Samoindukcja
Każdy przewodnik, przez który przepływa prąd elektryczny, znajduje się w swoim własnym polu magnetycznym.
Kiedy zmienia się natężenie prądu w przewodniku, zmienia się pole m, tj. strumień magnetyczny wytworzony przez ten prąd zmienia się. Zmiana strumień magnetyczny prowadzi do pojawienia się wirowego pola elektrycznego i w obwodzie pojawia się indukowany emf.
Zjawisko to nazywa się samoindukcją.
Samoindukcja to zjawisko występowania indukowanego pola elektromagnetycznego w obwodzie elektrycznym w wyniku zmiany natężenia prądu.
Powstały emf nazywa się Samoindukowane emf
Manifestacja zjawiska samoindukcji
Zamknięcie obwodu
Gdy w obwodzie elektrycznym nastąpi zwarcie, prąd wzrasta, co powoduje wzrost strumienia magnetycznego w cewce, pojawia się wirowe pole elektryczne skierowane przeciwko prądowi, tj. W cewce pojawia się samoindukcyjny emf, który zapobiega wzrostowi prądu w obwodzie (pole wirowe hamuje elektrony).
W rezultacie L1 zapala się później niż L2.
Otwarty obwód
Po otwarciu obwodu elektrycznego prąd maleje, następuje zmniejszenie strumienia w cewce i pojawia się wirowe pole elektryczne, skierowane jak prąd (starający się utrzymać tę samą siłę prądu), tj. W cewce powstaje samoindukowany emf, utrzymujący prąd w obwodzie.
W rezultacie L miga jasno po wyłączeniu.
W elektrotechnice zjawisko samoindukcji objawia się przy zamykaniu obwodu (prąd elektryczny stopniowo wzrasta) i przy otwieraniu obwodu (prąd elektryczny nie zanika natychmiast).
INDUKCYJNOŚĆ
Od czego zależy samoindukowany emf?
Prąd elektryczny wytwarza własne pole magnetyczne. Strumień magnetyczny przez obwód jest proporcjonalny do indukcji pola magnetycznego (Ф ~ B), indukcja jest proporcjonalna do natężenia prądu w przewodniku
(B ~ I), dlatego strumień magnetyczny jest proporcjonalny do natężenia prądu (Ф ~ I).
Sem samoindukcji zależy od szybkości zmian prądu w obwodzie elektrycznym, właściwości przewodnika (rozmiar i kształt) oraz względnej przenikalności magnetycznej ośrodka, w którym znajduje się przewodnik.
Wielkość fizyczna pokazująca zależność siły elektromotorycznej od rozmiaru i kształtu przewodnika oraz od środowiska, w którym przewodnik się znajduje, nazywa się współczynnikiem samoindukcji lub indukcyjnością.
Indukcyjność - wielkość fizyczna, liczbowo równy samoindukcyjnemu emf występującemu w obwodzie, gdy prąd zmienia się o 1 amper w ciągu 1 sekundy.
Indukcyjność można również obliczyć ze wzoru:
gdzie Ф jest strumieniem magnetycznym w obwodzie, I jest natężeniem prądu w obwodzie.
Jednostki indukcyjności SI:
Indukcyjność cewki zależy od:
liczba zwojów, rozmiar i kształt cewki oraz względna przenikalność magnetyczna ośrodka (ewentualnie rdzenia).
SAMOINDUKCYJNE pole elektromagnetyczne
Samoindukcyjny emf zapobiega wzrostowi prądu, gdy obwód jest włączony, i zmniejszeniu prądu, gdy obwód jest otwarty.
ENERGIA POLA MAGNETYCZNEGO PRĄDU
Wokół przewodnika, w którym płynie prąd, znajduje się pole magnetyczne posiadające energię.
Skąd to pochodzi? Źródło prądu zawarte w obwodzie elektrycznym ma zapas energii.
W momencie zamknięcia obwodu elektrycznego źródło prądu zużywa część swojej energii, aby przezwyciężyć efekt powstającego samoindukcyjnego pola elektromagnetycznego. Ta część energii, zwana energią własną prądu, jest wykorzystywana do tworzenia pola magnetycznego.
Energia pola magnetycznego jest równa energii wewnętrznej prądu.
Energia własna prądu jest liczbowo równa pracy, jaką źródło prądu musi wykonać, aby pokonać siłę samoindukcji i wytworzyć prąd w obwodzie.
Energia pola magnetycznego wytworzonego przez prąd jest wprost proporcjonalna do kwadratu prądu.
Gdzie ucieka energia pola magnetycznego po ustaniu prądu? - wyróżnia się (gdy obwód jest otwarty z wystarczającą ilością Wielka siła prąd może spowodować iskrę lub łuk)
PYTANIA DO PRACY TESTOWEJ
na temat „Indukcja elektromagnetyczna”
1. Wymień 6 sposobów uzyskania prądu indukcyjnego.
2. Zjawisko Indukcja elektromagnetyczna(definicja).
3. Reguła Lenza.
4. Strumień magnetyczny (definicja, rysunek, wzór, wielkości wejściowe i ich jednostki miary).
5. Prawo indukcji elektromagnetycznej (definicja, wzór).
6. Właściwości wiru pole elektryczne.
7. SEM indukcyjny przewodnika poruszającego się w jednorodnym polu magnetycznym (przyczyna pojawienia się, rysunek, wzór, wielkości wejściowe, ich jednostki miary).
8. Samoindukcja (krótka manifestacja w elektrotechnice, definicja).
9. Pole elektromagnetyczne samoindukcji (jego działanie i wzór).
10. Indukcyjność (definicja, wzory, jednostki miary).
11. Energia pola magnetycznego prądu (wzór skąd pochodzi energia pola magnetycznego prądu i gdzie zanika, gdy prąd ustanie).
Zjawisko samoindukcji polega na pojawieniu się indukowanego pola elektromagnetycznego w samym przewodniku, gdy zmienia się w nim prąd. Przykładem zjawiska samoindukcji jest eksperyment z dwiema żarówkami połączonymi równolegle poprzez przełącznik do źródła prądu, z których jedna jest połączona poprzez cewkę (ryc. 39). Gdy kluczyk jest zamknięty, żarówka 2, załączona poprzez cewkę, zapala się później niż żarówka 1. Dzieje się tak dlatego, że po zamknięciu kluczyka prąd nie osiąga od razu wartości maksymalnej, pole magnetyczne narastającego prądu będzie wygenerować w cewce indukowany emf, który zgodnie z regułą Lenza będzie zakłócał wzrost prądu.
W przypadku samoindukcji spełnione jest empirycznie ustalone prawo: pole elektromagnetyczne samoindukcji jest wprost proporcjonalne do szybkości zmian prądu w przewodniku. .
Współczynnik proporcjonalności L nazywany jest indukcyjnością. Indukcyjność to wartość równa samoindukcyjnemu emf przy szybkości zmiany prądu w przewodniku wynoszącej 1 A/s. Jednostką indukcyjności jest henr (H). 1 H = 1 V s/A. 1 Henry to indukcyjność przewodnika, w którym występuje samoindukcyjne pole elektromagnetyczne o wartości 1 wolta przy szybkości zmiany prądu wynoszącej 1 A/s. Indukcyjność charakteryzuje właściwości magnetyczne obwodu elektrycznego (przewodnika) i zależy od przenikalności magnetycznej ośrodka rdzeniowego, wielkości i kształtu cewki oraz liczby w niej zwojów.
Kiedy cewka indukcyjna jest odłączona od źródła prądu, lampa podłączona równolegle do cewki daje krótki błysk (ryc. 40).
Prąd w obwodzie powstaje pod wpływem samoindukcji emf. Źródłem energii uwalnianej w obwodzie elektrycznym jest pole magnetyczne cewki. Energię pola magnetycznego oblicza się zgodnie ze wzorem Energia pola magnetycznego zależy od indukcyjności przewodnika i natężenia w nim prądu. Energię tę można przekształcić w energię pola elektrycznego. Wirowe pole elektryczne jest generowane przez zmienne pole magnetyczne, a zmienne pole elektryczne generuje zmienne pole magnetyczne, tj. zmienne pola elektryczne i magnetyczne nie mogą istnieć bez siebie. Ich związek pozwala stwierdzić, że istnieje jedno pole elektromagnetyczne. Pole elektromagnetyczne jest jednym z głównych pól fizycznych, poprzez które zachodzi oddziaływanie cząstek naładowanych elektrycznie lub cząstek z momentem magnetycznym. Pole elektromagnetyczne charakteryzuje się natężeniem pola elektrycznego i indukcją magnetyczną. Zależność tych wielkości od rozkładu w przestrzeni ładunki elektryczne i prądów została założona w latach 60-tych ubiegłego wieku przez J. Maxwella. Związek ten nazywa się podstawowymi równaniami elektrodynamiki, które opisują zjawiska elektromagnetyczne w różnych ośrodkach i w próżni. Równania te otrzymano jako uogólnienie ustalonych eksperymentalnie praw zjawisk elektrycznych i magnetycznych.
Plan - podsumowanie lekcji
« Samoindukcja . I indukcyjność . Energia pola magnetycznego aktualny"
Ukończone przez studenta V roku
Grupa FM-112
pełny etat szkolenie
nauczanie fizyki i matematyki
Keżutina Olga Władysławowna
Data: 23.09.16
Włodzimierz 2016
Temat lekcji: Samoindukcja . I indukcyjność .
Klasa: „11b”
Typ lekcji : lekcja zdobywania nowej wiedzy.
Typ lekcji: lekcja-wykład.
Cel : sformułować pogląd, że zmiana natężenia prądu w przewodniku tworzy falę wirową, która może przyspieszać lub spowalniać poruszające się elektrony; tworzą wyobrażenie o energii posiadanej przez prąd elektryczny w przewodniku i energii pola magnetycznego wytwarzanego przez prąd.
Zadania:
Edukacyjny: Powtórz wiedzę uczniów na temat zjawiska indukcji elektromagnetycznej, pogłębij ją; na tej podstawie zbadaj zjawisko samoindukcji. Naucz, jak wykorzystywać prawo indukcji elektromagnetycznej do wyjaśniania zjawisk.Przedstaw wzór na obliczenie energii pola magnetycznego prądu oraz pojęcie pola elektromagnetycznego.
Edukacyjny: Kultywowanie zainteresowania tematem, ciężkiej pracy i umiejętności uważnej oceny odpowiedzi towarzyszy, umiejętności pracy zespołowej i w parach.
Edukacyjny: Rozwój myślenia fizycznego uczniów, poszerzanie aparatu pojęciowego uczniów, kształtowanie umiejętności analizowania informacji, wyciągania wniosków z obserwacji i eksperymentów.
Sprzęt:
Podczas zajęć:
Etap organizacyjny.11.20 – 11.21
Witam państwa, usiądźcie.
Uczniowie przygotowują się do lekcji.
Aktualizowanie wiedzy.
11.22-11.28
Sprawdzamy pracę domową, jeśli uczniowie mają pytania, to je rozwiewamy.
Badanie czołowe:
Jakie pole nazywa się wirowym polem elektrycznym?
Jakie jest źródło pola wirowego?
Co to są prądy Foucaulta? Podaj przykłady ich użycia.
Co decyduje o indukowanym emf występującym w przewodniku poruszającym się w zmiennym w czasie polu magnetycznym?
Studenci sprawdzają Praca domowa, Odpowiedz na pytania:
Pole, które generujezmienne w czasie pole magnetyczne.
Zmienne w czasie pole magnetyczne.
Prądy indukcyjne osiągające duże wartości liczbowe w masywnych przewodnikach ze względu na małą rezystancję.
O prędkości poruszania się przewodnika w jednorodnym polu magnetycznym.
Przykładowe pytania prowadzące:
4.Zapamiętaj wzór, dzięki któremu możesz znaleźć siłę emf indukowaną w poruszających się przewodnikach.
Etap motywacyjny.
11.29-11.31
Podstawy elektrodynamiki położył Ampere w 1820 roku. Praca Ampere'a zainspirowała wielu inżynierów do zaprojektowania różnych urządzeń technicznych, takich jak silnik elektryczny (projekt B. S. Jacobi), telegraf (S. Morse) i elektromagnes, który zaprojektował słynny amerykański naukowiec Henry.
Joseph Henry zasłynął stworzeniem serii unikalnych, potężnych elektromagnesów o sile podnoszenia od 30 do 1500 kg i masie własnej magnesu 10 kg. Tworząc różne elektromagnesy, w 1832 roku uczony odkrył nowe zjawisko w elektromagnetyzmie - zjawisko samoindukcji. Ta lekcja poświęcona jest temu zjawisku.
Zapisz temat na tablicy: „ Samoindukcja . I indukcyjność . Aktualna energia pola magnetycznego ».
Nauka nowego materiału.
11.32-11.45
Henry wynalazł płaskie cewki z taśmy miedzianej, za pomocą których uzyskał efekty mocy wyraźniejsze niż przy zastosowaniu elektromagnesów drutowych. Naukowiec zauważył, że gdy w obwodzie znajduje się silna cewka, prąd w tym obwodzie osiąga swoją wartość maksymalną znacznie wolniej niż bez cewki.
Doświadczenie: Na rysunku przedstawiono schemat elektryczny układu doświadczalnego, na podstawie którego można wykazać zjawisko samoindukcji. Obwód elektryczny składa się z dwóch połączonych równolegle żarówek podłączonych za pomocą przełącznika do źródła prądu stałego. Cewka jest połączona szeregowo z jedną z żarówek. Po zamknięciu obwodu widać, że żarówka włączona szeregowo z cewką świeci wolniej niż druga żarówka.
Gdy źródło jest wyłączone, żarówka połączona szeregowo z cewką gaśnie wolniej niż druga żarówka.
Rozważmy procesy zachodzące w tym obwodzie, gdy klucz jest zamykany i otwierany.
1. Zamknięcie na klucz.
W obwodzie znajduje się cewka przewodząca prąd. Niech prąd w tym zakręcie płynie w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Następnie pole magnetyczne zostanie skierowane w górę.
W ten sposób cewka trafia w przestrzeń własnego pola magnetycznego. W miarę wzrostu prądu cewka znajdzie się w przestrzeni zmieniającego się pola magnetycznego własnego prądu. Jeśli prąd wzrasta, wówczas wzrasta również strumień magnetyczny wytwarzany przez ten prąd. Jak wiadomo, wraz ze wzrostem strumienia magnetycznego przenikającego płaszczyznę obwodu, w tym obwodzie powstaje elektromotoryczna siła indukcji, a w konsekwencji prąd indukcyjny. Zgodnie z regułą Lenza prąd ten będzie skierowany w taki sposób, aby jego pole magnetyczne nie powodowało zmiany strumienia magnetycznego przenikającego przez płaszczyznę obwodu.
Oznacza to, że dla zwoju przedstawionego na rysunku 4 prąd indukcyjny powinien być skierowany zgodnie z ruchem wskazówek zegara, zapobiegając w ten sposób wzrostowi prądu własnego zwoju. W konsekwencji, gdy kluczyk jest zamknięty, prąd w obwodzie nie wzrasta natychmiastowo, ponieważ w tym obwodzie pojawia się prąd indukcyjny hamowania, skierowany w przeciwnym kierunku.
2. Otwarcie klucza.
Po otwarciu przełącznika prąd w obwodzie maleje, co prowadzi do zmniejszenia strumienia magnetycznego przez płaszczyznę cewki. Zmniejszenie strumienia magnetycznego prowadzi do pojawienia się indukowanego emf i indukowanego prądu. W tym przypadku indukowany prąd jest kierowany w tym samym kierunku, co prąd własny cewki. Prowadzi to do wolniejszego spadku prądu wewnętrznego.
Wniosek: gdy prąd w przewodniku się zmienia, w tym samym przewodniku następuje indukcja elektromagnetyczna, która wytwarza prąd indukowany, skierowany w taki sposób, aby zapobiec zmianie jego własnego prądu w przewodniku. Na tym polega istota zjawiska samoindukcji. Samoindukcja jest szczególny przypadek Indukcja elektromagnetyczna.
Samoindukcja - jest to zjawisko występowania indukcji elektromagnetycznej w przewodniku, gdy zmienia się natężenie prądu płynącego przez ten przewodnik.
Indukcyjność. Wielkość wektora indukcji B pola magnetycznego wytworzonego przez prąd jest proporcjonalna do natężenia prądu. Ponieważ strumień magnetyczny Ф jest proporcjonalny do B, wówczas Ф ~ В~ I.
Można zatem twierdzić, że
Ф = LI,
gdzie L jest współczynnikiem proporcjonalności między prądem w obwodzie przewodzącym a strumieniem magnetycznym.
Wartość L nazywana jest indukcyjnością obwodu lub jego współczynnikiem samoindukcji.
Korzystając z prawa indukcji elektromagnetycznej i wynikającego z niego wyrażenia, otrzymujemy równość
Ze wzoru wynika, żeindukcyjność to wielkość fizyczna liczbowo równa samoindukcyjnemu emf występującemu w obwodzie, gdy prąd w nim zmienia się o 1 A w ciągu 1 sekundy.
Indukcyjność, podobnie jak pojemność elektryczna, zależy od czynników geometrycznych: wielkości przewodnika i jego kształtu, ale nie zależy bezpośrednio od natężenia prądu w przewodniku. Oprócz geometrii przewodnika, indukcyjność zależy od właściwości magnetycznych środowiska, w którym znajduje się przewodnik.
Oczywiście indukcyjność jednego zwoju drutu jest mniejsza niż indukcyjność cewki (cewki) składającej się z N podobnych zwojów, ponieważ strumień magnetyczny cewki wzrasta N razy.
Jednostka indukcyjności w układzie SI nazywana jest henrem (oznaczana jako Gn). Indukcyjność przewodnika jest równa 1 H, jeśli przy równomiernej zmianie natężenia prądu o 1 A w ciągu 1 s powstaje w nim samoindukcyjny emf o wartości 1 V:
Ludzie na co dzień spotykają się ze zjawiskiem samoindukcji. Za każdym razem, gdy włączamy lub wyłączamy światło, zamykamy lub otwieramy obwód, wzbudzając w ten sposób prądy indukcyjne. Czasami prądy te mogą osiągnąć tak duże wartości, że wewnątrz wyłącznika przeskakuje iskra, co widzimy.
Analogia między samoindukcją i bezwładnością. Zjawisko samoindukcji jest podobne do zjawiska bezwładności w mechanice. Zatem bezwładność prowadzi do tego, że pod wpływem siły ciało nie nabywa określonej prędkości natychmiastowo, ale stopniowo. Nadwozia nie da się natychmiastowo spowolnić, niezależnie od siły hamowania. W ten sam sposób, z powodu samoindukcji, gdy obwód jest zamknięty, natężenie prądu nie osiąga natychmiast określonej wartości, ale stopniowo wzrasta. Wyłączając źródło nie zatrzymujemy od razu prądu. Samoindukcja utrzymuje go przez pewien czas, pomimo oporu obwodu.
Do tworzenia prąd elektryczny i dlatego jego pole magnetyczne musi działać przeciwko siłom wirowego pola elektrycznego. Praca ta (zgodnie z prawem zachowania energii) jest równa energii prądu elektrycznego lub energii pola magnetycznego prądu.
Zapisz wyrażenie na energię prąduI, przepływający przez obwód z indukcyjnościąL, czyli dla energii pola magnetycznego prądu, jest możliwe w oparciu o analogię między bezwładnością a samoindukcją.
Jeśli samoindukcja jest analogiczna do bezwładności, to indukcyjność odgrywa tę samą rolę w procesie wytwarzania prądu, co masa w mechanice, gdy prędkość wzrasta. Rolę prędkości ciała w elektrodynamice pełni natężenie prądu jako wielkość charakteryzująca ruch ładunków elektrycznych.
Wówczas energię prądu można uznać za wartość zbliżoną do energii kinetycznej w mechanice:
Aktualna energia pola magnetycznego.
Odpowiadają na pytania, podejmują dyskusję, wyciągają wnioski i robią notatki w zeszytach.
Utrwalenie poznanego materiału
11.46-11.56
Oferuje rozwiązanie problemu:
Rozwiązuj problemy na tablicy i na miejscu.
Zreasumowanie. Praca domowa.
11.57-11.58
Wystawianie i uzasadnianie znaków. Nagrywanie i omawianie zadań domowych.
D/Z: §14-16, nr 932, 934, 938.
Zapisz pracę domową
Odbicie
11.59-12.00
Rozmowa jest organizowana tak, aby uczestnicy lekcji mogli zrozumieć swoje własne działania podczas lekcji.
Pytania:
1. Jakich nowych rzeczy nauczyłeś się podczas lekcji?
2. Czy materiał lekcyjny był jasny?
3. Czy podobała Ci się lekcja?
Weź udział w rozmowie
№931. Jaka jest indukcyjność obwodu, jeśli przy natężeniu prądu 5 A pojawi się w nim strumień magnetyczny o wartości 0,5 mWb?
№933. Znajdź indukcyjność przewodnika, w którym przy równomiernej zmianie natężenia prądu o 2 A przez 0,25 s wzbudzony jest samoindukcyjny emf o wartości 20 mV.
№937. W cewce o indukcyjności 0,6 H płynie prąd o natężeniu 20 A. Jaka jest energia pola magnetycznego tej cewki? Jak zmieni się energia pola, jeśli natężenie prądu zmniejszy się o połowę?
№939. Znajdź energię pola magnetycznego solenoidu, w którym przy prądzie 10 A występuje strumień magnetyczny o wartości 0,5 Wb.
№932. Jaki strumień magnetyczny występuje w obwodzie o indukcyjności 0,2 mH przy prądzie 10 A?
№934. Jaki emf samoindukcyjny wzbudza się w uzwojeniu elektromagnesu o indukcyjności 0,4 H, gdy prąd w nim zmienia się równomiernie o 5 A w ciągu 0,02 s?
№938. Jakie powinno być natężenie prądu w uzwojeniu dławika o indukcyjności 0,5 H, aby energia pola była równa 1 J?
Lekcja 87.11 Lisitsky P.A.
Sekcja programu: „Pole magnetyczne”
Temat lekcji: „Zjawisko samoindukcji. Indukcyjność. Energia pola magnetycznego. Rozwiązywanie problemów”
Cel: student musi zrozumieć istotę zjawiska samoindukcji i prawo samoindukcji, a także pojęcie indukcyjności i energii pola magnetycznego.
Cele Lekcji.
Edukacyjny:
Ujawnić istotę zjawiska samoindukcji;
Wyprowadź prawo samoindukcji i podaj pojęcie indukcyjności, a także wyprowadź wzór na energię pola magnetycznego graficznie.
Edukacyjny:
Wskaż znaczenie związków przyczynowo-skutkowych w poznaniu zjawisk.
Rozwój myślenia:
Pracuj nad rozwinięciem umiejętności identyfikacji głównej przyczyny wpływającej na wynik (rozwiń „czujność” w poszukiwaniu);
Kontynuuj pracę nad rozwijaniem umiejętności wyciągania wniosków.
Typ lekcji: lekcja dotycząca uczenia się nowego materiału.
Technologie edukacyjne: elementy technologii powiększania jednostek dydaktycznych (UDE).
Podczas zajęć.
1.Inicjalizacja lekcji (wzajemne powitanie nauczyciela i uczniów, gotowość do lekcji itp.)
2.Wprowadzenie do planu lekcji.
Najpierw będziemy wspólnie podziwiać głęboką wiedzę - i w tym celu przeprowadzimy małą ankietę ustną. Następnie spróbujemy odpowiedzieć na pytanie: jaka jest istota zjawiska samoindukcji? Co to jest indukcyjność? Jak obliczyć energię pola magnetycznego? Następnie będziemy ćwiczyć nasz mózg i rozwiązywać problemy. I na koniec wyciągnijmy z zakamarków pamięci coś cennego – zjawisko indukcji elektromagnetycznej (temat do powtórzenia).
2. Kontroluj rozmowę na temat „Zjawiska indukcji elektromagnetycznej”.
Jak nazywa się zjawisko indukcji elektromagnetycznej?
Wzór na prawo indukcji elektromagnetycznej.
Jak odczytuje się prawo indukcji elektromagnetycznej?
Wzór na prąd indukowany, jeśli obwód jest zamknięty?
Wzór na strumień magnetyczny.
Wzór na moduł wektora indukcji magnetycznej w cewce.
3.Praca nad studiowanym materiałem.
Problematyczne doświadczenie.
Zmontowano obwód elektryczny. Zamknijmy go i wyregulujmy za pomocą reostatu tak, aby żarówki 1 i 2 paliły się z tą samą intensywnością. Teraz otwórzmy obwód i zamknijmy go ponownie. Żarówka 1, w obwodzie której znajduje się obwód (cewka z duża liczba zwojów drutu miedzianego) zaświeci się pełną żarówką znacznie później niż żarówka nr 2.
Przeciwnie, gdy obwód się otworzy, żarówka 1, w której obwodzie znajduje się obwód (cewka z dużą liczbą zwojów drutu miedzianego), zgaśnie znacznie później niż żarówka 2.
Slajdy są wyświetlane za pomocą komputera i projektora, aby podkreślić kluczowe doświadczenia związane z tematem.
Sformułowano problem: Jaka jest przyczyna tego zjawiska?
Zaraz po zamknięciu kluczyka podawane jest napięcie na obydwie gałęzie AB i CD. W odgałęzieniu CD lampka 2 zaświeci się niemal natychmiast, ponieważ liczba zwojów reostatu jest niewielka, pole magnetyczne niemal natychmiast osiąga maksymalną wartość. Oddział AB to inna sprawa. Przed zamknięciem klucza K w cewce nie było pola magnetycznego, natomiast po zamknięciu klucza pojawił się i wzrósł prąd. Jednocześnie wzrasta również indukcja pola magnetycznego, które przenika przez gałęzie własne cewki. W każdym z licznych zwojów indukowany jest e i skierowany przeciwko zewnętrznemu emf (e)
Samoindukcja to zjawisko występowania pola elektromagnetycznego w tym samym obwodzie zamkniętym, przez który ono przepływa. prąd przemienny. Znajdźmy wzór na indukcyjność tej cewki.
Strumień magnetyczny
Moduł wektora indukcji magnetycznej w cewce B=m 0 mnI
Liczba zwojów na jednostkę długości, przy czym strumień magnetyczny w cewce jest równy , lub Ф=LI (1)
Indukcyjność jest wielkością fizyczną, która jest stała dla danej cewki i wynosi , [L]=1H= (2)
Indukcyjność przewodnika jest równa 1H, jeśli przy zmianie natężenia prądu o 1A w ciągu 1s indukuje się w nim samoindukcyjny emf o wartości 1B.
Fizyczne znaczenie indukcyjności. Indukcyjność to wielkość fizyczna, liczbowo równa samoindukcyjnemu emf, który występuje w obwodzie, gdy prąd zmienia się o 1 amper w ciągu jednej sekundy.
Indukcyjność, podobnie jak pojemność elektryczna, zależy od czynników geometrycznych: wielkości przewodnika i jego kształtu, ale nie zależy bezpośrednio od natężenia prądu w przewodniku. Oprócz geometrii przewodnika indukcyjność zależy od właściwości magnetycznych ośrodka (), w którym znajduje się przewodnik.
Strumień magnetyczny w cewce jest wprost proporcjonalny do natężenia prądu. Prawo samoindukcji Indukcyjny emf powstający w cewce jest wprost proporcjonalny do szybkości zmian prądu, branej pod uwagę z przeciwnym znakiem. Wzór na prawo samoindukcji (3) Wyprowadzenie wzoru na energię pola magnetycznego metodą graficzną. 
Z rysunku widać, że energia pola magnetycznego jest równa: Jednostką miary wielkości będzie jednostka miary energii, tj. dżul stąd, biorąc pod uwagę f. (1), otrzymujemy: (4) Wolumetryczna gęstość energii to wartość określona przez energię przypadającą na jednostkę objętości. Objętościowa gęstość energii pola magnetycznego jest równa: (5)
Korzystanie ze wzorów i B=m 0 mnI. Stąd.
Wtedy energia pola magnetycznego będzie równa:
Objętościowa gęstość energii (ciśnienie magnetyczne) będzie równa (6).
Odpowiedni technologia edukacyjna UDE. Aby to zrobić, rozważ tabelę analogii między wielkościami mechanicznymi, elektrycznymi i magnetycznymi.
| Mechaniczny | Magnetyczny |
| Zjawisko bezwładności | Zjawisko samoindukcji indukcyjność |
| Mechaniczny | Elektryczny |
| Zjawisko deformacji Współczynnik twardości | Zjawisko ładowania kondensatorów Pojemność elektryczna |
Podkreślamy, że strumień magnetyczny jest podobny do pędu cząstki
Konsolidacja materiał edukacyjny.
Jakie zjawisko nazywa się samoindukcją?
Wyjaśnij, dlaczego w obwodzie zamkniętym, przez który przepływa prąd o zmiennej wielkości lub kierunku, nieuchronnie pojawia się inny prąd, zwany prądem samoindukcyjnym?
Jaką wielkość nazywa się ciśnieniem magnetycznym?
Rozwiązywanie problemów.
Zadanie nr 1. Jak zmieni się prąd po zamknięciu obwodu, którego schemat pokazano na rysunku.
Gdyby w obwodzie nie było indukcyjności, prąd niemal natychmiast wzrósłby do wartości maksymalnej. W rzeczywistości prąd stopniowo osiąga maksimum w czasie t 1 . Wynika to z faktu, że w cewce występuje samoindukcyjne pole elektromagnetyczne. Siła prądu jest teraz określana nie tylko przez źródłowy SEM, ale także przez indukowany SEM. Indukowany prąd jest skierowany przeciwnie do prądu wytwarzanego przez źródło prądu w obwodzie.
Problem nr 2 Jaka jest indukcyjność cewki, jeśli przy stopniowej zmianie natężenia prądu w niej od 5 do 10 A w ciągu 0,1 s pojawi się samoindukcyjny emf równy 20 V?
Problem nr 3 W cewce o indukcyjności 0,6 H natężenie prądu wynosi 20 A. Jaka jest energia pola magnetycznego tej cewki? Jak zmieni się energia pola, jeśli natężenie prądu zmniejszy się o połowę?
Zadanie domowe i instrukcja: §11.6; Nr 5-6 ćwiczenie 22 Podsumowanie lekcji. Odbicie.
Niewątpliwie podejście zadaniowe, nowe technologie (UDE) w celu przezwyciężenia PPB, metody naukowe ich zastosowanie w rozwiązywaniu problemów o tak wielkim znaczeniu odkryje niejedną tajemnicę przed myślącym badaczem zajmującym się rozwojem inteligencji uzdolnionych uczniów.
Prąd przepływający przez obwód przewodzący wytwarza wokół niego pole magnetyczne. Strumień magnetyczny Ф związany z obwodem jest wprost proporcjonalny do natężenia prądu w tym obwodzie: Ф=LI, gdzie L jest indukcyjnością obwodu. Indukcyjność przewodnika zależy od jego kształtu, rozmiaru, a także od właściwości otoczenia. Ponieważ prąd indukowany jest spowodowany zmianą natężenia prądu w samym przewodniku, zjawisko występowania prądu indukowanego nazywa się samoindukcją, a powstały emf nazywa się emfem samoindukcji. Samoindukcja jest szczególnym przypadkiem zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Jeżeli I zmienia się w czasie zgodnie z prawem liniowym, to E ci = - (Ф/t)= - L(I/t), gdzie I/t jest szybkością zmian prądu. Wzór ten obowiązuje tylko dla L=const. Indukcyjność jest wielkością liczbowo równą samoindukcji emf występującej w obwodzie, gdy prąd w nim zmienia się o jeden w jednostce czasu. W SI za jednostkę indukcyjności przyjmuje się indukcyjność przewodnika, w którym, gdy prąd zmienia się o 1A w ciągu 1 s, pojawia się samoindukcyjny emf o wartości 1B. Jednostka ta nazywa się Henry (Hn): 1Hn=1B*s/A.
Energia pola magnetycznego wytworzony przez prąd, zgodnie z prawem zachowania energii, jest równy energii wydanej przez źródło na wytworzenie prądu. Gdy obwód jest zamknięty, prąd w obwodzie spowodowany samoindukcją nie osiągnie natychmiast maksymalnej wartości I 0, ale stopniowo. Po otwarciu obwodu prąd również nie zanika natychmiast, ale stopniowo, a w przewodniku uwalniane jest ciepło. Ponieważ obwód jest otwarty, ciepło to nie może zostać uwolnione w wyniku działania źródła, ale może być jedynie konsekwencją energii zgromadzonej w elektromagnesie, energii pola magnetycznego. Energia pola magnetycznego elektromagnesu, gdy prąd całkowicie się zatrzymuje, zamienia się w ciepło Joule'a. Wyrażenie na pole magnetyczne solenoidu ma postać: W m =LI 2 /2.
Zjawisko samoindukcji. Indukcyjność
Prąd elektryczny przepływający przez przewodnik wytwarza wokół niego pole magnetyczne. Strumień magnetyczny przechodzący przez pętlę tego przewodnika jest proporcjonalny do modułu indukcji pola magnetycznego wewnątrz pętli, a indukcja pola magnetycznego z kolei jest proporcjonalna do natężenia prądu w przewodniku. Dlatego strumień magnetyczny przez pętlę jest wprost proporcjonalny do prądu w pętli:
Współczynnik proporcjonalności między prądem w obwodzie a strumieniem magnetycznym wytwarzanym przez ten prąd nazywa się indukcyjnością. Indukcyjność zależy od wielkości i kształtu przewodnika, od właściwości magnetycznych środowiska, w którym przewodnik się znajduje.
Przyjmuje się, że jednostką indukcyjności w układzie międzynarodowym jest: Henz. Indukcyjność obwodu wynosi 1 H, jeśli przy prądzie 1 A strumień magnetyczny przepływający przez obwód wynosi 1 Wb:
Kiedy zmienia się prąd w cewce, zmienia się strumień magnetyczny wytwarzany przez ten prąd. Zmiana pola magnetycznego przechodzącego przez cewkę powinna spowodować pojawienie się indukowanego pola elektromagnetycznego w cewce. Zjawisko występowania indukowanego emf w obwodzie elektrycznym w wyniku zmiany natężenia prądu w tym obwodzie nazywa się samoindukcja.
Zgodnie z regułą Lenza, samoindukcyjne pole elektromagnetyczne zapobiega wzrostowi prądu po włączeniu obwodu i zmniejszeniu prądu po wyłączeniu obwodu.
Samoindukcja emf powstająca w cewce, zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej, jest równa
, tj.
Samoindukcyjny emf jest wprost proporcjonalny do indukcyjności cewki i szybkości zmian prądu w cewce.
Element obwodu elektrycznego ma indukcyjność 1 H, jeżeli przy równomiernej zmianie natężenia prądu w obwodzie o 1 A w ciągu 1 s powstaje w nim samoindukcyjny emf o wartości 1 V.
