Самоиндукция, индуктивность. самоиндукция каждый проводник, по которому протекает эл.ток, находится в собственном магнитном поле

Проявление явления самоиндукции Замыкание цепиРазмыкание цепи При замыкании в эл.цепи нарастает ток, что вызывает в катушке увеличение магнитного потока, возникает вихревое эл.поле, направленное против тока, т.е. в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая нарастанию тока в цепи (вихревое поле тормозит электроны). В результате Л1 загорается позже, чем Л2. При размыкании эл.цепи ток убывает, возникает уменьшение м.потока в катушке, возникает вихревое эл.поле, направленное как ток (стремящееся сохранить прежнюю силу тока), т.е. в катушке возникает ЭДС самоиндукции, поддерживающая ток в цепи. В результате Л при выключении ярко вспыхивает.

ИНДУКТИВНОСТЬ От чего зависит ЭДС самоиндукции? Эл.ток создает собственное магнитное поле. Магнитный поток через контур пропорционален индукции магнитного поля (Ф ~ B), индукция пропорциональна силе тока в проводнике (B ~ I), следовательно магнитный поток пропорционален силе тока (Ф ~ I). ЭДС самоиндукции зависит от скорости изменения силы тока в эл.цепи, от свойств проводника (размеров и формы) и от относительной магнитной проницаемости среды, в которой находится проводник. Физическая величина, показывающая зависимость ЭДС самоиндукции от размеров и формы проводника и от среды, в которой находится проводник, называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью.

ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА Вокруг проводника с током существует магнитное поле, которое обладает энергией. Откуда она берется? Источник тока, включенный в эл.цепь, обладает запасом энергии. В момент замыкания эл.цепи источник тока расходует часть своей энергии на преодоление действия возникающей ЭДС самоиндукции. Эта часть энергии, называемая собственной энергией тока, и идет на образование магнитного поля. Энергия магнитного поля равна собственной энергии тока. Собственная энергия тока численно равна работе, которую должен совершить источник тока для преодоления ЭДС самоиндукции, чтобы создать ток в цепи.

Энергия магнитного поля, созданного током, прямо пропорциональна квадрату силы тока. Куда пропадает энергия магнитного поля после прекращения тока? - выделяется (при размыкании цепи с достаточно большой силой тока возможно возникновение искры или дуги)

Урок физики № 47 в 9 классе.

Дата:

Тема: «Самоиндукция»

Цель урока :

• Изучение сущности явления самоиндукции; знакомство с величиной индуктивность, формулой для расчета энергии магнитного поля, выяснение физического смысла этой формулы.
• Развитие логического мышления, внимания, умений анализировать результаты эксперимента, делать выводы.
• Воспитание культуры умственного труда; интереса к физике; формирование коммуникативных качеств личности.

Тип урока: комбинированный.

Форма урока: смешанная.

Д/З: § 49, 50.

Ход урока

1. Орг. момент.
2. Проверка д/з.

1. Устный опрос.

• Явление электромагнитной индукции.
• Способы индуцирования тока.

1. Индивидуальная работа по карточкам.

1. Объяснение нового материала.

1. Дополнительный материал.

Направление индукционного тока.

Вопросы к учащимся для актуализации прежних знаний:

• Назвать две серии опытов Фарадея по исследованию явления электромагнитной индукции (возникновение индукционного тока в катушке при вдвигании и выдвигании магнита или катушки с током; возникновение индукционного тока в одной катушке при изменении тока в другой путем замыкания-размыкания цепи или использования реостата).
• Зависит ли направление отклонения стрелки гальванометра от направления движения магнита относительно катушки? (зависит: при приближении магнита к катушке стрелка отклоняется в одну сторону, при удалении магнита - в другую).
• Чем отличается (судя по показаниям гальванометра) индукционный ток, возникающий в катушке при приближении магнита, от тока, возникающего при удалении магнита (при одинаковой скорости движения магнита)? (ток отличается направлением).

Таким образом, при движении магнита относительно катушки направление отклонения стрелки гальванометра (а, значит, и направление тока) может быть различным. Сформулируем при помощи опыта Ленца правило нахождения направления индукционного тока (видеоролик «Демонстрация явления электромагнитной индукции»).

Объяснение опыта Ленца: Если приближать магнит к проводящему кольцу, то оно начнет отталкиваться от магнита. Это отталкивание можно объяснить только тем, что в кольце возникает индукционный ток, обусловленный возрастанием магнитного потока через кольцо, а кольцо с током взаимодействует с магнитом.

Правило Ленца и закон сохранения энергии.

возрастает , то направление индукционного тока в контуре таково, что вектор магнитной индукции созданного этим током поля направлен противоположно вектору магнитной индукции внешнего магнитного поля.

Если магнитный поток через контур уменьшается , то направление индукционного тока таково, что вектор магнитной индукции созданного этим током поля сонаправлен вектору магнитной индукции внешнего поля.

Формулировка правила Ленца: индукционный ток имеет такое направление, что созданный им магнитный поток всегда стремится скомпенсировать то изменение магнитного потока, которое вызвало данный ток.

Правило Ленца является следствием закона сохранения энергии.

1. Явление самоиндукции.

• Прежде, чем рассмотреть явление самоиндукции, вспомним, в чем заключается суть явления электромагнитной индукции - это возникновение индукционного тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур. Рассмотрим один из вариантов опытов Фарадея: Если в цепи, содержащей замкнутый контур (катушку) менять силу тока, то в самом контуре возникнет ещё и индукционный ток. Этот ток также будет подчиняться правилу Ленца.

Рассмотрим опыт по замыканию цепи, содержащей катушку. При замыкании цепи с катушкой определенное значение силы тока устанавливается лишь спустя некоторое время.

• Видеофрагмент «Самоиндукция»
• Определение самоиндукции: САМОИНДУКЦИЯ - возникновение вихревого электрического поля в проводящем контуре при изменении силы тока в нем; частный случай электромагнитной индукции .
  Вследствие самоиндукции замкнутый контур обладает «инертностью»: силу тока в контуре, содержащем катушку, нельзя изменить мгновенно.

3. Индуктивность.

Ф=LI

Единицы измерения индуктивности в системе СИ: [L] = 1 = 1 Гн (генри).

1. Применение и учет самоиндукции в технике .

Вследствие явления самоиндукции при размыкании цепей, содержащих катушки со стальными сердечниками (электромагниты, двигатели, трансформаторы) создается значительная ЭДС самоиндукции и может возникнуть искрение или даже дуговой разряд. В качестве домашнего задания предлагаю (по желанию) подготовить презентацию на тему «Как устранить нежелательную самоиндукцию при размыкании цепи?».

1. Энергия магнитного поля

1. Закрепление.

1. Упр. 41 - устно.
2. № 830, 837 - у доски.
3. № 834 - на рабочих местах.

1. Рефлексия.
2. Итог урока.
3. Д/з.

style="&6�#:.��I �E s New Roman""> Опыт Фарадея.

Магнитные и электрические поля связаны друг с другом. Эл. ток способен вызывать появление магнитного поля. А не может ли магнитное поле создать электрический ток? Эту задачу пытались решить многие ученые в начале 19 века. Но первый решающий вклад в открытии ЭМ взаимодействий был сделан Майклом Фарадеем.

“Превратить магнетизм в электричество”- записал Фарадей в своем дневнике. 1821г. И только через10 лет он смог решить эту задачу. Мы с вами откроем, то, что Фарадей не мог открыть 10 лет, за несколько минут. Фарадей не мог понять одного: что только движущийся магнит вызывает ток. Покоящийся магнит не вызывает в ней тока. Какие же опыты проводил Фарадей? Давайте повторим опыты Фарадея, с помощью которых он открыл явление ЭМИ.

Демонстрация: возникновение индукционного тока (катушка, миллиамперметр, постоянный магнит)

Определение: Возникновение в замкнутом проводнике электрического тока, обусловленное изменение магнитного поля называют явлением ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ.

Полученный ток называют - индукционным.

ВЫВОД: Индукционный ток возникает только при относительном перемещении катушки и магнита. Направление индукционного тока зависит от направления вектора В внешнего магнитного поля.

1. Способы получения индукционного тока.

Индукционный ток в замкнутом контуре появляется только в том случае, когда изменяется магнитный поток, который проходит через площадь охваченную контуром.

Работа в группах (использование учебника, Интернета)

1 группа: 1 способ (рис. 127)

1. Закрепление нового материала.

1. Упр. 39 (1,2) - устно;
2. Упр. 40 (2) - устно.

1. Рефлексия.
2. Итог урока.
3. Д/з.

Согласно правилу Ленца, индуктивный ток, который возникает в замкнутом контуре, всегда противодействует изменению внешнего магнитного потока, которое вызвала его появление. Сегодня мы будем рассматривать случай, когда появление электромагнитной индукции обусловлено изменение силы тока, походящего через катушку с большим количеством витков. Если причина возникновения индукционного тока состоит в возрастании тока, то индукционный ток своим магнитным полем будет противодействовать этому возрастанию. Убедиться в этом можно на следующем опыте. Соединим параллельно две лампочки, к первой лампочке ток попадает, проходя через реостат, а ко второй лампочке, проходя через катушку индуктивности, причем число витков в этой катушке достаточно велико, а внутри находится сердечник, состоящий из соединенных между собой пластин трансформаторной стали (магнитное поле, которое будет возникать вокруг такой катушки, велико). Замкнем ключом цепь. Обе лампочки загорелись, но вторая лампочка, загорелась с видимым запозданием. В чем причина данного явления? В момент замыкания ключа, общая сила тока I, и силы тока в каждой ветви I1 и I2 начинают возрастать. А если вокруг проводников возникает усиление магнитного поля, тогда, в соответствии с правилом Ленца, в реостате и катушке возникают индукционные токи, которые будут препятствовать своим действием дальнейшему возрастанию силы тока в цепи. Конечно же, магнитное поле, которое возникнет вокруг катушки с током, более сильное, поэтому лампочка номер два загорается позже.
Обратите внимание, что в опытах, которые мы рассматривали ранее, индукционный ток в контуре возникал вследствие воздействия внешнего магнитного поля. В нашем примере, индукционный ток в цепи возник, по причине изменения силы тока в цепи. Это явление получило название явление самоиндукции. Явление самоиндукции - это явление, обусловленное возникновением индукционного тока в проводнике или катушке, вследствие изменения тока в ней. Возникший ток называют током самоиндукции. Лампочка загорелась позже, проходя через катушку, т.к. в катушке индукционный ток больше, чем в реостате (катушка имеет большее число витков и сердечник). Поэтому говорят, что она обладает большей индуктивностью, чем реостат.
Что же такое индуктивность? Индуктивность - это новая физическая величина, с помощью которой можно оценить способность катушки противодействовать изменению силы тока в ней. Обозначают индуктивность буквой L (эль). Единицы изменения индуктивности в международной системе единиц (СИ) - генри (Гн). Индуктивность различных катушек будет различной. Она зависит от размеров и формы катушки, числа витков, наличие сердечника и материала, из которого он изготовлен. И конечно, чем большей индуктивностью обладает катушка, тем с большим запозданием будет загораться лампочка.
Проведем второй опыт, который продемонстрирует явление самоиндукции при размыкании цепи. В схеме, которую мы собирали ранее, проведем некоторые замены. Уберем первую лампочку, а к катушке параллельно подсоединим неоновую лампочку, которую на схеме обозначим Лн (эл с индексом эн). При замыкании цепи, мы наблюдаем горение только одной лампочки. Напряжение на источнике тока меньше, чем необходимо для горения неоновой лампочки (напряжение должно быть не менее 80 Вольт). Разомкнем цепь, лампочка накаливания потухает, а неоновая лампочка озаряется кратковременной вспышкой.
Почему так происходит? При уменьшении тока в цепи в катушке возникает индукционный ток, своим магнитным полем, препятствующий уменьшению тока в цепи. Причем возникающий индукционный ток настолько велик, что его напряжения достаточно для горения неоновой лампочки, но он очень быстро ослабевает.
Подумайте и ответьте на вопрос, в каком случае в цепи возникает явление самоиндукции?
А) при уменьшении тока в цепи,
Б) при возрастании тока в цепи,
В) в обоих случаях.
Явление самоиндукции возникает при прохождении через катушку переменного тока (это может быть и увеличение тока и уменьшение).
При замыкании цепи индукционный ток
А) препятствует увеличению тока в цепи,
Б) способствует увеличению тока в цепи,
В) не влияет на протекание тока в цепи.
При замыкании ключа, возникающий индукционный ток препятствует возрастанию тока в цепи. Самоиндукция возникает во всех проводниках, при изменении силы тока в цепи, однако он будет заметен и окажет существенное влияние на другие элементы в цепи, только в случае использования катушки с достаточно большим количеством витков и сердечником.