|
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА Выявить опытным путем существование самоиндукции нетрудно. Возьмем катушку с несколькими сотнями витков, надетую на замкнутый железный сердечник. К клеммам катушки присоединим лампочку на 6 В. Катушку с помощью ключа присоединяем к источнику с напряжением 2 В. Поскольку лампочка рассчитана на напряжение, большую, чем та, которую обеспечивает источник, то пока ключ замкнут, она горит слабо. В момент же размыкание ключа она на мгновение вспыхивает ярким белым светом. Почему это происходит? После размыкания ключа ток в катушке уменьшается, то есть магнитное поле ослабевает. При этом происходит процесс самоиндукции, благодаря которому «создается» кратковременная, но довольно значительная ЭДС, под действием которой через катушку и лампочку протекает за довольно короткое время значительный ток, что заставляет лампочку загореться. Ø Возникновение ЭДС индукции в контуре при изменении силы тока в этом же контуре называют явлением самоиндукции. Как известно, энергетической характеристикой вихревого электрического поля является ЭДС индукции. Поскольку самоиндукция является частным случаем электромагнитной индукции, то для вычисления ЭДС самоиндукции можно применить формулу:
Электрический ток i, протекающий через любой замкнутый контур, создает магнитный поток Ф , пронизывающий поверхность, ограниченную этим проводником. Если проводник неподвижен и магнитные свойства среды не меняются, магнитный поток пропорционален силе тока: Ф ~ И или Ф = LI, где L - величина, характеризующая контур (например, катушку) и окружающую его среду (сердечник). Коэффициент пропорциональности L называют индуктивностью данного контура.
Ø Индуктивность - это качество ведущего контура, определяемая отношением изменения потока магнитной индукции, пронизывающего контур, к изменению силы тока в нем. Из последнего выражения следует, что
Ø 1 генри - это индуктивность такого проводника, в котором ток силой в 1 А создает магнитный поток в 1 Вб. Поскольку Ф = LI, из формулы Из последней формулы следует, что индуктивность контура равна 1 Гн, если при изменении силы тока в контуре на 1 А за 1 с в нем возникает ЭДС самоиндукции, равная 1 В. Отсюда Для создания электрического тока и, следовательно, его магнитного поля необходимо выполнить работу против сил вихревого электрического поля. Эта работа (согласно закону сохранения энергии) равна энергии электрического тока или энергии магнитного поля тока. Можно предложить ученикам выполнить сравнение между процессом установления в круге электрического тока величиной И процессом приобретения некоторым телом определенной скорости
Частичная сходство между процессом установления тока в катушке индуктивности и разгоном автомобиля позволяет предположить, что величины работы с разгона автомобиля и установления тока выражено аналогичными соотношениями. Механическая работа с разгона автомобиля равна Эту величину можно принять как модель для установки силы тока в катушке индуктивности. Соотношение между И и Следовательно, энергия магнитного поля тока в контуре с индуктивностью L равна ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА Первый уровень 1. В какой момент искрит рубильник: при замыкание или размыкание круга? 2. Зависит ли индуктивность катушки от числа витков и длины проводов? 3. Почему питания мощных электродвигателей отпирают плавно и медленно при помощи реостатов? 4. Почему для создания тока в цепи источник должен затратить энергию? Второй уровень 1. Электромагнит с разомкнутым сердечником включен в круг постоянного тока. Во время замыкания сердечника якорем происходит кратковременное уменьшение силы тока в цепи. Почему? 2. Как уменьшить индуктивность катушки с железным сердечником при условии, что габариты обмотки (ее длина и поперечное сечение) останутся неизменными? 3. Замкнули круг, содержащей источник постоянной ЭДС. На что расходуется энергия источника до и после установления постоянной силы тока? ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА 1). Качественные вопросы 1. Электромагнит включают в круг постоянного тока. Почему максимальная сила тока в цепи устанавливается не сразу? 2. Опыты показывают, что индуктивность катушки увеличивается в соответствии с увеличением количества витков в катушке. Объясните почему. 1. Определите скорость изменения тока в катушке индуктивностью 100 мГн, если в ней возникла ЭДС самоиндукции 80 В. 2. В катушке сопротивлением 5 Ом течет ток 17 А. Индуктивность катушки 50 мГн. Каким будет напряжение на зажимах катушки, если ток в ней равномерно возрастает со скоростью 1000 А/с? 3. Катушка сопротивлением 50 Ом и индуктивностью 10-3 Гн находится в магнитном поле. Во время равномерной изменения магнитного поля поток через катушку возрос на 10-3 Вб и ток в катушке увеличился на 0,1 А. Какой заряд прошел за это время через катушку? (Ответ: 0,18·10-4 Кл) ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ · Возникновение ЭДС индукции в контуре при изменении силы тока в этом же контуре называют явлением самоиндукции.
· Индуктивность - это качество ведущего контура, определяемая отношением изменения потока магнитной индукции, пронизывающего контур, к изменению силы тока в нем. · 1 Гн - индуктивность контура, в котором при изменении силы тока на 1 А за 1 с возникает ЭДС самоиндукции 1 В. · Энергия магнитного поля тока в контуре индуктивностью L равна Домашнее задание Рів1 № 8.20; 8.21; 8.26; 8.27. Рів2 № 8.44; 8.45; 8.51, 8.52. Рів3 № 8.54, 8.67; 8.71; 8.73. 3. Д: подготовиться к самостоятельной работе № 6.
|
|
получаем, что 
Эта формула раскрывает физический смысл индуктивности: из нее следует, что индуктивность контура численно равна ЭДС самоиндукции, возникающая в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с. Поэтому индуктивность называют также коэффициентом самоиндукции.
.
