Samoindukcija
Svaki provodnik kroz koji teče električna struja nalazi se u svom magnetskom polju.
Kada se u provodniku promijeni jačina struje, mijenja se i m.polje, tj. magnetni tok stvoren ovom strujom se mijenja. Promjena magnetni fluks dovodi do pojave vrtložnog električnog polja i indukovana emf se pojavljuje u kolu.
Ovaj fenomen se naziva samoindukcija.
Samoindukcija je fenomen pojave inducirane emf u električnom kolu kao rezultat promjene jačine struje.
Rezultirajuća emf se naziva Samoindukovana emf
Manifestacija fenomena samoindukcije
Zatvaranje strujnog kruga
Kada dođe do kratkog spoja u električnom kolu, struja se povećava, što uzrokuje povećanje magnetskog toka u zavojnici, pojavljuje se vrtložno električno polje usmjereno protiv struje, odnosno pojavljuje se samoinduktivna emf u zavojnici koja sprečava povećanje struje u kolu (vorteksno polje inhibira elektrone).
Kao rezultat, L1 svijetli kasnije od L2.
Otvoreno kolo
Kada se električni krug otvori, struja se smanjuje, dolazi do smanjenja fluksa u zavojnici i pojavljuje se vrtložno električno polje, usmjereno poput struje (pokušavajući održati istu jačinu struje), tj. Samoindukovana emf nastaje u zavojnici, održavajući struju u kolu.
Kao rezultat toga, L svijetlo treperi kada je isključen.
U elektrotehnici se fenomen samoindukcije manifestira kada se sklop zatvori (električna struja se postepeno povećava) i kada se sklop otvori (električna struja ne nestane odmah).
INDUCTANCE
Od čega zavisi samoindukovana emf?
Električna struja stvara svoje magnetno polje. Magnetski tok kroz strujni krug je proporcionalan indukciji magnetskog polja (F ~ B), indukcija je proporcionalna jačini struje u vodiču
(B ~ I), stoga je magnetni fluks proporcionalan jačini struje (F ~ I).
EMF samoindukcije ovisi o brzini promjene struje u električnom kolu, o svojstvima vodiča (veličina i oblik) i o relativnoj magnetskoj permeabilnosti medija u kojem se provodnik nalazi.
Fizička veličina koja pokazuje ovisnost emf samoindukcije o veličini i obliku vodiča i okolini u kojoj se vodič nalazi naziva se koeficijent samoindukcije ili induktivnost.
induktivnost - fizička količina, numerički jednak samoinduktivnoj emf koja se javlja u kolu kada se struja promijeni za 1 Amper u 1 sekundi.
Induktivnost se također može izračunati pomoću formule:
gdje je F magnetni tok kroz kolo, I je jačina struje u kolu.
SI jedinice induktivnosti:
Induktivnost zavojnice zavisi od:
broj zavoja, veličina i oblik zavojnice i relativna magnetna permeabilnost medija (moguće jezgra).
SAMOINDUKCIJSKI EMF
Samoinduktivna emf sprječava povećanje struje kada je kolo uključeno i smanjenje struje kada se krug otvori.
ENERGIJA MAGNETSKOG POLJA STRUJE
Oko provodnika sa strujom postoji magnetsko polje koje ima energiju.
odakle dolazi? Izvor struje uključen u električni krug ima rezervu energije.
U trenutku zatvaranja električnog kola, strujni izvor troši dio svoje energije da prevlada učinak samoinduktivne emf koji nastaje. Ovaj dio energije, koji se naziva vlastita energija struje, ide na formiranje magnetnog polja.
Energija magnetskog polja jednaka je intrinzičnoj energiji struje.
Vlastita energija struje je numerički jednaka radu koji izvor struje mora obaviti da bi savladao emf samoindukcije kako bi stvorio struju u kolu.
Energija magnetskog polja koju stvara struja direktno je proporcionalna kvadratu struje.
Kuda odlazi energija magnetnog polja nakon što struja prestane? - ističe se (kada se krug otvori sa dovoljnim velika snaga struja može uzrokovati iskru ili luk)
PITANJA ZA PROBNI RAD
na temu "Elektromagnetna indukcija"
1. Navedite 6 načina za dobivanje indukcijske struje.
2. Fenomen elektromagnetna indukcija(definicija).
3. Lenzovo pravilo.
4. Magnetni fluks (definicija, crtež, formula, ulazne veličine, njihove mjerne jedinice).
5. Zakon elektromagnetne indukcije (definicija, formula).
6. Svojstva vrtloga električno polje.
7. Indukciona emf provodnika koji se kreće u jednoličnom magnetskom polju (razlog izgleda, crtež, formula, ulazne veličine, njihove mjerne jedinice).
8. Samoindukcija (kratka manifestacija u elektrotehnici, definicija).
9. EMF samoindukcije (njegovo djelovanje i formula).
10. Induktivnost (definicija, formule, mjerne jedinice).
11. Energija magnetnog polja struje (formula odakle dolazi energija magnetnog polja struje, gdje nestaje kada struja prestane).
Fenomen samoindukcije sastoji se u pojavi inducirane emf u samom vodiču kada se struja u njemu promijeni. Primjer fenomena samoindukcije je eksperiment s dvije sijalice koje su paralelno povezane preko prekidača na izvor struje, od kojih je jedna spojena preko zavojnice (slika 39). Kada je ključ zatvoren, sijalica 2, uključena kroz zavojnicu, pali kasnije od sijalice 1. To se dešava zato što nakon zatvaranja ključa struja ne dostiže odmah svoju maksimalnu vrednost, već će magnetno polje rastuće struje generirati indukovanu emf u zavojnici, koja će, u skladu s Lenzovim pravilom, ometati povećanje struje.
Za samoindukciju je zadovoljen empirijski utvrđeni zakon: EMF samoindukcije je direktno proporcionalan brzini promjene struje u provodniku. .
Koeficijent proporcionalnosti L naziva se induktivnost. Induktivnost je vrijednost jednaka samoinduktivnoj emf pri brzini promjene struje u provodniku od 1 A/s. Jedinica induktivnosti je henry (H). 1 H = 1 V s/A. 1 henry je induktivnost provodnika u kojem se javlja samoinduktivna emf od 1 volta pri brzini promjene struje od 1 A/s. Induktivnost karakterizira magnetska svojstva električnog kola (provodnika) i ovisi o magnetskoj permeabilnosti jezgrenog medija, veličini i obliku zavojnice i broju zavoja u njoj.
Kada se zavojnica induktora odvoji od izvora struje, lampa spojena paralelno sa zavojnicom daje kratak bljesak (slika 40).
Struja u kolu nastaje pod uticajem emf samoindukcije. Izvor energije koja se oslobađa u električnom kolu je magnetsko polje zavojnice. Energija magnetskog polja nalazi se prema formuli Energija magnetskog polja zavisi od induktivnosti provodnika i jačine struje u njemu. Ova energija se može pretvoriti u energiju električnog polja. Vrtložno električno polje generira se naizmjeničnim magnetskim poljem, a naizmjenično električno polje stvara naizmjenično magnetsko polje, tj. naizmjenična električna i magnetska polja ne mogu postojati jedno bez drugog. Njihov odnos nam omogućava da zaključimo da postoji jedno elektromagnetno polje. Elektromagnetno polje je jedno od glavnih fizičkih polja kroz koje dolazi do interakcije električno nabijenih čestica ili čestica s magnetskim momentom. Elektromagnetno polje karakteriše jačina električnog polja i magnetna indukcija. Odnos između ovih veličina i distribucije u prostoru električnih naboja a struje je 60-ih godina prošlog vijeka ustanovio J. Maxwell. Ova veza se naziva osnovnim jednadžbama elektrodinamike, koje opisuju elektromagnetne pojave u različitim medijima iu vakuumu. Ove jednadžbe su dobijene kao generalizacija eksperimentalno utvrđenih zakona električnih i magnetskih pojava.
Plan - sažetak lekcije
« Samoindukcija . I induktivnost . Energija magnetnog polja struja"
Završio student 5. godine
FM-112 grupa
puno vrijeme obuku
obrazovanje fizike i matematike
Kežutina Olga Vladislavovna
Datum: 23.09.16
Vladimir 2016
Tema lekcije: Samoindukcija . I induktivnost .
klasa: "11b"
Vrsta lekcije : lekcija u učenju novih znanja.
Vrsta lekcije: lekcija-predavanje.
Target : formiraju ideju da promjena jačine struje u provodniku stvara vrtložni val, koji može ili ubrzati ili usporiti elektrone koji se kreću; formiraju ideju o energiji koju posjeduje električna struja u vodiču i energiji magnetskog polja stvorenog strujom.
Zadaci:
edukativni: Ponoviti znanja učenika o fenomenu elektromagnetne indukcije, produbiti ih; na ovoj osnovi proučavati fenomen samoindukcije. Naučite koristiti zakon elektromagnetne indukcije za objašnjenje pojava.Uvesti formulu za izračunavanje energije magnetskog polja struje i pojam elektromagnetnog polja.
edukativni: Negovati interesovanje za predmet, marljiv rad i sposobnost pažljivog procenjivanja odgovora drugova, sposobnost za kolektivni rad i u paru.
edukativni: Razvoj fizičkog mišljenja učenika, proširenje pojmovnog aparata učenika, formiranje sposobnosti analiziranja informacija, izvođenja zaključaka iz zapažanja i eksperimenata.
Oprema:
Tokom nastave:
Organizaciona faza.11.20 – 11.21
Zdravo momci, sedite.
Učenici se spremaju za nastavu.
Ažuriranje znanja.
11.22-11.28
Provjera domaćih zadataka, ako učenici imaju pitanja, rješavamo ih.
Frontalna anketa:
Koje polje se naziva vrtložno električno polje?
Šta je izvor vrtložnog polja?
Šta su Foucaultove struje? Navedite primjere njihove upotrebe.
Šta određuje indukovanu emf koja se javlja u provodniku koji se kreće u vremenski promjenjivom magnetskom polju?
Učenici provjeravaju zadaća, odgovori na pitanja:
Polje koje generiševremenski promenljivo magnetno polje.
Vremenski promenljivo magnetno polje.
Indukcijske struje dostižu velike numeričke vrijednosti u masivnim vodičima zbog činjenice da je njihov otpor mali.
O brzini kretanja provodnika u jednoličnom magnetskom polju.
Uzorci pitanja uputstava:
4. Zapamtite formulu po kojoj možete pronaći indukovanu emf u pokretnim provodnicima.
Motivaciona faza.
11.29-11.31
Osnove elektrodinamike postavio je Amper 1820. Ampereov rad inspirisao je mnoge inženjere da dizajniraju različite tehničke uređaje, kao što su električni motor (dizajn B. S. Jacobi), telegraf (S. Morse) i elektromagnet, koji je dizajnirao poznati američki naučnik Henry.
Joseph Henry postao je poznat po stvaranju serije jedinstvenih, snažnih elektromagneta sa silom dizanja od 30 do 1500 kg s vlastitom težinom magneta od 10 kg. Prilikom stvaranja raznih elektromagneta, naučnik je 1832. godine otkrio novi fenomen u elektromagnetizmu - fenomen samoindukcije. Ova lekcija je posvećena ovom fenomenu.
Napišite temu na tabli: “ Samoindukcija . I induktivnost . Trenutna energija magnetnog polja ».
Učenje novog gradiva.
11.32-11.45
Henry je izumio ravne zavojnice od trakastog bakra, uz pomoć kojih je postigao efekte snage koji su bili izraženiji nego pri korištenju žičanih solenoida. Naučnik je primijetio da kada je u kolu jaka zavojnica, struja u ovom kolu dostiže svoju maksimalnu vrijednost mnogo sporije nego bez zavojnice.
iskustvo: Na slici je prikazan električni dijagram eksperimentalne postavke, na osnovu kojeg se može demonstrirati fenomen samoindukcije. Električno kolo se sastoji od dvije paralelno spojene sijalice povezane preko prekidača na izvor jednosmjerne struje. Zavojnica je povezana serijski sa jednom od sijalica. Nakon zatvaranja strujnog kola vidi se da sijalica, koja je serijski spojena sa zavojnicom, svijetli sporije od druge sijalice.
Kada se izvor isključi, sijalica spojena serijski sa zavojnicom gasi se sporije od druge sijalice.
Razmotrimo procese koji se dešavaju u ovom krugu kada je ključ zatvoren i otvoren.
1. Zatvaranje ključem.
U strujnom kolu se nalazi zavojnica sa strujom. Neka struja u ovom zavoju teče suprotno od kazaljke na satu. Tada će magnetsko polje biti usmjereno prema gore.
Tako zavojnica završava u prostoru vlastitog magnetskog polja. Kako se struja povećava, zavojnica će se naći u prostoru promjenjivog magnetskog polja vlastite struje. Ako se struja poveća, tada se povećava i magnetni tok koji stvara ova struja. Kao što je poznato, s povećanjem magnetskog fluksa koji prodire u ravninu kruga, u ovom krugu nastaje elektromotorna sila indukcije i, kao posljedica toga, indukcijska struja. Prema Lenzovom pravilu, ova struja će biti usmjerena na takav način da njeno magnetsko polje spriječi promjenu magnetskog fluksa koji prodire u ravan kola.
Odnosno, za zavoj koji se razmatra na slici 4, indukcijska struja treba biti usmjerena u smjeru kazaljke na satu, čime se sprječava povećanje vlastite struje zavoja. Slijedom toga, kada je ključ zatvoren, struja u krugu se ne povećava trenutno, zbog činjenice da se u ovom krugu pojavljuje struja indukcije kočenja, usmjerena u suprotnom smjeru.
2. Otvaranje ključa.
Kada se prekidač otvori, struja u krugu se smanjuje, što dovodi do smanjenja magnetskog toka kroz ravninu zavojnice. Smanjenje magnetskog fluksa dovodi do pojave inducirane emf i inducirane struje. U ovom slučaju, indukovana struja je usmjerena u istom smjeru kao i struja zavojnice. To dovodi do sporijeg smanjenja unutrašnje struje.
zaključak: kada se struja u vodiču promijeni, u istom provodniku se javlja elektromagnetna indukcija koja stvara indukovanu struju usmjerenu na takav način da spriječi bilo kakvu promjenu vlastite struje u vodiču. Ovo je suština fenomena samoindukcije. Samoindukcija je poseban slučaj elektromagnetna indukcija.
Samoindukcija - ovo je fenomen pojave elektromagnetne indukcije u vodiču kada se promijeni jačina struje koja teče kroz ovaj provodnik.
Induktivnost. Veličina vektora indukcije B magnetskog polja stvorenog strujom proporcionalna je jačini struje. Pošto je magnetni tok F proporcionalan B, onda je F ~ V~ I.
Stoga se može tvrditi da
F = LI,
gdje je L koeficijent proporcionalnosti između struje u provodnom kolu i magnetskog fluksa.
Vrijednost L se naziva induktivnost kola, ili njegov koeficijent samoinduktivnosti.
Koristeći zakon elektromagnetne indukcije i rezultirajući izraz, dobijamo jednakost
Iz formule proizlazi dainduktivnost je fizička veličina numerički jednaka samoinduktivnoj emf koja se javlja u kolu kada se struja u njemu promijeni za 1 A u 1 s.
Induktivnost, kao i električni kapacitet, zavisi od geometrijskih faktora: veličine vodiča i njegovog oblika, ali ne zavisi direktno od jačine struje u vodiču. Pored geometrije provodnika, induktivnost zavisi od magnetnih svojstava sredine u kojoj se provodnik nalazi.
Očigledno, induktivnost jednog zavoja žice je manja od induktivnosti zavojnice (solenoida) koja se sastoji od N sličnih zavoja, budući da se magnetski tok zavojnice povećava N puta.
SI jedinica induktivnosti naziva se henry (označena sa Gn). Induktivnost vodiča je jednaka 1 H ako, uz jednoličnu promjenu jačine struje za 1 A u 1 s, u njemu nastane samoinduktivna emf od 1 V:
Ljudi se svakodnevno susreću sa fenomenom samoindukcije. Svaki put kada upalimo ili ugasimo svjetlo, time zatvaramo ili otvaramo strujni krug i na taj način pobuđujemo indukcijske struje. Ponekad te struje mogu dostići tako visoke vrijednosti da iskra skoči unutar prekidača, što možemo vidjeti.
Analogija između samoindukcije i inercije. Fenomen samoindukcije sličan je fenomenu inercije u mehanici. Dakle, inercija dovodi do činjenice da pod utjecajem sile tijelo ne postiže odmah određenu brzinu, već postepeno. Tijelo se ne može trenutno usporiti, bez obzira na to koliko je velika sila kočenja. Na isti način, zbog samoindukcije, kada je krug zatvoren, jačina struje ne poprima odmah određenu vrijednost, već se postepeno povećava. Isključivanjem izvora struju ne zaustavljamo odmah. Samoindukcija ga održava neko vrijeme, uprkos otporu kruga.
Za stvaranje električna struja i stoga njegovo magnetsko polje treba da radi protiv sila vrtložnog električnog polja. Ovaj rad (prema zakonu održanja energije) jednak je energiji električne struje ili energiji magnetskog polja struje.
Zapišite izraz za trenutnu energijuI, teče kroz kolo s induktivnošćuL, odnosno za energiju magnetskog polja struje, moguće je na osnovu analogije između inercije i samoindukcije.
Ako je samoindukcija analogna inerciji, onda induktivnost igra istu ulogu u procesu stvaranja struje kao i masa u mehanici kada se brzina povećava. Ulogu brzine tijela u elektrodinamici ima jačina struje kao veličina koja karakterizira kretanje električnih naboja.
Tada se trenutna energija može smatrati vrijednošću sličnom kinetičkoj energiji u mehanici:
Trenutna energija magnetnog polja.
Odgovaraju na pitanja, ulaze u diskusiju, izvode zaključke i prave bilješke u bilježnicama.
Učvršćivanje naučenog materijala
11.46-11.56
Nudi rješavanje problema:
Probleme rješavajte na tabli i na licu mjesta.
Rezimirajući. Zadaća.
11.57-11.58
Izdavanje i opravdavanje oznaka. Snimanje i diskusija o domaćem zadatku.
D/Z: §14-16, br. 932, 934, 938.
Zapišite domaći
Refleksija
11.59-12.00
Organizuje se razgovor kako bi učesnici časa razumjeli svoje postupke tokom časa.
pitanja:
1. Koje ste nove stvari naučili tokom lekcije?
2. Da li je materijal lekcije bio jasan?
3. Da li vam se dopala lekcija?
Učestvujte u razgovoru
№931. Kolika je induktivnost kola ako se pri jakosti struje od 5 A u njemu pojavi magnetni fluks od 0,5 mWb?
№933. Naći induktivnost provodnika u kojem se, uz jednoličnu promjenu jačine struje za 2 A u trajanju od 0,25 s, pobuđuje samoinduktivna emf od 20 mV.
№937. U zavojnici induktivnosti 0,6 H struja je 20 A. Kolika je energija magnetnog polja ovog zavojnice? Kako će se promijeniti energija polja ako se jačina struje prepolovi?
№939. Nađi energiju magnetskog polja solenoida u kojem se javlja magnetni fluks od 0,5 Wb pri struji od 10 A.
№932. Koji se magnetni tok javlja u kolu induktiviteta 0,2 mH pri struji od 10 A?
№934. Koja se samoinduktivna emf pobuđuje u namotaju elektromagneta induktivnosti 0,4 H kada se struja u njemu ravnomjerno promijeni za 5 A za 0,02 s?
№938. Kolika bi trebala biti jačina struje u namotaju prigušnice induktiviteta 0,5 H da energija polja bude jednaka 1 J?
Lekcija 87.11 Lisitsky P.A.
Programska sekcija: “Magnetno polje”
Tema lekcije: „Fenomen samoindukcije. Induktivnost. Energija magnetnog polja. Rješavanje problema"
Cilj: student mora razumjeti suštinu fenomena samoindukcije i zakona samoindukcije, kao i pojam energije induktivnosti i magnetskog polja.
Ciljevi lekcije.
edukativni:
Otkriti suštinu fenomena samoindukcije;
Izvesti zakon samoindukcije i dati pojam induktivnosti, kao i izvući formulu za energiju magnetskog polja grafički.
edukativni:
Ukazati na značaj uzročno-posledičnih veza u spoznaji pojava.
Razvoj mišljenja:
Raditi na razvijanju sposobnosti prepoznavanja glavnog razloga koji utiče na rezultat (razvijanje „budnosti“ u traženju);
Nastavite raditi na razvijanju vještina za donošenje zaključaka.
Vrsta lekcije: lekcija o učenju novog gradiva.
Obrazovne tehnologije: elementi tehnologije za proširenje didaktičkih jedinica (UDE).
Tokom nastave.
1.Inicijalizacija časa (međusobno pozdravljanje nastavnika i učenika, spremnost za čas i sl.)
2. Uvod u plan časa.
Prvo ćemo se zajedno diviti dubokom znanju - a za to ćemo provesti malu usmenu anketu. Zatim ćemo pokušati odgovoriti na pitanje: šta je suština fenomena samoindukcije? Šta je induktivnost? Kako izračunati energiju magnetnog polja? Tada ćemo trenirati svoj mozak i rješavati probleme. I na kraju, izvucimo nešto vrijedno iz udubljenja pamćenja - fenomen elektromagnetne indukcije (tema za ponavljanje).
2. Kontrolni razgovor na temu “Fenomeni elektromagnetne indukcije”.
Kako se zove fenomen elektromagnetne indukcije?
Formula za zakon elektromagnetne indukcije.
Kako se čita zakon elektromagnetne indukcije?
Formula za indukovanu struju ako je krug zatvoren?
Formula magnetnog fluksa.
Formula za modul vektora magnetske indukcije u zavojnici.
3.Rad na gradivu koje se proučava.
Problematično iskustvo.
Električno kolo je sastavljeno. Zatvorimo ga i podesimo pomoću reostata tako da sijalice 1 i 2 gore istim intenzitetom. Sada otvorimo krug i ponovo ga zatvorimo. Sijalica 1, u čijem krugu se nalazi strujni krug (zavojnica sa veliki broj zavoji bakrene žice) će zasvijetliti pri punoj žarulji mnogo kasnije od sijalice 2.
Kada se krug otvori, naprotiv, sijalica 1, u čijem krugu postoji strujni krug (zavojnica s velikim brojem zavoja bakarne žice), ugasit će se mnogo kasnije od sijalice 2.
Slajdovi se projektuju putem kompjutera i projektora kako bi se naglasila ključna iskustva teme.
Problem je formulisan: Šta je razlog za ovu pojavu?
Odmah nakon zatvaranja ključa, napon se dovodi na obje grane AB i CD. U CD grani, lampica 2 će se upaliti skoro trenutno, jer broj okreta u reostatu je mali, magnetsko polje dostiže svoju maksimalnu vrijednost gotovo odmah. AB grana je druga stvar. Nije bilo magnetnog polja u zavojnici prije zatvaranja ključa K, ali nakon zatvaranja ključa pojavila se struja koja se povećavala. Istovremeno se povećava indukcija magnetskog polja, koje prodire u vlastite grane zavojnice. U svakom od brojnih zavoja inducira se e i, usmjeren protiv vanjske emf (e)
Samoindukcija je fenomen pojave EMF-a u istom zatvorenom krugu kroz koji teče. naizmjenična struja. Nađimo formulu induktivnosti za ovu zavojnicu.
Magnetski fluks
Modul vektora magnetske indukcije u zavojnici B=m 0 mnI
Broj zavoja po jedinici dužine tada je magnetni tok u zavojnici jednak , ili F=LI (1)
Induktivnost je fizička veličina koja je konstantna za dati kalem i jednaka je , [L]=1H= (2)
Induktivnost vodiča je jednaka 1H ako se, kada se jačina struje promijeni za 1A u 1s, u njemu inducira samoinduktivna emf od 1B.
Fizičko značenje induktivnosti. Induktivnost je fizička veličina numerički jednaka samoinduktivnoj emf koja se javlja u kolu kada se struja promijeni za 1 amper u jednoj sekundi.
Induktivnost, slično električnom kapacitetu, zavisi od geometrijskih faktora: veličine vodiča i njegovog oblika, ali ne zavisi direktno od jačine struje u vodiču. Osim geometrije vodiča, induktivnost ovisi o magnetskim svojstvima medija () u kojem se vodič nalazi.
Magnetski tok u zavojnici je direktno proporcionalan jačini struje. Zakon samoindukcije Induktivna emf koja nastaje u zavojnici je direktno proporcionalna brzini promjene struje, uzeta sa suprotnim predznakom. Formula za zakon samoindukcije (3) Izvođenje formule za energiju magnetskog polja grafičkom metodom. 
Sa slike se vidi da je energija magnetnog polja jednaka: Jedinica mjerenja veličine biće jedinica mjerenja energije, tj. džula, odavde, uzimajući u obzir f. (1), dobijamo: (4) Volumetrijska gustina energije je vrijednost određena energijom po jedinici volumena. Volumetrijska gustina energije magnetnog polja jednaka je: (5)
Koristeći formule i B=m 0 mnI. Odavde.
Tada će energija magnetnog polja biti jednaka:
Volumetrijska gustina energije (magnetni pritisak) biće jednaka (6).
Primjenjivo obrazovna tehnologija UDE. Da biste to učinili, razmotrite tablicu analoga između mehaničkih, električnih i magnetskih veličina.
| Mehanički | Magnetic |
| Fenomen inercije | Fenomen samoindukcije induktivnost |
| Mehanički | Električni |
| Fenomen deformacije Koeficijent tvrdoće | Fenomen punjenja kondenzatora Električni kapacitet |
Naglašavamo da je magnetni tok sličan impulsu čestice
Konsolidacija edukativni materijal.
Koji se fenomen naziva samoindukcija?
Objasnite zašto u zatvorenom kolu kroz koji teče struja različite veličine ili smjera neizbježno nastaje druga struja, koja se naziva struja samoindukcije?
Koja se veličina naziva magnetnim pritiskom?
Rješavanje problema.
Zadatak br. 1. Kako će se struja promijeniti kada se sklop zatvori, čiji je dijagram prikazan na slici.
Da u kolu nema induktivnosti, struja bi se skoro trenutno povećala do svoje maksimalne vrijednosti. U stvarnosti, struja postepeno dostiže svoj maksimum tokom vremena t 1 . To je zbog činjenice da u zavojnici postoji EMF samoindukcije. Jačina struje je sada određena ne samo izvornom emf već i indukovanom emf. Indukovana struja je usmjerena suprotno struji koju proizvodi strujni izvor tokom strujnog kola.
Zadatak br. 2 Kolika je induktivnost zavojnice ako se, uz postepeno mijenjanje jačine struje u njemu od 5 do 10 A za 0,1 s, pojavi samoinduktivna emf jednaka 20 V?
Problem br. 3 U zavojnici sa induktivitetom od 0,6 H, jačina struje je 20 A. Kolika je energija magnetskog polja ove zavojnice? Kako će se promijeniti energija polja ako se jačina struje prepolovi?
Domaći zadatak i instrukcija: §11.6; br. 5-6 vježba 22 Sažetak lekcije. Refleksija.
Nesumnjivo, pristup zasnovan na zadacima, nove tehnologije (UDE) za prevazilaženje PPB, naučne metode njihova primjena u rješavanju problema čiji je značaj toliko veliki otkriće više od jedne tajne promišljenom istraživaču uključenom u razvoj inteligencije darovitih školaraca.
Struja koja teče kroz provodni krug stvara magnetsko polje oko njega. Magnetski fluks F povezan sa kolom je direktno proporcionalan jačini struje u ovom kolu: F=LI, gde je L induktivnost kola. Induktivnost provodnika zavisi od njegovog oblika, veličine, a takođe i od svojstava okoline. Budući da je indukovana struja uzrokovana promjenom jačine struje u samom vodiču, ovaj fenomen nastanka inducirane struje naziva se samoindukcija, a rezultirajuća emf se naziva emf samoindukcije. Samoindukcija je poseban slučaj fenomena elektromagnetne indukcije. Ako se I mijenja s vremenom prema linearnom zakonu, tada je E ci = - (F/t)= - L(I/t), gdje je I/t brzina promjene struje. Ova formula vrijedi samo za L=const. Induktivnost je veličina numerički jednaka emf samoindukcije koja se javlja u kolu kada se struja u njemu promijeni za jedan u jedinici vremena. U SI, jedinica induktivnosti se uzima kao induktivnost provodnika u kojem, kada se struja promijeni za 1A u 1s, nastaje samoinduktivna emf od 1B. Ova jedinica se zove Henry (Hn): 1Hn=1B*s/A.
Energija magnetnog polja stvorena strujom, prema zakonu održanja energije, jednaka je energiji koju izvor potroši da stvori struju. Kada je kolo zatvoreno, struja u kolu zbog samoindukcije neće odmah dostići maksimalnu vrijednost I 0, već postepeno. Kada se krug otvori, struja također ne nestaje odmah, već postepeno, a toplina se oslobađa u vodiču. Pošto je strujni krug otvoren, ova toplota se ne može osloboditi zbog rada izvora, već može biti samo posledica energije akumulirane u solenoidu, energije magnetskog polja. Energija magnetskog polja solenoida, kada struja potpuno prestane, pretvara se u Jouleovu toplinu. Izraz za magnetsko polje solenoida ima oblik: W m =LI 2 /2.
Fenomen samoindukcije. Induktivnost
Električna struja koja prolazi kroz provodnik stvara magnetsko polje oko njega. Magnetski tok kroz petlju ovog vodiča proporcionalan je modulu indukcije magnetskog polja unutar petlje, a indukcija magnetskog polja je zauzvrat proporcionalna jačini struje u vodiču. Stoga je magnetni tok kroz petlju direktno proporcionalan struji u petlji:
Koeficijent proporcionalnosti između struje u kolu i magnetskog toka koji stvara ova struja naziva se induktivnost. Induktivnost zavisi od veličine i oblika provodnika, od magnetnih svojstava sredine u kojoj se provodnik nalazi.
Jedinica induktivnosti u međunarodnom sistemu se uzima kao Henry. Induktivnost kola je 1 H ako je, pri struji od 1 A, magnetni tok kroz kolo 1 Wb:
Kada se struja u zavojnici promijeni, mijenja se i magnetski tok koji stvara ova struja. Promjena magnetskog polja koje prolazi kroz zavojnicu trebala bi uzrokovati pojavu inducirane emf u zavojnici. Fenomen pojave inducirane emf u električnom kolu kao rezultat promjene jačine struje u ovom kolu naziva se samoindukcija.
U skladu s Lenzovim pravilom, samoinduktivni emf sprječava povećanje struje kada je kolo uključeno i smanjenje struje kada je krug isključen.
EMF samoindukcije koja nastaje u zavojnici, prema zakonu elektromagnetne indukcije, jednaka je
, tj.
Samoinduktivna emf je direktno proporcionalna induktivnosti zavojnice i brzini promjene struje u zavojnici.
Element električnog kola ima induktivnost od 1 H ako, uz jednoličnu promenu jačine struje u kolu za 1 A u 1 s, u njemu nastane samoinduktivna emf od 1 V.
