kes ini, EMF induksi diri E si timbul dalam litar, yang menghalang peningkatan kekuatan semasa. Akibatnya, sumber semasa, apabila ditutup, berfungsi terhadap EMF aruhan diri, i.e.

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

Kerja yang dibelanjakan oleh sumber untuk mencipta arus dalam litar (tidak termasuk kehilangan haba) menentukan tenaga medan magnet yang disimpan oleh litar pembawa arus. sebab tu

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

2 kesimpulan.

Jika medan magnet dicipta oleh arus yang mengalir dalam solenoid, maka kearuhan dan modulus aruhan medan magnet bagi gegelung adalah sama.

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

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

Menggantikan ungkapan yang diperolehi ke dalam formula untuk tenaga medan magnet, kami memperoleh

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

Oleh kerana \(~S \cdot l = V\) ialah isipadu gegelung, ketumpatan tenaga medan magnet ialah

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

di mana DALAM- modulus aruhan medan magnet, μ - kebolehtelapan magnet medium, μ 0 - pemalar magnet.

kesusasteraan

Aksenovich L. A. Fizik di sekolah menengah: Teori. Tugasan. Ujian: Proc. elaun untuk institusi menyediakan am. persekitaran, pendidikan / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 351-355, 432-434.
Zhilko V.V. Fizik: buku teks. elaun untuk darjah 11. pendidikan umum institusi dengan bahasa Rusia. lang. Pendidikan dengan tempoh pengajian 12 tahun (peringkat asas dan lanjutan) / V.V. Zhilko, L.G. Markovich. - Mn.: Nar. asveta, 2008. - S. 183-188.
Myakishev, G.Ya. Fizik: Elektrodinamik. 10-11 sel. : pengajian. untuk kajian mendalam fizik / G.Ya. Myakishev, A.3. Sinyakov, V.A. Slobodskov. - M.: Bustard, 2005. - S. 417-424.

« Fizik - Darjah 11"

Induksi kendiri.

Jika arus ulang alik mengalir melalui gegelung, maka:
fluks magnet yang menembusi gegelung berubah mengikut masa,
dan emf aruhan berlaku dalam gegelung.
Fenomena ini dipanggil induksi kendiri.

Mengikut peraturan Lenz, apabila arus meningkat, keamatan medan elektrik pusar diarahkan melawan arus, i.e. medan pusaran menghalang arus daripada naik.
Apabila arus berkurangan, keamatan medan elektrik vorteks dan arus diarahkan dengan cara yang sama, iaitu medan vorteks mengekalkan arus.

Fenomena aruhan diri adalah serupa dengan fenomena inersia dalam mekanik.

Dalam mekanik:
Inersia membawa kepada fakta bahawa di bawah tindakan daya badan memperoleh kelajuan tertentu secara beransur-ansur.
Badan tidak boleh diperlahankan serta-merta, tidak kira betapa hebatnya daya brek.

Dalam elektrodinamik:
Apabila litar ditutup kerana aruhan kendiri, kekuatan arus meningkat secara beransur-ansur.
Apabila litar dibuka, aruhan kendiri mengekalkan arus untuk beberapa lama, walaupun rintangan litar.

Fenomena aruhan kendiri memainkan peranan yang sangat penting dalam kejuruteraan elektrik dan radio.

Tenaga arus medan magnet

Mengikut undang-undang pemuliharaan tenaga tenaga medan magnet, dicipta oleh arus, adalah sama dengan tenaga yang sumber semasa (contohnya, sel galvanik) mesti keluarkan untuk mencipta arus.
Apabila litar dibuka, tenaga ini ditukar kepada bentuk tenaga lain.

Apabila menutup arus litar bertambah.
Medan elektrik pusaran muncul dalam konduktor, bertindak terhadap medan elektrik yang dicipta oleh sumber arus.
Agar arus menjadi sama dengan I, sumber arus mesti melakukan kerja melawan daya medan vorteks.
Kerja ini pergi untuk meningkatkan tenaga medan magnet semasa.

Apabila membuka arus litar hilang.
Medan pusaran melakukan kerja positif.
Tenaga yang disimpan oleh arus dibebaskan.
Ini didedahkan, sebagai contoh, oleh percikan kuat yang berlaku apabila litar dengan induktansi besar dibuka.

Tenaga medan magnet yang dicipta oleh arus yang melalui bahagian litar dengan kearuhan L ditentukan oleh formula

Medan magnet yang dicipta oleh arus elektrik mempunyai tenaga yang berkadar terus dengan kuasa dua kekuatan arus.

Ketumpatan tenaga medan magnet (iaitu, tenaga per unit isipadu) adalah berkadar dengan kuasa dua aruhan magnet: w m ~ B 2,
sama seperti bagaimana ketumpatan tenaga medan elektrik adalah berkadar dengan kuasa dua medan elektrik w e ~ E 2 .

INSTITUSI PENDIDIKAN PROFESIONAL BERAUTONOMI NEGERI

WILAYAH NOVOSIBIRSK

"KOLEJ PERUBATAN BARABINSKY"

Dipertimbangkan dalam mesyuarat itu

CMK OGSED

No. Protokol ___________

bertarikh ____________ 2018

Pengerusi CMC

Khritankova N. Yu.

______________________

(tandatangan)

PEMBANGUNAN METODOLOGI

PELAJARAN GABUNGAN UNTUK GURU

Kepakaran 34.02.01 Kejururawatan (dengan latihan asas)

Disiplin: "Fizik"

Bahagian 3 Elektrodinamik. Getaran dan ombak. Optik

Pemaju - cikgu Vashurina T.V.

Lembaran berkaedah
Anggaran garis masa pelajaran
Bahan mentah
Lampiran No. 1 Kawalan pengetahuan mengenai topik sebelumnya
Lampiran No. 2 Tugas untuk menyatukan dan mensistematisasikan pengetahuan baharu
Lampiran No. 3 Tugas kawalan awal pengetahuan
Lampiran No. 4 Bahan kawalan
Tugas untuk kerja kokurikulum bebas pelajar
Senarai sumber yang digunakan

Ekstrak daripada program kerja disiplin "Fizik"

untuk kepakaran 34.02.01 Kejururawatan (dengan latihan asas)

Nama bahagian dan topik		Kelantangan tonton
Topik 3.14 Induksi kendiri. Kearuhan. EMF induksi diri. Tenaga medan magnet.
	Konsep: aruhan diri, induktansi. aruhan medan magnet. Formula untuk mengira tenaga medan magnet. Mempraktikkan keupayaan untuk menggunakan istilah dan simbol fizikal dengan yakin.
	Kerja makmal
	Pengajaran praktikal
	Ujian
	Kerja bebas pelajar: Bekerja dengan suplemen elektronik untuk buku teks "Fizik 10"; Bekerja dengan buku teks, melakukan latihan; Bekerja dengan nota kuliah.

LEMBARAN METODOLOGI

Jenis pelajaran: pelajaran gabungan.

Jenis kelas: perbualan, penerangan dengan tunjuk cara alat bantu visual, penyelesaian masalah.

Tempoh: 90 minit.

OBJEKTIF PELAJARAN

Matlamat pembelajaran: untuk membentuk idea tentang peranan dan tempat fizik dalam gambaran saintifik moden dunia; memahami intipati fizikal fenomena yang diperhatikan di Alam Semesta melalui kajian konsep aruhan diri, induktansi, EMF aruhan diri, tenaga medan magnet; untuk menggalakkan pembentukan keupayaan untuk menguasai konsep fizikal asas, menggunakan istilah dan simbol fizikal dengan yakin. Untuk menyumbang kepada pembentukan keupayaan untuk mengatur aktiviti sendiri, untuk memilih kaedah biasa dan cara melakukan latihan (OK 2).

Matlamat pembangunan: mengembangkan minat dalam profesion masa depan, memahami intipati dan kepentingan sosial (OK 1), menyumbang kepada pembentukan keupayaan untuk menyelesaikan masalah fizikal.

Matlamat pendidikan: menggalakkan pembangunan kemahiran komunikasi; mewujudkan keadaan untuk perkembangan kelajuan persepsi dan pemprosesan maklumat, budaya pertuturan; untuk membentuk keupayaan untuk bekerja dalam satu pasukan dan pasukan (OK 6).

Kaedah pengajaran: penerangan dan ilustrasi menggunakan teknologi maklumat, reproduktif.

lokasi: auditorium kolej.

MOTIVASI

Topik 3.14 “Induksi kendiri. Kearuhan. EMF induksi diri. Tenaga Medan Magnet" dimasukkan dalam program untuk disiplin "Fizik" dan menduduki tempat yang penting, kerana pengetahuan yang diperoleh dalam kajian topik ini adalah perlu untuk kajian banyak topik baik dalam rangka program dalam fizik dan dalam kajian disiplin berkaitan (kimia, matematik). Bahaya bekerja dengan peralatan elektrik terletak pada hakikat bahawa arus, medan magnet arus dan voltan tidak mempunyai tanda-tanda luaran yang membolehkan seseorang dengan bantuan deria (penglihatan, pendengaran, bau) untuk mengesan bahaya yang akan datang dan ambil langkah berjaga-jaga.

Terdapat 2 jam kelas untuk pelajaran ini. Semasa pelajaran gabungan, pengetahuan dikemas kini dalam bentuk tinjauan lisan untuk menyemak baki pengetahuan yang diperlukan semasa mempelajari bahan baharu; kajian langsung bahan baru; penyatuan utama bahan baharu dengan menyelesaikan masalah mengenai topik ini. Kawalan tahap asimilasi bahan baharu dijalankan dalam bentuk menguji pelajar. Setiap orang yang berpendidikan perlu terus meningkatkan pengetahuan mereka dalam bidang fizik, mengembangkan minat dalam profesion masa depan mereka, memahami intipati dan kepentingan sosial (GC 1), belajar cara mengatur aktiviti mereka, dapat memilih kaedah dan cara melaksanakan tugas. dan menilai lagi kualiti mereka (GC 2), dan pekerja perubatan masa depan juga perlu belajar cara bekerja dalam pasukan dan pasukan (OK6).

CONTOH GARIS MASA PELAJARAN GABUNGAN

Nama pentas	Masa	Tujuan pentas	Aktiviti		peralatan
Nama pentas	Masa	Tujuan pentas	cikgu	pelajar	peralatan

Peringkat organisasi		Organisasi permulaan kelas, pembentukan keupayaan untuk mengatur aktiviti mereka sendiri (OK 2).	salam. Memeriksa kesediaan penonton. Menanda pelajar yang tidak hadir dalam jurnal.	Pengetua memanggil pelajar yang tidak hadir. Pelajar menyesuaikan penampilan, menyediakan pekerjaan.	Jurnal, buku nota untuk abstrak.
Kawalan pengetahuan pada topik sebelumnya		Penilaian tahap pembentukan pengetahuan mengenai topik sebelumnya. Pembangunan pertuturan pelajar yang cekap, kawalan diri terhadap pengetahuan mereka.	Mengarahkan dan menjalankan kawalan pengetahuan.	Ulang kerja rumah, jawab secara lisan.	Soalan untuk tinjauan lisan. Lampiran 1.
Peringkat motivasi dan penetapan matlamat		Perkembangan minat dalam profesion masa depan, pemahaman tentang intipati dan kepentingan sosial (GC 1), menetapkan keutamaan dalam kajian topik.	Menjelaskan kepada pelajar kepentingan mempelajari topik ini, menyuarakan objektif pelajaran.	Mereka mendengar, bertanya, menulis topik baru dalam buku nota.	Pembangunan kaedah gabungan pelajaran, persembahan multimedia.
Penyataan maklumat latar belakang		Pembentukan pengetahuan, pemahaman tentang intipati dan kepentingan sosial profesion masa depan mereka (OK 1), Pembentukan idea tentang peranan dan tempat fizik dalam gambaran saintifik moden dunia; memahami intipati fizikal fenomena yang diperhatikan di Alam Semesta melalui kajian konsep aruhan diri, induktansi, EMF aruhan diri, tenaga medan magnet; untuk menggalakkan pembentukan keupayaan untuk menguasai konsep fizikal asas, menggunakan istilah dan simbol fizikal dengan yakin.	Membentangkan bahan baru, menunjukkan pembentangan.	Dengar, baca bahan pada slaid, tulis.	Pembangunan metodologi (bahan sumber), peralatan multimedia, persembahan multimedia.
Menyelesaikan tugas untuk menyatukan pengetahuan		Penggabungan, sistematisasi, generalisasi pengetahuan baru. Membangunkan kemahiran menyelesaikan masalah. Organisasi aktiviti sendiri, pemilihan kaedah dan kaedah tipikal untuk menyelesaikan masalah, penilaian pelaksanaannya (OK2).	Mengarahkan dan mengawal pelaksanaan tugas, membincangkan ketepatan jawapan, menjawab soalan pelajar.	Laksanakan tugas, dengar jawapan yang betul selepas selesai, buat pelarasan, tanya soalan.
Kawalan awal pengetahuan baru		Penilaian keberkesanan pelajaran dan mengenal pasti kelemahan dalam pengetahuan baharu.	Mengarahkan dan menyelia.	Jawab soalan secara lisan.	Soalan untuk kawalan awal pengetahuan. Lampiran 3
Kawalan akhir. Semakan bersama		Penyatuan bahan, pembentukan keupayaan untuk membuat kesimpulan, generalisasi. Pembentukan keupayaan untuk bekerja dalam satu pasukan (OK6). Memantau asimilasi pengetahuan dan kemahiran pelajar.	Mengawal kemajuan kerja. Mengawal semakan bersama, menerangkan kriteria penilaian.	Bekerja dalam kumpulan kecil, selesaikan masalah mengikut model (secara bertulis). Mereka menyediakan tugas yang telah selesai, membandingkan jawapan dengan piawaian, memberi markah.	bahan kawalan. Lampiran 4 Slaid pembentangan dengan contoh jawapan dan kriteria markah.
Merumuskan pelajaran		Perkembangan kestabilan emosi, disiplin, objektiviti dalam menilai tindakan seseorang, kebolehan bekerja dalam pasukan dan pasukan (OK6).	Menilai hasil kerja kumpulan secara keseluruhan. Mengumumkan gred, memotivasikan pelajar, menyerlahkan yang paling bersedia.	Dengar, ambil bahagian dalam perbincangan, tanya soalan.	Jurnal kumpulan.
Tugas untuk kerja kokurikulum bebas pelajar			Memberi tugas untuk kerja ekstrakurikuler bebas pelajar, mengarahkan pelaksanaan yang betul, kriteria penilaian.	Tuliskan tugasan.	Slaid pembentangan dengan kerja rumah.

BAHAN MENTAH

Rancang untuk menyampaikan bahan pendidikan mengenai topik tersebut

"Induksi kendiri. Kearuhan. EMF induksi diri. Tenaga medan magnet.

Induksi kendiri.

Kearuhan.

EMF induksi diri.

Tenaga medan magnet.

1. Induksi kendiri- fenomena berlakunya EMF aruhan dalam litar pengalir apabila kekuatan arus berubah di dalamnya. Emf yang terhasil dipanggil EMF induksi diri.

Manifestasi fenomena induksi diri.

Menutup litar. Apabila litar ditutup, arus meningkat, yang menyebabkan peningkatan dalam fluks magnet dalam gegelung, medan elektrik vorteks timbul, diarahkan terhadap arus, i.e. EMF aruhan kendiri berlaku dalam gegelung, yang menghalang arus daripada meningkat dalam litar (medan vorteks memperlahankan elektron).

Akibatnya, L1 menyala kemudian daripada L2.

Membuka litar.

Apabila litar elektrik dibuka, arus berkurangan, terdapat penurunan dalam fluks magnet dalam gegelung, medan elektrik vorteks muncul, diarahkan seperti arus (cenderung untuk mengekalkan kekuatan arus yang sama), i.e. Emf induktif kendiri muncul dalam gegelung, yang mengekalkan arus dalam litar. Akibatnya, L berkelip terang apabila dimatikan.

2.Kearuhan, atau pekali aruhan kendiri - parameter litar elektrik yang menentukan EMF aruhan kendiri teraruh dalam litar apabila arus yang mengalir melaluinya berubah dan (dan) ubah bentuknya. Istilah "aruhan" juga merujuk kepada gegelung aruhan sendiri, yang menentukan sifat induktif litar.

Kearuhan- kuantiti fizik secara berangka sama dengan EMF aruhan kendiri yang berlaku dalam litar apabila kekuatan arus berubah sebanyak 1 A dalam 1 saat.

Ф - fluks magnet melalui litar, I - kekuatan semasa dalam litar.

Unit SI bagi induktansi Henry(H): [L] = [ ] = []= Hn; 1 Hn = 1
.

Kearuhan, seperti kapasitansi, bergantung pada geometri konduktor - saiz dan bentuknya, tetapi tidak bergantung pada kekuatan semasa dalam konduktor. Di samping itu, induktansi bergantung pada sifat magnetik medium di mana konduktor terletak.

Kearuhan gegelung bergantung kepada:

− bilangan pusingan,

− dimensi dan bentuk gegelung;

− pada kebolehtelapan magnet relatif medium (kemungkinan teras).

Arus penutup dan pembukaan.

Dengan sebarang menghidupkan dan mematikan arus dalam litar, apa yang dipanggil arus tambahan aruhan diri (arus tambahan penutup dan pembukaan), timbul dalam litar kerana fenomena aruhan kendiri dan menghalang (mengikut peraturan Lenz) peningkatan atau penurunan arus dalam litar. Kearuhan mencirikan inersia litar berkenaan dengan perubahan dalam arus di dalamnya, dan ia boleh dianggap sebagai analog elektrodinamik jisim jasad dalam mekanik, yang merupakan ukuran inersia jasad. Dalam kes ini, kekuatan semasa saya memainkan peranan kelajuan badan.

3. EMF induksi kendiri.

induksi diri - berlakunya EMF aruhan dalam litar pengalir apabila kekuatan arus berubah di dalamnya. Emf aruhan berlaku apabila fluks magnet berubah. Jika perubahan ini disebabkan oleh arusnya sendiri, maka seseorang bercakap tentang Induksi kendiri EMF :

ε ialah =–
= -L ,

di mana L- kearuhan litar, atau litarnya pekali aruhan kendiri.

4. Tenaga medan magnet arus.

Cari tenaga yang dimiliki oleh arus elektrik dalam konduktor. Mengikut undang-undang pemuliharaan tenaga, tenaga medan magnet yang dicipta oleh arus adalah sama dengan tenaga yang sumber arus (sel galvanik, penjana di loji kuasa, dll.) mesti keluarkan untuk mencipta arus. Apabila arus terganggu, tenaga ini dilepaskan dalam satu bentuk atau yang lain.

Mari kita ketahui mengapa perlu mengeluarkan tenaga untuk mencipta arus, iaitu, perlu melakukan kerja. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa apabila litar ditutup, apabila arus mula meningkat, medan elektrik pusaran muncul dalam konduktor, bertindak terhadap medan elektrik yang dicipta dalam konduktor disebabkan oleh sumber arus. Agar arus menjadi sama dengan I, sumber arus mesti melakukan kerja melawan daya medan vorteks. Kerja ini pergi untuk meningkatkan tenaga medan magnet semasa.

Apabila litar dibuka, arus hilang dan medan vorteks melakukan kerja positif. Tenaga yang disimpan oleh arus dibebaskan. Ini dikesan oleh percikan kuat yang berlaku apabila litar dengan induktansi besar dibuka.

Anda boleh menulis ungkapan untuk tenaga arus I yang mengalir melalui litar dengan kearuhan L (iaitu, untuk tenaga medan magnet arus), berdasarkan analogi antara inersia dan aruhan diri, yang disebutkan di atas.

Jika aruhan diri adalah serupa dengan inersia, maka induktansi dalam proses mencipta arus harus memainkan peranan yang sama dengan jisim apabila meningkatkan kelajuan jasad dalam mekanik. Peranan kelajuan jasad dalam elektrodinamik dimainkan oleh kekuatan arus I sebagai kuantiti yang mencirikan pergerakan cas elektrik.

Jika ya, maka tenaga W m semasa boleh dianggap sebagai nilai yang serupa dengan tenaga kinetik badan
dalam mekanik, dan tulis sebagai W m =
(**).

Ungkapan ini untuk tenaga arus yang diperoleh hasil daripada pengiraan.

Tenaga arus (**) dinyatakan melalui ciri geometri konduktor L, dan kekuatan arus di dalamnya I. Tetapi tenaga yang sama juga boleh dinyatakan melalui ciri-ciri medan. Pengiraan menunjukkan bahawa ketumpatan tenaga medan magnet (iaitu, tenaga per unit isipadu) adalah berkadar dengan kuasa dua aruhan magnet, sama seperti ketumpatan tenaga medan elektrik adalah berkadar dengan kuasa dua kekuatan medan elektrik.

Medan magnet yang dicipta oleh arus elektrik mempunyai tenaga yang berkadar terus dengan kuasa dua kekuatan arus.

Formula asas:

Hukum Faraday(oleh undang-undang aruhan elektromagnet): ε = –
, dengan ΔФ ialah perubahan dalam fluks magnet, Δt ialah selang masa semasa perubahan ini berlaku.

Fenomena induksi kendiri ialah kerana apabila arus berubah dalam litar, EMF timbul yang menentang perubahan ini.

Fluks magnet F melalui permukaan yang dibatasi oleh kontur, adalah berkadar terus dengan kekuatan semasa I dalam litar: Ф \u003d LI,

di mana L - pekali perkadaran, dipanggil kearuhan.

Induksi kendiri EMF dinyatakan melalui perubahan kekuatan arus dalam litar ΔI dengan formula berikut:

ε = -
=-L di mana Δt ialah masa semasa perubahan ini berlaku.

Tenaga medan magnet W dinyatakan dengan formula: W=

LAMPIRAN №1

KAWALAN PENGETAHUAN TERHADAP TOPIK SEBELUMNYA (lisan)

Peraturan Lenz. Arus pusar. Teori Elektromagnet Maxwell"

Peraturan Lenz.

Jawab: Faraday secara eksperimen menetapkan bahawa apabila fluks magnet berubah dalam litar pengalir, EMF aruhan timbul sama dengan kadar perubahan fluks magnet melalui permukaan yang dibatasi oleh litar, diambil dengan tanda tolak:

Formula ini dipanggil hukum Faraday.

Pengalaman menunjukkan bahawa arus aruhan teruja dalam litar tertutup apabila fluks magnet berubah sentiasa diarahkan sedemikian rupa sehingga medan magnet yang diciptanya menghalang perubahan dalam fluks magnet yang menyebabkan arus aruhan. Pernyataan ini, yang dirumuskan pada tahun 1833, dipanggil peraturan Lenz.

nasi. 1 menggambarkan peraturan Lenz tentang contoh litar pengalir tetap, yang berada dalam medan magnet seragam, modulus aruhan yang meningkat dengan masa.

Peraturan Lenz mencerminkan fakta eksperimen bahawa dan sentiasa mempunyai tanda berlawanan (tanda tolak dalam formula Faraday). Peraturan Lenz mempunyai makna fizikal yang mendalam - ia menyatakan undang-undang pemuliharaan tenaga.

Peraturan Lenz (undang-undang Lenz) telah ditubuhkan oleh E. X. Lenz pada tahun 1834. Ia menyatakan undang-undang aruhan elektromagnet, ditemui pada tahun 1831 oleh M. Faraday. Peraturan Lenz menentukan arah arus aruhan dalam litar tertutup apabila ia bergerak dalam medan magnet luar.

Arah arus aruhan sentiasa sedemikian sehingga daya yang dialami olehnya dari sisi medan magnet menentang pergerakan litar, dan fluks magnet yang dicipta oleh arus ini Fi berusaha untuk mengimbangi perubahan dalam fluks magnet luar Fe.

Hukum Lenz ialah ungkapan undang-undang pemuliharaan tenaga untuk fenomena elektromagnet. Sesungguhnya, apabila litar tertutup bergerak dalam medan magnet disebabkan oleh daya luaran, adalah perlu untuk melakukan beberapa kerja terhadap daya yang timbul daripada interaksi arus teraruh dengan medan magnet dan diarahkan ke arah yang bertentangan dengan pergerakan.

Peraturan Lenz digambarkan oleh rajah:

Jika magnet kekal ditolak ke dalam gegelung yang ditutup pada galvanometer, arus aruhan dalam gegelung akan mempunyai arah sedemikian yang akan mewujudkan medan magnet dengan vektor DALAM", diarahkan bertentangan dengan vektor aruhan medan magnet DALAM, iaitu, akan menolak magnet keluar dari gegelung atau menghalang pergerakannya. Apabila menarik magnet keluar dari gegelung, sebaliknya, medan yang dicipta oleh arus aruhan akan menarik gegelung, iaitu sekali lagi menghalang pergerakannya.

Terangkan algoritma untuk menggunakan peraturan Lenz dalam amalan.

Jawapan: Untuk menggunakan peraturan Lenz untuk menentukan arah arus aruhan sayae dalam litar, anda mesti mengikut cadangan ini:

1. Tetapkan arah garis aruhan magnet bagi medan magnet luar.

2. Ketahui jika fluks aruhan magnet medan ini meningkat melalui permukaan yang dibatasi oleh kontur ( ΔF 0), atau berkurangan ( ΔF

3. Tetapkan arah garis aruhan magnet medan magnet arus aruhan sayai. Garisan ini hendaklah diarahkan, mengikut peraturan Lenz, bertentangan dengan garisan jika ΔF 0, dan mempunyai arah yang sama seperti jika ΔF

4. Mengetahui arah garis aruhan magnet, tentukan arah arus aruhan sayai, menggunakan peraturan gimlet.

3. Apakah sebab-sebab perubahan fluks magnet (2 orang menjawab).

Jawapan: Perubahan dalam fluks magnet yang menembusi litar tertutup boleh berlaku atas dua sebab.

1. Fluks magnet berubah disebabkan oleh pergerakan litar atau bahagiannya dalam pemalar medan magnet dalam masa. Ini adalah kes apabila konduktor, dan dengan mereka pembawa caj percuma, bergerak dalam medan magnet. Kejadian EMF aruhan dijelaskan oleh tindakan daya Lorentz pada caj percuma dalam konduktor bergerak. Pasukan Lorentz memainkan peranan kuasa luar dalam kes ini.

Pertimbangkan, sebagai contoh, kejadian EMF aruhan dalam litar segi empat tepat diletakkan dalam medan magnet seragam berserenjang dengan satah litar. Biarkan salah satu sisi kontur panjang l menggelongsor di sepanjang dua sisi yang lain dengan kelajuan (Gamb. 2).

Daya Lorentz bertindak atas caj percuma dalam bahagian kontur ini. Salah satu komponen daya ini, yang dikaitkan dengan halaju pemindahan cas, diarahkan sepanjang konduktor. Komponen ini ditunjukkan dalam Rajah. 1.20.3. Dia memainkan peranan sebagai kuasa luar. Modulusnya ialah

Mengikut definisi EMF

Di bahagian lain kontur tetap, daya luaran adalah sifar. Nisbah untuk ind boleh diberikan bentuk biasa. Semasa masa Δt, kawasan kontur berubah sebanyak ΔS = lυΔt. Perubahan dalam fluks magnet pada masa ini adalah sama dengan ΔΦ = BlυΔt. Oleh itu,

Untuk menetapkan tanda dalam formula yang menyambung dan, anda perlu memilih arah normal dan arah positif dari traversal kontur, yang konsisten antara satu sama lain mengikut peraturan gimlet yang betul, seperti yang dilakukan dalam Rajah . 1.20.1 dan 1.20.2. Jika ini dilakukan, maka mudah untuk datang ke formula Faraday.

Jika rintangan keseluruhan litar ialah R, maka arus aruhan yang sama akan mengalir melaluinya. Dalam masa Δt, haba Joule akan dibebaskan pada rintangan R

Persoalannya timbul: dari mana tenaga ini datang, kerana daya Lorentz tidak berfungsi! Paradoks ini timbul kerana kami mengambil kira kerja hanya satu komponen pasukan Lorentz. Apabila arus induktif mengalir melalui konduktor dalam medan magnet, cas bebas dipengaruhi oleh komponen lain daya Lorentz, yang dikaitkan dengan halaju relatif cas sepanjang konduktor. Komponen ini bertanggungjawab untuk penampilan daya ampere. Untuk kes yang ditunjukkan dalam Rajah. 1.20.3, modulus daya Ampère adalah sama dengan FA = I B l. Daya Ampere diarahkan ke arah pergerakan konduktor; oleh itu, ia melakukan kerja mekanikal negatif. Dalam masa Δt, kerja Amex ini adalah sama dengan

Konduktor yang bergerak dalam medan magnet, yang melaluinya arus aruhan mengalir, mengalami brek magnetik. Jumlah kerja daya Lorentz ialah sifar. Haba joule dilepaskan dalam litar sama ada disebabkan oleh kerja daya luar yang mengekalkan kelajuan konduktor tidak berubah, atau disebabkan oleh penurunan tenaga kinetik konduktor.

2. Sebab kedua bagi perubahan fluks magnet yang menembusi litar ialah perubahan masa medan magnet apabila litar pegun. Dalam kes ini, kejadian EMF aruhan tidak lagi dapat dijelaskan oleh tindakan daya Lorentz. Elektron dalam konduktor tetap hanya boleh digerakkan oleh medan elektrik. Medan elektrik ini dijana oleh medan magnet yang berubah-ubah masa. Kerja medan ini apabila menggerakkan satu cas positif sepanjang litar tertutup adalah sama dengan EMF aruhan dalam konduktor pegun. Oleh itu, medan elektrik yang dihasilkan oleh medan magnet yang berubah-ubah tidak berpotensi. Ia dipanggil medan elektrik pusaran. Idea medan elektrik vorteks diperkenalkan ke dalam fizik oleh ahli fizik Inggeris yang hebat James Maxwell pada tahun 1861.

4. Huraikan kejadian aruhan elektromagnet dalam konduktor tetap.

Jawab: Fenomena aruhan elektromagnet dalam konduktor tetap, yang berlaku apabila perubahan medan magnet di sekeliling, juga diterangkan oleh formula Faraday. Oleh itu, fenomena aruhan dalam konduktor bergerak dan pegun berjalan dengan cara yang sama, tetapi punca fizikal berlakunya arus aruhan ternyata berbeza dalam kedua-dua kes ini: dalam kes konduktor bergerak, EMF aruhan adalah disebabkan kepada pasukan Lorentz; dalam kes konduktor tetap, EMF aruhan adalah akibat daripada tindakan ke atas caj percuma medan elektrik vorteks yang berlaku apabila medan magnet berubah.

5. Huraikan kegunaan arus pusar menggunakan contoh pengendalian pelbagai peranti.

Jawapan:

Di Rusia.

Dalam motor elektrik, apabila arus dihantar, tork muncul

Motor elektrik pertama telah direka oleh Jacobi (1836).

Arus tertutup yang berlaku dalam media konduktif berterusan dipanggil arus pusar atau Arus Foucault dinamakan sempena saintis Perancis yang menemui mereka. Arus Foucault boleh berbahaya (dalam teras transformer, bahagian berputar penjana dan motor, arus Foucault menyebabkan pemanasan tidak berguna) dan bermanfaat (dalam relau aruhan untuk mencairkan logam atau memasak). Dalam kes ini, badan konduktif (logam atau makanan) sebenarnya memainkan peranan sebagai teras. Ia diletakkan di dalam gegelung di mana arus ulang-alik frekuensi tinggi dihantar, menghasilkan medan magnet berselang-seli di dalam gegelung. Dan kemudian undang-undang aruhan elektromagnet "berfungsi". Medan magnet berselang-seli menyebabkan kemunculan arus aruhan Foucault, yang memanaskan badan pengalir.

6. Huraikan peruntukan utama teori elektromagnet Maxwell.

Jawapan: Teori Maxwell ialah teori yang konsisten tentang medan elektromagnet tunggal, yang dicipta oleh sistem cas dan arus elektrik yang sewenang-wenangnya. Dalam teori Maxwell, masalah utama elektrodinamik diselesaikan: mengikut taburan cas dan arus yang diberikan, ciri-ciri medan elektrik dan magnet yang dicipta oleh mereka dikira. Teori Maxwell ialah generalisasi undang-undang terpenting yang menerangkan fenomena elektrik dan magnet: teorem Gauss, hukum jumlah arus, hukum aruhan elektromagnet.

Teori ini tidak mengambil kira mekanisme dalaman fenomena yang berlaku dalam persekitaran dan menyebabkan kemunculan medan elektrik dan magnet. Medium diterangkan menggunakan tiga kuantiti yang mentakrifkan sifat elektrik dan magnetnya: kebolehtelapan relatif, kebolehtelapan magnet relatif, dan kekonduksian elektrik.

Medan makroskopik dipertimbangkan, yang dicipta oleh cas dan arus makroskopik yang tertumpu dalam isipadu, isipadu atom dan molekul yang jauh lebih besar. Jarak dari sumber medan ke titik yang dipertimbangkan dalam ruang jauh lebih besar daripada dimensi linear atom dan molekul. Oleh itu medan makroskopik berubah dengan ketara hanya pada jarak yang jauh lebih besar daripada dimensi atom.

Caj dan arus makroskopik ialah set cas dan arus mikroskopik yang mencipta medan mikro elektrik dan magnetnya sendiri. Medan mikro ini sentiasa berubah dari semasa ke semasa di setiap titik dalam ruang. Medan makroskopik ialah medan mikro purata.

Teori Maxwell ialah teori tindakan jarak dekat, mengikut mana interaksi elektrik dan magnet dijalankan melalui medan elektromagnet dan merambat pada kelajuan terhingga sama dengan kelajuan cahaya dalam medium tertentu.

Kriteria untuk penilaian:

Penilaian "5" - pelajar memberikan jawapan terperinci penuh kepada soalan yang dikemukakan dan menjawab soalan tambahan;

Penilaian "4" - pelajar memberikan jawapan terperinci penuh kepada soalan yang dikemukakan, tetapi tidak menjawab soalan tambahan;

Darjah "3" - pelajar memberikan jawapan yang tidak lengkap kepada soalan yang dikemukakan dan tidak dapat menjawab soalan tambahan;

Penilaian "2" - tidak menjawab kepada soalan yang dikemukakan.

LAMPIRAN №2

TUGAS-TUGAS PENYATUAN DAN SISTEMATISASI PENGETAHUAN BARU(ditulis, tidak dinilai)

Fizik 11 Kerja bebas dan kawalan pelbagai aras A. Kirik ms 10 aras purata Bil 1-6.

Contoh jawapan kepada tugasan untuk penyatuan dan sistematisasi

Tahap /No.
Tahap purata

LAMPIRAN No. 3

TUGASAN UNTUK KAWALAN AWAL PENGETAHUAN

(Lisan, tidak dinilai. Contoh jawapan kepada soalan untuk kawalan awal pengetahuan terkandung dalam bahan sumber)

Tentukan induksi kendiri.

Huraikan kejadian fenomena ini.

Rumuskan definisi induktansi.

Apakah unit ukuran untuk induktansi?

Pada parameter apakah nilai ini bergantung?

Apakah formula untuk mengira tenaga medan magnet?

LAMPIRAN №4

BAHAN KAWALAN (secara bertulis)

Ujian

Apakah fenomena yang dipanggil induksi kendiri?

A) fenomena berlakunya EMF aruhan dalam litar pengalir

B) kuantiti fizik secara berangka sama dengan EMF aruhan diri

C) fenomena berlakunya EMF aruhan dalam litar pengalir apabila kekuatan arus berubah di dalamnya

D) fenomena kejadian arus elektrik dalam litar pengalir

Apakah nilai induktansi?

A) fluks aruhan magnet melalui permukaan yang dibatasi oleh kontur

B) kuantiti fizik secara berangka sama dengan EMF aruhan kendiri yang berlaku dalam litar apabila kekuatan arus berubah sebanyak 1 A dalam 1 s.

C) kuantiti fizik secara berangka sama dengan EMF aruhan diri

3. Apakah unit ukuran untuk kearuhan magnet yang dipanggil?

4. Apakah formula untuk mengira tenaga medan magnet?

A) W=

B) ε = –
,

Bagaimanakah tenaga medan magnet akan berubah jika arus dalam litar digandakan?

A) tidak akan berubah

B) berganda

B) akan meningkat sebanyak 4 kali ganda

Bagaimanakah tenaga medan magnet akan berubah jika kearuhan litar digandakan?

A) akan berkurangan sebanyak 4 kali ganda

B) akan berganda

B) tidak akan berubah

D) berganda

Contoh jawapan kepada tugas bahan kawalan:

Nombor kerja

Kriteria untuk penilaian:

untuk 4 jawapan yang betul - "3" mata;

untuk 5 jawapan yang betul - "4" mata;

untuk 6 jawapan yang betul - "5" mata.

TUGASAN KERJA EKSTRAKURIKULUM BEBAS PELAJAR

Sasaran: Tentukan jumlah maklumat untuk kerja bebas pelajar, perhatikan perkara penting.

Masa untuk menyelesaikan tugasan: 45 minit.

G. Ya. Myakishev, B. B. Bukhovtsev, N. N. Sotsky, Phys. Darjah 11. Buku teks untuk institusi pendidikan (dengan aplikasi pada media elektronik). Tahap asas dan profil - M .: Pendidikan, 2011, hlm. 43-48, perenggan 15-17 baca, pelajari sinopsis; Dengan. 50 cth. 2(4).

Kriteria untuk penilaian:

pelajar mempelajari abstrak - "3" mata;

pelajar membaca perenggan dan mempelajari abstrak, memiliki maklumat dari buku teks - "4" mata;

pelajar telah mempelajari abstrak, memiliki maklumat dari buku teks, menyelesaikan tugas - "5" mata.

SENARAI SUMBER TERGUNA

Info-pelajaran Pembangunan pelajaran terbuka

Kearuhan
Unit kearuhan
induksi diri
Tenaga medan magnet

Kearuhan. Arus elektrik yang melalui konduktor menghasilkan medan magnet di sekelilingnya. fluks magnet F melalui litar dari konduktor ini adalah berkadar dengan modulus aruhan medan magnet di dalam litar, dan aruhan medan magnet, seterusnya, adalah berkadar dengan kekuatan semasa dalam konduktor. Oleh itu, fluks magnet melalui litar adalah berkadar terus dengan kekuatan semasa dalam litar:

Ф = LI. (55.1)

Faktor perkadaran L antara kekuatan semasa saya dalam gelung dan fluks magnet F yang dihasilkan oleh arus ini dipanggil kearuhan. Kearuhan bergantung pada saiz dan bentuk konduktor, pada sifat magnetik medium di mana konduktor itu terletak.

Unit kearuhan. Unit induktansi dalam sistem Antarabangsa diambil Henry(GN). Unit ini ditentukan berdasarkan formula (55.1):

Kearuhan litar ialah 1 H jika, dengan arus DC 1 A, fluks magnet melalui litar ialah 1 Wb:

Induksi kendiri. Apabila kekuatan arus dalam gegelung berubah, fluks magnet yang dicipta oleh arus ini berubah. Perubahan dalam fluks magnet yang menembusi gegelung harus menyebabkan penampilan emf aruhan dalam gegelung. Fenomena kejadian EMF aruhan dalam litar elektrik akibat perubahan kekuatan arus dalam litar ini dipanggil induksi kendiri.
Selaras dengan peraturan Lenz, EMF aruhan kendiri menghalang peningkatan kekuatan arus apabila litar dihidupkan dan penurunan kekuatan arus apabila litar dimatikan.
Fenomena aruhan kendiri boleh diperhatikan dengan memasang litar elektrik daripada gegelung dengan kearuhan besar, perintang, dua lampu pijar yang sama dan punca arus (Rajah 197).

Perintang mesti mempunyai rintangan elektrik yang sama dengan wayar gegelung. Pengalaman menunjukkan bahawa apabila litar ditutup, lampu elektrik yang disambungkan secara bersiri dengan gegelung menyala agak lewat daripada lampu yang disambung secara bersiri dengan perintang. Peningkatan arus dalam litar gegelung apabila ditutup dihalang oleh EMF aruhan diri yang berlaku dengan peningkatan dalam fluks magnet dalam gegelung. Apabila sumber kuasa dimatikan, kedua-dua lampu berkelip. Dalam kes ini, arus dalam litar disokong oleh EMF aruhan diri, yang berlaku apabila fluks magnet dalam gegelung berkurangan.
EMF aruhan diri, timbul dalam gegelung dengan aruhan L, mengikut undang-undang aruhan elektromagnet adalah sama dengan

EMF aruhan diri adalah berkadar terus dengan induktansi gegelung dan kadar perubahan kekuatan semasa dalam gegelung.
Dengan menggunakan ungkapan (55.3), kita boleh memberikan takrif kedua bagi unit induktansi: unsur litar elektrik mempunyai kearuhan 1 H, jika, dengan perubahan seragam dalam kekuatan arus dalam litar sebanyak 1 A selama 1 s , EMF aruhan diri 1 V berlaku di dalamnya.

Tenaga medan magnet. Apabila induktor diputuskan dari sumber arus, lampu pijar yang disambungkan selari dengan gegelung memberikan kilat pendek. Arus dalam litar timbul di bawah tindakan EMF aruhan diri. Sumber tenaga yang dikeluarkan dalam kes ini dalam litar elektrik ialah medan magnet gegelung.
Tenaga medan magnet suatu induktor boleh dikira dengan cara berikut. Untuk memudahkan pengiraan, pertimbangkan kes apabila, selepas gegelung diputuskan sambungan dari punca, arus dalam litar berkurangan dengan masa mengikut undang-undang linear. Dalam kes ini, EMF induksi diri mempunyai nilai malar yang sama dengan

di mana t- selang masa semasa arus dalam litar berkurangan daripada nilai awal saya kepada 0.
semasa t dengan penurunan linear dalam kekuatan arus daripada saya kepada 0 dalam litar melepasi cas elektrik:

jadi kerja yang dilakukan oleh arus elektrik ialah

Kerja ini dilakukan kerana tenaga medan magnet gegelung.
Tenaga medan magnet induktor adalah sama dengan separuh hasil darab kearuhannya dan kuasa dua arus di dalamnya:

(Berdasarkan bahan manual "Fizik - bahan rujukan" Kabardin O.F.)

Rancangan - rumusan pelajaran

« induksi diri . DAN kearuhan . Tenaga medan magnet semasa"

Dilengkapkan oleh pelajar tahun 5

kumpulan FM-112

pendidikan sepenuh masa

pendidikan jasmani dan matematik

Kezhutina Olga Vladislavovna

Tarikh: 09/23/16

Vladimir 2016

Topik pelajaran: induksi diri . DAN kearuhan .

kelas: "11b"

Jenis pelajaran : pembelajaran pelajaran.

Jenis pelajaran: pelajaran-kuliah.

Sasaran : membentuk idea bahawa perubahan dalam kekuatan semasa dalam konduktor mencipta gelombang vorteks, yang sama ada boleh mempercepatkan atau menyahpecutan elektron bergerak; membentuk idea tentang tenaga yang ada pada arus elektrik dalam konduktor dan tenaga medan magnet yang dicipta oleh arus.

Tugasan:

Pendidikan: Ulang pengetahuan pelajar tentang fenomena aruhan elektromagnet, mendalaminya; atas dasar ini untuk mengkaji fenomena induksi kendiri. Belajar menggunakan hukum aruhan elektromagnet untuk menerangkan fenomena.Memperkenalkan formula untuk mengira tenaga medan magnet arus dan konsep medan elektromagnet.

Pendidikan: Untuk memupuk minat dalam subjek, ketekunan dan keupayaan untuk menilai dengan teliti jawapan rakan-rakan, keupayaan untuk bekerja secara kolektif dan berpasangan.

Membangunkan: Perkembangan pemikiran fizikal pelajar, pengembangan radas konsep pelajar, pembentukan kemahiran menganalisis maklumat, membuat kesimpulan daripada pemerhatian dan eksperimen.

peralatan:

Semasa kelas:

peringkat organisasi.

11.20 – 11.21

Hello kawan-kawan, duduk.

Pelajar sedang bersiap sedia untuk pelajaran.

Kemas kini pengetahuan.

11.22-11.28

Menyemak kerja rumah, jika pelajar mempunyai soalan, maka kami menyelesaikannya.

Undian hadapan:

Apakah medan yang dipanggil medan elektrik pusaran?

Apakah sumber medan pusaran?

Apakah arus Foucault? Berikan contoh penggunaannya.

Apakah yang menentukan EMF aruhan yang berlaku dalam konduktor yang bergerak dalam medan magnet yang berubah-ubah masa?

Pelajar menyemak kerja rumah mereka dan menjawab soalan berikut:

Medan yang menjanamedan magnet yang berubah-ubah masa.

Medan magnet yang berubah-ubah masa.

Arus aruhan mencapai nilai berangka yang besar dalam konduktor besar-besaran, disebabkan oleh fakta bahawa rintangannya adalah kecil.

Pada kelajuan konduktor dalam medan magnet seragam.

Contoh soalan utama:

4. Ingat formula yang anda boleh mencari EMF aruhan dalam konduktor bergerak.

peringkat motivasi.

11.29-11.31

Asas elektrodinamik telah diletakkan oleh Ampère pada tahun 1820. Kerja Ampere memberi inspirasi kepada ramai jurutera untuk mereka bentuk pelbagai peranti teknikal, seperti motor elektrik (pereka B.S. Jacobi), telegraf (S. Morse), elektromagnet, yang direka oleh saintis Amerika terkenal Henry.

Joseph Henry menjadi terkenal berkat penciptaan satu siri elektromagnet berkuasa unik dengan daya angkat 30 hingga 1500 kg dengan berat mati 10 kg magnet. Mencipta pelbagai elektromagnet, pada tahun 1832 saintis menemui fenomena baru dalam elektromagnetisme - fenomena induksi diri. Pelajaran ini ditumpukan kepada fenomena ini.

Tulis topik di papan tulis: " induksi diri . DAN kearuhan . Tenaga arus medan magnet ».

Mempelajari bahan baharu.

11.32-11.45

Henry mencipta gegelung jalur tembaga rata, yang dengannya dia mencapai kesan daya yang lebih ketara berbanding dengan solenoid wayar. Para saintis menyedari bahawa apabila gegelung berkuasa berada dalam litar, arus dalam litar ini mencapai nilai maksimumnya dengan lebih perlahan daripada tanpa gegelung.

pengalaman: Angka tersebut menunjukkan litar elektrik persediaan eksperimen, yang berdasarkannya adalah mungkin untuk menunjukkan fenomena induksi diri. Litar elektrik terdiri daripada dua mentol lampu bersambung selari yang disambungkan melalui kunci kepada sumber DC. Sebuah gegelung disambung secara bersiri dengan salah satu mentol. Selepas litar ditutup, dapat dilihat bahawa mentol, yang disambungkan secara bersiri dengan gegelung, menyala lebih perlahan daripada mentol kedua.

Apabila sumber dimatikan, mentol lampu yang disambungkan secara bersiri dengan gegelung padam dengan lebih perlahan daripada mentol lampu kedua.

Pertimbangkan proses yang berlaku dalam litar ini apabila kunci ditutup dan dibuka.

1. Menutup kunci.

Terdapat gelung konduktif dalam litar. Biarkan arus dalam gegelung ini mengalir melawan arah jam. Kemudian medan magnet akan diarahkan ke atas.

Oleh itu, gegelung berada dalam ruang medan magnetnya sendiri. Dengan peningkatan arus, gegelung akan berada dalam ruang medan magnet yang berubah-ubah arusnya sendiri. Jika arus meningkat, maka fluks magnet yang dicipta oleh arus ini juga meningkat. Seperti yang anda ketahui, dengan peningkatan dalam fluks magnet yang menembusi satah litar, daya gerak elektrik aruhan timbul dalam litar ini dan, akibatnya, arus aruhan. Mengikut peraturan Lenz, arus ini akan diarahkan sedemikian rupa sehingga medan magnetnya menghalang perubahan fluks magnet yang menembusi satah litar.

Iaitu, untuk gegelung yang dipertimbangkan dalam Rajah 4, arus induktif mesti diarahkan mengikut arah jam, dengan itu menghalang peningkatan arus gegelung itu sendiri. Akibatnya, apabila kunci ditutup, arus dalam litar tidak meningkat serta-merta, disebabkan oleh fakta bahawa arus aruhan brek muncul dalam litar ini, diarahkan ke arah yang bertentangan.

2. Membuka kunci.

Apabila kunci dibuka, arus dalam litar berkurangan, yang membawa kepada penurunan fluks magnet melalui satah gegelung. Pengurangan dalam fluks magnet membawa kepada penampilan EMF aruhan dan arus aruhan. Dalam kes ini, arus aruhan diarahkan ke arah yang sama dengan arus gelung itu sendiri. Ini membawa kepada penurunan yang lebih perlahan dalam arus intrinsik.

Kesimpulan: apabila arus dalam konduktor berubah, aruhan elektromagnet berlaku dalam konduktor yang sama, yang menghasilkan arus aruhan yang diarahkan sedemikian rupa untuk mengelakkan sebarang perubahan dalam arus intrinsik dalam konduktor. Inilah intipati fenomena induksi diri. Induksi kendiri adalah kes khas aruhan elektromagnet.

induksi diri - ini adalah fenomena berlakunya aruhan elektromagnet dalam konduktor apabila kekuatan arus yang mengalir melalui konduktor ini berubah.

Kearuhan. Modulus vektor aruhan B medan magnet yang dicipta oleh arus adalah berkadar dengan kekuatan arus. Oleh kerana fluks magnet Ф adalah berkadar dengan B, maka Ф ~ V ~ I.

Oleh itu boleh dikatakan bahawa

F \u003d LI,

di mana L ialah pekali kekadaran antara arus dalam litar pengalir dan fluks magnet.

Nilai L dipanggil induktansi litar, atau pekali aruhan sendiri.

Menggunakan undang-undang aruhan elektromagnet dan ungkapan yang terhasil, kita memperoleh kesamaan

Ia mengikuti daripada formula bahawaaruhan ialah kuantiti fizik secara berangka sama dengan EMF aruhan diri yang berlaku dalam litar apabila kekuatan arus di dalamnya berubah sebanyak 1 A dalam 1 saat.

Kearuhan, seperti kemuatan elektrik, bergantung kepada faktor geometri: saiz konduktor dan bentuknya, tetapi tidak bergantung secara langsung pada kekuatan semasa dalam konduktor. Sebagai tambahan kepada geometri konduktor, induktansi bergantung pada sifat magnetik medium di mana konduktor berada.

Jelas sekali, kearuhan satu pusingan wayar adalah kurang daripada gegelung (solenoid) yang terdiri daripada N daripada lilitan yang sama, kerana fluks magnet gegelung meningkat N kali.

Unit SI bagi induktansi dipanggil henry (ditandakan H). Kearuhan konduktor ialah 1 H, jika di dalamnya, dengan perubahan seragam dalam kekuatan semasa 1 A selama 1 s, EMF aruhan diri 1 V berlaku:

Seseorang menghadapi fenomena induksi diri setiap hari. Setiap kali kami menghidupkan atau mematikan lampu, kami dengan itu menutup atau membuka litar, sambil mengujakan arus aruhan. Kadang-kadang arus ini boleh mencapai nilai yang tinggi sehingga percikan api melompat di dalam suis, yang dapat kita lihat.

Analogi antara induksi diri dan inersia. Fenomena aruhan diri adalah serupa dengan fenomena inersia dalam mekanik. Jadi, inersia membawa kepada fakta bahawa di bawah tindakan daya badan tidak serta-merta memperoleh kelajuan tertentu, tetapi secara beransur-ansur. Badan tidak boleh diperlahankan serta-merta, tidak kira betapa hebatnya daya brek. Dengan cara yang sama, disebabkan oleh induksi diri, apabila litar ditutup, kekuatan semasa tidak serta-merta memperoleh nilai tertentu, tetapi meningkat secara beransur-ansur. Mematikan sumber, kami tidak menghentikan arus dengan serta-merta. Aruhan kendiri mengekalkannya untuk beberapa lama, walaupun rintangan litar.

Untuk mencipta arus elektrik, dan dengan itu medan magnetnya, kerja mesti dilakukan terhadap daya medan elektrik pusar. Kerja ini (mengikut undang-undang pemuliharaan tenaga) adalah sama dengan tenaga arus elektrik atau tenaga medan magnet arus.

Tuliskan ungkapan untuk tenaga arussaya, mengalir melalui litar dengan kearuhanL, iaitu untuk tenaga medan magnet arus, adalah mungkin berdasarkan analogi antara inersia dan aruhan diri.

Jika aruhan diri adalah analog dengan inersia, maka aruhan memainkan peranan yang sama dalam proses mencipta arus seperti yang dilakukan oleh jisim dalam mekanik apabila kelajuan meningkat. Peranan kelajuan jasad dalam elektrodinamik dimainkan oleh kekuatan semasa sebagai kuantiti yang mencirikan pergerakan cas elektrik.

Kemudian tenaga arus boleh dianggap sebagai nilai tenaga kinetik yang serupa dalam mekanik:

Tenaga medan magnet arus.

Jawab soalan, libatkan diri dalam perbincangan, buat kesimpulan, buat nota dalam buku nota.

Penyatuan bahan yang dipelajari

11.46-11.56

Tawaran untuk menyelesaikan masalah:

Menyelesaikan masalah di papan dan di lapangan.

Merumuskan. Kerja rumah.

11.57-11.58

Penandaan dan bukti. Menulis dan membincangkan kerja rumah.

D/Z: §14-16, no 932, 934, 938.

Tulis kerja rumah

Refleksi

11.59-12.00

Perbualan dianjurkan dengan tujuan untuk memahami peserta pelajaran tentang tindakan mereka sendiri semasa pelajaran.

Soalan:

1. Apakah perkara baharu yang anda pelajari sendiri dalam pelajaran?

2. Adakah bahan pelajaran jelas?

3. Adakah anda menyukai pelajaran itu?

Ambil bahagian dalam perbualan

№931. Apakah kearuhan litar jika, pada kekuatan arus 5 A, fluks magnet 0.5 mWb berlaku di dalamnya?

№933. Cari kearuhan konduktor, di mana, dengan perubahan seragam dalam kekuatan semasa 2 A selama 0.25 s, EMF aruhan kendiri 20 mV teruja.

№937. Dalam gegelung dengan kearuhan 0.6 H, kekuatan arus ialah 20 A. Apakah tenaga medan magnet gegelung ini? Bagaimanakah tenaga medan akan berubah jika arus dibelah dua?

№939. Cari tenaga medan magnet solenoid, di mana, pada arus 10 A, fluks magnet 0.5 Wb timbul.

№932. Apakah fluks magnet yang berlaku dalam litar dengan kearuhan 0.2 mH pada kekuatan arus 10 A?

№934. Apakah EMF aruhan diri yang teruja dalam penggulungan elektromagnet dengan kearuhan 0.4 H dengan perubahan seragam dalam kekuatan arus di dalamnya sebanyak 5 A dalam 0.02 s?

№938. Apakah yang sepatutnya menjadi kekuatan arus dalam belitan induktor dengan kearuhan 0.5 Gn supaya tenaga medan adalah sama dengan 1 J?