Урок физики в 11 классе самоиндукция индуктивность: Урок 6. самоиндукция. индуктивность - Физика

Содержание

План–конспект урока по физике «Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока» (11 класс)

План – конспект урока

«Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока»

Выполнила студентка 5 курса

группы ФМ-112

очной формы обучения

физико-математического образования

Кежутина Ольга Владиславовна

Дата проведения: 23.09.16

Владимир 2016

Тема урока: Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока.

Класс: «11б»

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Вид урока: урок-лекция.

Цель: сформировать представление о том, что изменение силы тока в проводнике создает вихревое воле, которое может или ускорять или тормозить движущиеся электроны;

сформировать представление об энергии, которой обладает электрический ток в проводнике и энергии магнитного поля, созданного током.

Задачи:

Образовательные: Повторить знание учащихся о явление электромагнитной индукции, углубить их; на этой основе изучить явление самоиндукции. Научить использовать закон электромагнитной индукции для объяснения явлений. Ввести формулу для расчета энергии магнитного поля тока и понятие электромагнитного поля.

Воспитательные: Воспитать интерес к предмету, трудолюбие и умение внимательно оценивать ответы товарищей, умения работать коллективно и в парах.

Развивающие: Развитие физического мышления учащихся, расширение понятийного аппарата учащихся, формирование умений анализировать информацию, делать выводы из наблюдений и опытов.

Оборудование:

Ход урока:

Организационный этап.

11.20 – 11.21

-Здравствуйте, ребята, садитесь.

Ученики настраиваются на урок.

Актуализация знаний.

11.22-11.28

Проверка домашнего задания, если у учеников возникли вопросы, то разбираем их.

Фронтальный опрос:

Какое поле называют вихревым электрическим полем?
Что является источником вихревого поля?
Что такое токи Фуко? Приведите примеры их использования.
От чего зависит ЭДС индукции, возникающая в проводнике, который движется в переменном во времени магнитном поле?

Ученики проверяют домашнее задание, отвечают на вопросы:

Поле которое порождает изменяющееся во времени, магнитное поле.
Изменяющееся во времени, магнитное поле.

Индукционные токи достигающие в массивных проводниках большого числового значения, из-за того, что их сопротивление мало.
От скорости движения проводника в однородном магнитном поле.

Примерные наводящие вопросы:

4.Вспомните формулу, по которой можно найти ЭДС индукции в движущихся проводниках.

Мотивационный этап.

11.29-11.31

Джозеф Генри прославился благодаря созданию серии уникальных мощнейших электромагнитов с подъемной силой от 30 до 1500 кг при собственной массе магнита 10 кг. Создавая различные электромагниты, в 1832 году ученый открыл новое явление в электромагнетизме – явление самоиндукции. Именно этому явлению посвящен данный урок.

Запись темы на доске: «Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока».

Изучение нового материала.

11.32-11.45

Генри изобретал плоские катушки из полосовой меди, с помощью которых добивался силовых эффектов, выраженных более ярко, чем при использовании проволочных соленоидов. Ученый заметил, что при нахождении в цепи мощной катушки ток в этой цепи достигает своего максимального значения гораздо медленнее, чем без катушки.

Опыт: На рисунке изображена электрическая схема экспериментальной установки, на основе которой можно продемонстрировать явление самоиндукции. Электрическая цепь состоит из двух параллельно соединенных лампочек, подключенных через ключ к источнику постоянного тока. Последовательно с одной из лампочек подключена катушка. После замыкания цепи видно, что лампочка, которая соединена последовательно с катушкой, загорается медленнее, чем вторая лампочка.

При отключении источника лампочка, подключенная последовательно с катушкой, гаснет медленнее, чем вторая лампочка.

Рассмотрим процессы, происходящие в данной цепи при замыкании и размыкании ключа.

1. Замыкание ключа.

В цепи находится токопроводящий виток. Пусть ток в этом витке течет против часовой стрелки. Тогда магнитное поле будет направлено вверх.

Таким образом, виток оказывается в пространстве собственного магнитного поля. При возрастании тока виток окажется в пространстве изменяющегося магнитного поля собственного тока. Если ток возрастает, то созданный этим током магнитный поток также возрастает. Как известно, при возрастании магнитного потока, пронизывающего плоскость контура, в этом контуре возникает электродвижущая сила индукции и, как следствие, индукционный ток. По правилу Ленца этот ток будет направлен таким образом, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению магнитного потока, пронизывающего плоскость контура.

То есть, для рассматриваемого на рисунке 4 витка индукционный ток должен быть направлен по часовой стрелке, тем самым препятствуя нарастанию собственного тока витка. Следовательно, при замыкании ключа ток в цепи возрастает не мгновенно, благодаря тому, что в этой цепи возникает тормозящий индукционный ток, направленный в противоположную сторону.

2. Размыкание ключа.

При размыкании ключа ток в цепи уменьшается, что приводит к уменьшению магнитного потока сквозь плоскость витка. Уменьшение магнитного потока приводит к появлению ЭДС индукции и индукционного тока. В этом случае индукционный ток направлен в ту же сторону, что и собственный ток витка. Это приводит к замедлению убывания собственного тока.

Вывод: при изменении тока в проводнике возникает электромагнитная индукция в этом же проводнике, что порождает индукционный ток, направленный таким образом, чтобы препятствовать любому изменению собственного тока в проводнике. В этом заключается суть явления самоиндукции. Самоиндукция – это частный случай электромагнитной индукции.

Самоиндукция – это явление возникновения электромагнитной индукции в проводнике при изменении силы тока, протекающего сквозь этот проводник.

Индуктивность. Модуль вектора индукции В магнитного поля, создаваемого током, пропорционален силе тока. Так как магнитный поток Ф пропорционален В, то Ф ~ В~ I.

Можно, следовательно, утверждать, что

Ф = LI,

где L — коэффициент пропорциональности между током в проводящем контуре и магнитным потоком.

Величину L называют индуктивностью контура, или его коэффициентом самоиндукции.

Используя закон электромагнитной индукции и полученное выражение, получаем равенство

если считать, что форма контура остается неизменной и поток меняется только за счет изменения силы тока.

Из формулы следует, что индуктивность — это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока в нем на 1 А за 1 с.

Индуктивность, подобно электроемкости, зависит от геометрических факторов: размеров проводника и его формы, но не зависит непосредственно от силы тока в проводнике. Кроме геометрии проводника, индуктивность зависит от магнитных свойств среды, в которой находится проводник.

Очевидно, что индуктивность одного проволочного витка меньше, чем у катушки (соленоида), состоящей из N таких же витков, так как магнитный поток катушки увеличивается в N раз.

Единицу индуктивности в СИ называют генри (обозначается Гн). Индуктивность проводника равна 1 Гн, если в нем при равномерном изменении силы тока на 1 А за 1 с возникает ЭДС самоиндукции 1 В:

С явлением самоиндукции человек сталкивается ежедневно. Каждый раз, включая или выключая свет, мы тем самым замыкаем или размыкаем цепь, при этом возбуждая индукционные токи. Иногда эти токи могут достигать таких больших величин, что внутри выключателя проскакивает искра, которую мы можем увидеть.

Аналогия между самоиндукцией и инерцией. Явление самоиндукции подобно явлению инерции в механике. Так, инерция приводит к тому, что под действием силы тело не мгновенно приобретает определенную скорость, а постепенно. Тело нельзя мгновенно затормозить, как бы велика ни была тормозящая сила. Точно так же за счет самоиндукции при замыкании цепи сила тока не сразу приобретает определенное значение, а нарастает постепенно. Выключая источник, мы не прекращаем ток сразу. Самоиндукция поддерживает его некоторое время, несмотря на сопротивление цепи.

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.

Записать выражение энергии тока I, текущего по цепи с индуктивностью L, т. е. для энергии магнитного поля тока, можно на основании аналогии между инерцией и самоиндукцией.

Если самоиндукция аналогична инерции, то индуктивность в процессе создания тока играет ту же роль, что и масса при увеличении скорости в механике. Роль скорости тела в электродинамике играет сила тока как величина, характеризующая движение электрических зарядов.

Тогда энергию тока можно считать величиной подобной кинетической энергии в механике:

Отвечают на вопросы, вступают в дискуссию, делают выводы, делают записи в тетрадях.

Закрепление изученного материала

11.46-11.56

Предлагает решить задачу:

№931. Какова индуктивность контура, если при силе тока 5 А в нем возникает магнитный поток 0,5 мВб?

№933. Найти индуктивность проводника, в котором при равномерном изменении силы тока на 2 А в течение 0,25 с возбуждается ЭДС самоиндукции 20 мВ.

№937. В катушке индуктивностью 0,6 Гн сила тока равна 20 А. Какова энергия магнитного поля этой катушки? Как изменится энергия поля, если сила тока уменьшится вдвое?

№939. Найти энергию магнитного поля соленоида, в котором при силе тока 10 А возникает магнитный поток 0,5 Вб.

Решают задачи у доски и на местах.

Подведение итогов. Домашнее задание.

11.57-11.58

Выставление и обоснование отметок. Запись и обсуждение домашнего задания.

Д/З: §14-16, № 932, 934, 938.

Записывают домашнее задание

Рефлексия

11.59-12.00

Организуется беседа с целью осмысления участниками урока своих собственных действий в ходе урока.

Вопросы:

1. Что нового вы для себя узнали на уроке?

2. Понятен ли был материал урока?

3. Понравился ли вам урок?

Принимают участие в беседе

№931. Какова индуктивность контура, если при силе тока 5 А в нем возникает магнитный поток 0,5 мВб?

№939. Найти энергию магнитного поля соленоида, в котором при силе тока 10 А возникает магнитный поток 0,5 Вб.

№932. Какой магнитный поток возникает в контуре индуктивностью 0,2 мГн при силе тока 10 А?

№934. Какая ЭДС самоиндукции возбуждается в обмотке электромагнита индуктивностью 0,4 Гн при равномерном изменении силы тока в ней на 5 А за 0,02 с?

№938. Какой должна быть сила тока в обмотке дросселя индуктивностью 0,5 Гн, чтобы энергия поля оказалась равной 1 Дж?

Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока

Подробности: Просмотров: 962

«Физика — 11 класс»

Самоиндукция.

Если по катушке идет переменный ток, то:
магнитный поток, пронизывающий катушку, меняется во времени,
а в катушке возникает ЭДС индукции .
Это явление называют самоиндукцией.

По правилу Ленца при увеличении тока напряженность вихревого электрического поля направлена против тока, т.е. вихревое поле препятствует нарастанию тока.
При уменьшения тока напряженность вихревого электрического поля и ток направлены одинаково, т.е.вихревое поле поддерживает ток.

На вышеприведенном рисунке:
при замыкании ключа первая лампа вспыхивает практически сразу, а вторая — с заметным запозданием, т.к. ЭДС самоиндукции в цепи второй лампы велика, и сила тока не сразу достигает своего максимального значения.

При размыкании ключа в катушке L возникает ЭДС самоиндукции, которая поддерживает уменьшающийся ток.
В момент размыкания через гальванометр идет ток размыкания, направленный против начального тока до размыкания.
Сила тока при размыкании может быть больше начального тока, т.е. ЭДС самоиндукции больше ЭДС источника тока.

Индуктивность

Величина индукции магнитного поля, создаваемого током, пропорционален силе тока, а магнитный поток пропорционален магнитной индукции.

Следовательно

Ф = LI

где L — индуктивность контура (иначе коэффициентом самоиндукции), т.е. это коэффициент пропорциональности между током в проводящем контуре и магнитным потоком.

Используя закон электромагнитной индукции, получаем равенство

Индуктивность — это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока в нем на 1 А за 1 с.

Индуктивность зависит от размеров проводника, его формы и магнитных свойств среды, в которой находится проводник, но не зависит от силы тока в проводнике.

Индуктивность катушки (соленоида) зависит от количества витков в ней.

Единицу индуктивности в СИ называется генри (1Гн).
Индуктивность проводника равна 1 Гн, если в нем при равномерном изменении силы тока на 1 А за 1 с возникает ЭДС самоиндукции 1 В.

Аналогия между самоиндукцией и инерцией.

Явление самоиндукции подобно явлению инерции в механике.

В механике:
Инерция приводит к тому, что под действием силы тело приобретает определенную скорость постепенно.
Тело нельзя мгновенно затормозить, как бы велика ни была тормозящая сила.

В электродинамике:
При замыкании цепи за счет самоиндукции сила тока нарастает постепенно.
При размыкании цепи самоиндукция поддерживает ток некоторое время, несмотря на сопротивление цепи.

Явление самоиндукции выполняет очень важную роль в электротехнике и радиотехнике.

Энергия магнитного поля тока

По закону сохранения энергии энергия магнитного поля, созданного током, равна той энергии, которую должен затратить источник тока (например, гальванический элемент) на создание тока.
При размыкании цепи эта энергия переходит в другие виды энергии.

При замыкании цепи ток нарастает.
В проводнике появляется вихревое электрическое поле, действующее против электрического поля, созданного источником тока.
Чтобы сила тока стала равной I, источник тока должен совершить работу против сил вихревого поля.
Эта работа идет на увеличение энергии магнитного поля тока.

При размыкании цепи ток исчезает.
Вихревое поле совершает положительную работу.
Запасенная током энергия выделяется.
Это обнаруживается, например, по мощной искре, возникающей при размыкании цепи с большой индуктивностью.

Энергия магнитного поля, созданного током, проходящим по участку цепи с индуктивностью L, определяется по формуле

Магнитное поле, созданное электрическим током, обладает энергией, прямо пропорциональной квадрату силы тока.

Плотность энергии магнитного поля (т. е. энергия единицы объема) пропорциональна квадрату магнитной индукции: w_м ~ В²,
аналогично тому как плотность энергии электрического поля пропорциональна квадрату напряженности электрического поля w_э ~ Е².

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Электромагнитная индукция. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

Электромагнитная индукция. Магнитный поток — Направление индукционного тока. Правило Ленца — Закон электромагнитной индукции — ЭДС индукции в движущихся проводниках. Электродинамический микрофон — Вихревое электрическое поле — Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока — Электромагнитное поле — Примеры решения задач — Краткие итоги главы

Самоиндукция. Индуктивность

«Науку часто смешивают с знанием.

Это глубокое недоразумение.

Наука есть не только знание, но и сознание,

т.е. умение пользоваться знанием»

В.О. Ключевский

Явление электромагнитной индукции состоит в том, что в замкнутом контуре при изменении магнитного потока в нем возникает электрический ток, который называют индукционным.

Закон электромагнитной индукции гласит: среднее значение ЭДС индукции в проводящем контуре пропорционально скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Знак «минус», в математической записи закона, учитывает правило Ленца, согласно которому электромагнитная индукция создает в контуре индукционный ток такого направления, что созданное им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего этот ток.

Электромагнитная индукция проявляется во всех случаях изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром. Современник Фарадея американский физик Джозеф Генри независимо от своего английского коллеги открыл некоторые из электромагнитных эффектов. В 1829 году Генри обнаружил, что ЭДС индукции возникает в неподвижном контуре и в отсутствии изменения внешнего магнитного поля. Оказалось, что изменяющийся электрический ток, проходящий в контуре, создает изменяющийся магнитный поток. Это явление было названо явлением самоиндукции.

Примечательно то, что и Генри и Фарадей работали над одной и той же проблемой. И пришли к одним и тем же выводам, касающихся как явления электромагнитной индукции, так и явления самоиндукции. При этом, Генри сделал свои открытия на несколько лет раньше, чем Майкл Фарадей. Но Генри был безответственно нетороплив при опубликовании результатов экспериментов, и Фарадей первым сообщил о своем успехе. Наконец, приоритет открытия электромагнитной индукции был отдан Фарадею, а Генри — открытие явления самоиндукции, которое он описал в той же самой статье, что и явление индукции,— в 1832 г.

Самоиндукция является важным частным случаем явления электромагнитной индукции. Если электрический ток в замкнутом проводящем контуре по каким-либо причинам изменяется, то изменяется и магнитное поле этого тока (т.е. индукция магнитного поля пропорциональна силе тока в контуре). Но при изменении индукции магнитного поля, создаваемого током, проходящим в контуре, изменяется и магнитный поток (т.е. магнитный поток будет пропорционален индукции магнитного поля). Следовательно, магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, пропорционален силе тока в контуре.

Коэффициент пропорциональности между магнитным потоком и силой тока Томсон (в последствии лорд Кельвин) в 1853 году предложил назвать «коэффициентом самоиндукции».

Коэффициент самоиндукции, который часто называют просто индуктивностью контура, обозначают L.

Индуктивность в СИ измеряют в Гн (генри).

[L] = [Гн]

Эта единица определяется на основании формулы

Индуктивность контура равна 1 Гн, если при силе постоянного тока в контуре 1 А магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром, равен 1 Вб.

Индуктивность зависит от размеров и формы контура, а также от магнитных свойств среды, в которой этот контур находится.

Например, если взять однослойный соленоид, то его индуктивность будет определяться по формуле

где — это число витков, приходящихся на единицу длины соленоида,

S — площадь поверхности, ограниченной витком,

l — длина соленоида,

m — магнитная проницаемость среды.

Из формулы для магнитного потока следует, что изменить его можно изменяя силу тока в контуре, или его индуктивность, или и то и другое одновременно.

Согласно закону электромагнитной индукции изменяющийся магнитный поток создает в контуре ЭДС. Возникновение ЭДС индукции в контуре, которое вызвано изменением магнитного поля тока, проходящего в этом же контуре, называют явлением самоиндукции, а появляющуюся ЭДС — электродвижущей силой самоиндукции или ЭДС самоиндукции.

Обозначается ЭДС самоиндукции греческой буквой x_Si. Измеряется ЭДС самоиндукции в В (вольт).

[x_Si] = [В]

По закону электромагнитной индукции среднее значение ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре прямо пропорциональна индуктивности контура и скорости изменения силы тока в контуре (при учете, что индуктивность контура остается постоянной).

Из этой формулы следует, что индуктивность — это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.

Используя это выражение, можно дать второе определение единицы индуктивности: элемент электрической цепи обладает индуктивностью в 1 Гн, если при равномерном изменении силы тока в цепи на 1 А за 1 с в нем возникает ЭДС самоиндукции 1 В.

Поскольку контур замкнут, ЭДС самоиндукции создает в нем ток самоиндукции, силу которого определяют по закону Ома

где R — сопротивление контура.

Знак минус в формуле для ЭДС самоиндукции учитывает правило Ленца, согласно которому ток самоиндукции всегда направлен так, что он противодействует изменению тока, создаваемого источником. Если основной ток возрастает, то ток самоиндукции направлен против тока источника, если уменьшается, то направление тока источника и тока самоиндукции совпадают.

Как же пронаблюдать явление самоиндукции?

Для этого соберем электрическую цепь, состоящую из катушки с большой индуктивностью, резистора с электрическим сопротивлением, равным сопротивлению обмотки катушки, двух одинаковых лампочек, ключа и источника постоянного тока.

При замыкании цепи лампочка 2 начинает светиться практически сразу, а лампочка 1 с заметным опозданием. Происходит это из-за того, что при возрастании силы тока I₁, созданного источником, на участке, образованном катушкой и лампочкой 1, ЭДС самоиндукции в катушке имеет такую полярность, что создаваемый ею ток самоиндукции направлен навстречу тока источника. В результате рост силы тока на этом участке цепи замедляется, и сила тока не сразу достигает своего максимального значения.

Явление самоиндукции можно также пронаблюдать и при размыкании цепи. Для этого соберем цепь, состоящую из катушки с большим количеством витков, намотанных на железном сердечнике, к зажимам которой параллельно подключена лампочка с большим электрическим сопротивлением по сравнению с сопротивлением обмотки катушки. В качестве источника тока возьмем источник с небольшим ЭДС.

При размыкании ключа сохраняется замкнутой часть цепи, состоящая из уже последовательно соединенных катушки и лампочки. Пока ключ замкнут, лампочка будет тускло светиться, так как отношение сил токов, проходящих через лампочку и катушку, обратно отношению их сопротивлений.

Однако при размыкании ключа можно увидеть, что лампочка ярко вспыхивает.

Почему это происходит?

Все дело в том, что при размыкании цепи сила тока в катушке убывает, что приводит к возникновению ЭДС самоиндукции. Возникающий в цепи ток самоиндукции, согласно правилу Ленца, совпадает по направлению с током катушки, не позволяя ему резко уменьшать силу тока. Это и обеспечивает вспышку лампочки.

Заметим, что явление самоиндукции имеет место в любых случаях изменения силы тока в цепи, содержащей индуктивность, или изменения самой индуктивности.

Вообще, явление самоиндукции подобно явлению инерции в механике.

Известно, что автомобиль не может мгновенно приобрести определенное значение скорости, как не может и мгновенно остановиться, как бы велика не была тормозящая сила.

Точно так же, за счет самоиндукции при замыкании цепи, сила тока не сразу достигает своего максимального значения, а нарастает постепенно. При выключении источника, ток сразу не прекращается — самоиндукция будет поддерживать его некоторое время, даже не смотря на большое сопротивление цепи.

Упражнения.

Задача: За промежуток времени 9,5 мс сила тока в катушке индуктивности равномерно возросла от 1,6 А до 2,4 А. При этом в катушке возникла ЭДС самоиндукции –14 В. Определите собственный магнитный поток в конце процесса нарастания тока.

Основные выводы:

– Явление возникновения ЭДС индукции в электрической цепи в результате изменения силы тока в этой же цепи, называют явлением самоиндукции.

– ЭДС самоиндукции равна произведению индуктивности контура и скорости изменения силы тока в нем.

– Индуктивность — это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.

– Единицей измерения индуктивности в СИ является Гн (генри).

– Индуктивность контура равна 1 Гн, если при силе тока в контуре 1 А магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром, равен 1 Вб.

Урок по физике «Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока» (8 класс )

План–конспект урока по физике «Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока» (8 класс )

Тема урока: Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

Цель: Формирование понятия явления самоиндукции, его проявлении в цепях электрического тока. Применение самоиндукции в электротехнических устройствах.

Задачи:

Образовательные: Повторить знание учащихся о явление электромагнитной индукции, углубить их; на этой основе изучить явление самоиндукции.

Воспитательные: Воспитать интерес к предмету, трудолюбие и умение внимательно оценивать ответы товарищей. Показать значение причинно- следственных связей в познаваемости явлений.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Оборудование: Катушка индуктивности с сердечником – демонстрационная, источник питания, ключ, две лампочки на 3,5 В, реостат на 100 Ом, неоновая лампочка на 200В.

Опыты: 1) опыт по наблюдению явления самоиндукции при замыкании цепи; 2) опыт по наблюдению явления самоиндукции при размыкании цепи;

План урока:

Организационный момент.
Актуализация опорных знаний.
Мотивация.
Изучение нового материала.
Закрепление.
Домашнее задание.

Ход урока

Организационный момент.(1 мин)
Актуализация опорных знаний.

— Что называют явлением электромагнитной индукции?

-Какая гипотеза Фарадея привела к открытию электромагнитной индукции?

-Как Фарадей открыл явление электромагнитной индукции?

-При каких условиях возникает индукционный ток в катушке?

— Отчего зависит направление индукционного тока?

-Чем объясняется отталкивание алюминиевого кольца при введение в него магнита и притяжение к магниту при его удалении из кольца?

— Почему разрезанное алюминиевое кольцо не взаимодействует с движущимся магнитом?

— Сформулируйте правило Ленца.

-Как с помощью правила Ленца определить направление индукционного тока в проводнике?

3 . Мотивация.

Основы электродинамики были заложены Ампером в 1820 году. Работы Ампера вдохновили многих инженеров на конструирование различных технических устройств, таких как электродвигатель (конструктор Б.С. Якоби), телеграф (С. Морзе), электромагнит, конструированием которого занимался известный американский ученый Генри. Создавая различные электромагниты, в 1832 году ученый открыл новое явление в электромагнетизме – явление самоиндукции. Об этом мы будем говорить на этом уроке.

4.Изучение нового материала.

Рассмотрим частный случай электромагнитной индукции: возникновение индукционного тока в катушке при изменении силы тока в ней.

Для этого проведём опыт, изображённый на рисунке. Замкнём цепь ключом Кл. Лампа Л1 загорится сразу, а Л2 — с опозданием приблизительно в 1 с. Причина запаздывания заключается в следующем. Согласно явлению электромагнитной индукции, в реостате и в катушке возникают индукционные токи. Они препятствуют увеличению силы тока I₁ и I₂ (это следует из правила Ленца и правила правой руки). Но в катушке К индукционный ток будет значительно больше, чем в реостате Р, так как катушка имеет гораздо большее число витков и сердечник, т. е. обладает большей индуктивностью, чем реостат.

В проделанном опыте мы наблюдаем явление самоиндукции.

Явление самоиндукции заключается в возникновении индукционного тока в катушке при изменении силы тока в ней. При этом возникающий индукционный ток называется током самоиндукции. Это явление было открыто Джозефом Генри, практически одновременно с открытием явлением электромагнитной индукции Фарадеем.

Самоиндукция при размыкании электрической цепи и энергия магнитного поля. Появление мощного индукционного тока при размыкании цепи свидетельствует о том, что магнитное поле тока в катушке обладает энергией. Именно за счёт уменьшения энергии магнитного поля совершается работа по созданию индукционного тока. В этот момент вспыхивает лампа Лн которая, при нормальных условиях, загорается при напряжении 200В. А накопилась эта энергия раньше, при замыкании цепи, когда за счёт энергии источника тока совершалась работа по преодолению тока самоиндукции, препятствующего увеличению тока в цепи, и его магнитного поля.

Индуктивность — это величина, равная ЭДС самоиндукции при изменении силы тока в проводнике на 1 А за 1 с. Единица индуктивности — генри (Гн). 1 Гн = 1 В • с/А. 1 генри — это индуктивность такого проводника, в котором возникает ЭДС самоиндукции 1 вольт при скорости изменения силы тока 1 А/с. L называют индуктивностью. Демонстрация различных катушек индуктивности применяемых в радиотехнике и электротехнике. Используем раздаточный материал для просмотра учащимися. (катушки индуктивности)

Люминесцентная лампа – это газоразрядные источники света. Их световой поток формируется за счет свечения люминофоров, на которые воздействует ультрафиолетовое излучение разряда. Его видимое свечение обычно не превышает 1-2%. Люминесцентные лампы (ЛЛ) получили широкое применение в освещении помещений разного типа. Их световая отдача в разы больше, чем у привычных ламп накаливания. В качестве выключателя используют устройство – стартёр. Стартер представляет собой небольшую газоразрядную лампу тлеющего разряда. Стеклянная колба наполняется инертным газом (неон или смесь гелий-водород) и помещается в металлический или пластмассовый корпус. При включении схемы на напряжение сети оно полностью окажется приложенным к стартеру. Электроды стартера разомкнуты, и в нем возникает тлеющий разряд. В цепи будет проходить небольшой ток (20-50 мА). Этот ток нагревает биметаллические электроды, и они, изгибаясь, замкнут цепь, и тлеющий разряд в стартере прекратится. После зажигания лампы в цепи установится ток, равный номинальному рабочему току лампы. Этот ток обусловит такое падение напряжения на дросселе, что напряжение на лампе станет примерно равным половине номинального напряжения сети. Так как стартер включен параллельно лампе, то напряжение на нем будет равно напряжению на лампе и в связи с тем, что оно недостаточно для зажигания тлеющего разряда в стартере, его электроды останутся разомкнутыми при горении лампы.

5. Закрепление .

1. Какое явление изучалось на проделанном опыте .
2. В чём заключается явление самоиндукции?
3. Может ли возникнуть ток самоиндукции в прямом проводнике с током? Если нет, то объясните почему; если да, то при каком условии.
4. За счёт уменьшения какой энергии совершалась работа по созданию индукционного тока при размыкании цепи?

5. Какие факты доказывают, что магнитное поле обладает энергией?

6. Что такое индуктивность?

7. Назовите единицу индуктивности в СИ и как она называется?

8. Что такое дроссель и для чего он нужен при работе люминесцентной лампы?

Задача1. Какова индуктивность катушки, если при постепенном изменении в ней силы тока от 5 до 10А за 0,1 с возникает ЭДС самоиндукции, равная 20В?

Дано:

I₁=5 А

I₂=10 А

t=0.1 c

ε=20 В

[L]== Гн

{L}=== 0.4

Ответ : 0,4Гн

L — ?

Задача2. Найти индуктивность проводника, в котором при равномерном изменении силы тока на 2 А в течение 0,25 с возбуждается ЭДС самоиндукции 20 мВ.

6. Домашнее задание. Читать §23 Вопросы §23 , стр 101. По желанию подготовить сообщения по темам: «Применение катушек индуктивности в электротехнике», «Применение люминесцентных ламп», «Борьба с самоиндукцией в электротехнике».

Урок по физике явление самоиндукции индуктивность. Тема урока: «Явление самоиндукции

На данном уроке мы узнаем, как и кем было открыто явление самоиндукции, рассмотрим опыт, с помощью которого продемонстрируем это явление, определим, что самоиндукция — это частный случай электромагнитной индукции. В конце урока введем физическую величину, показывающую зависимость ЭДС самоиндукции от размеров и формы проводника и от среды, в которой находится проводник, т. е. индуктивность.

Рис. 2. Схема экспериментальной установки Д. Генри

На рис. 2 изображена электрическая схема экспериментальной установки, на основе которой можно продемонстрировать явление самоиндукции. Электрическая цепь состоит из двух параллельно соединенных лампочек, подключенных через ключ к источнику постоянного тока. Последовательно с одной из лампочек подключена катушка. После замыкания цепи видно, что лампочка, которая соединена последовательно с катушкой, загорается медленнее, чем вторая лампочка (рис. 3).

Рис. 3. Различный накал лампочек в момент включения цепи

Почему лампочки гаснут не одновременно

При замыкании ключа (рис. 4) из-за возникновения ЭДС самоиндукции ток в лампочке с катушкой нарастает медленнее, поэтому эта лампочка загорается медленнее.

Рис. 4. Замыкание ключа

При размыкании ключа (рис. 5) возникающая ЭДС самоиндукции мешает убыванию тока. Поэтому ток еще некоторое время продолжает течь. Для существования тока нужен замкнутый контур. Такой контур в цепи есть, он содержит обе лампочки. Поэтому при размыкании цепи лампочки должны некоторое время светиться одинаково, и наблюдаемое запаздывание может быть вызвано другими причинами.

Рис. 5. Размыкание ключа

Рассмотрим процессы, происходящие в данной цепи при замыкании и размыкании ключа.

1. Замыкание ключа.

В цепи находится токопроводящий виток. Пусть ток в этом витке течет против часовой стрелки. Тогда магнитное поле будет направлено вверх (рис. 6).

Таким образом, виток оказывается в пространстве собственного магнитного поля. При возрастании тока виток окажется в пространстве изменяющегося магнитного поля собственного тока. Если ток возрастает, то созданный этим током магнитный поток также возрастает. Как известно, при возрастании магнитного потока, пронизывающего плоскость контура, в этом контуре возникает электродвижущая сила индукции и, как следствие, индукционный ток. По правилу Ленца, этот ток будет направлен таким образом, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению магнитного потока, пронизывающего плоскость контура.

То есть для рассматриваемого на рис. 6 витка индукционный ток должен быть направлен по часовой стрелке (рис. 7), тем самым препятствуя нарастанию собственного тока витка. Следовательно, при замыкании ключа ток в цепи возрастает не мгновенно благодаря тому, что в этой цепи возникает тормозящий индукционный ток, направленный в противоположную сторону.

2. Размыкание ключа

Вывод: при изменении тока в проводнике возникает электромагнитная индукция в этом же проводнике, что порождает индукционный ток, направленный таким образом, чтобы препятствовать любому изменению собственного тока в проводнике (рис. 8). В этом заключается суть явления самоиндукции. Самоиндукция — это частный случай электромагнитной индукции.

Рис. 8. Момент включения и выключения цепи

Формула для нахождения магнитной индукции прямого проводника с током:

где — магнитная индукция; — магнитная постоянная; — сила тока; — расстояние от проводника до точки.

Поток магнитной индукции через площадку равен:

где — площадь поверхности, которая пронизывается магнитным потоком.

Таким образом, поток магнитной индукции пропорционален величине тока в проводнике.

Для катушки, в которой — число витков, а — длина, индукция магнитного поля определяется следующим соотношением:

Магнитный поток, созданный катушкой с числом витков N , равен:

Подставив в данное выражение формулу индукции магнитного поля, получаем:

Отношение числа витков к длине катушки обозначим числом :

Получаем окончательное выражение для магнитного потока:

Из полученного соотношения видно, что значение потока зависит от величины тока и от геометрии катушки (радиус, длина, число витков). Величина, равная , называется индуктивностью:

Единицей измерения индуктивности является генри:

Следовательно, поток магнитной индукции, вызванный током в катушке, равен:

С учетом формулы для ЭДС индукции , получаем, что ЭДС самоиндукции равна произведению скорости изменения тока на индуктивность, взятому со знаком «-»:

Самоиндукция — это явление возникновения электромагнитной индукции в проводнике при изменении силы тока, протекающего сквозь этот проводник.

Электродвижущая сила самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока, протекающего сквозь проводник, взятой со знаком минус. Коэффициент пропорциональности называется индуктивностью , которая зависит от геометрических параметров проводника.

Проводник имеет индуктивность, равную 1 Гн, если при скорости изменения тока в проводнике, равной 1 А в секунду, в этом проводнике возникает электродвижущая сила самоиндукции, равная 1 В.

Список литературы

Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений. — М.: Просвещение, 2010.
Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений. — М.: Дрофа, 2005.
Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И., Физика 11. — М.: Мнемозина.

Интернет-портал Myshared.ru ().
Интернет-портал Physics.ru ().
Интернет-портал Festival.1september.ru ().

Домашнее задание

Вопросы в конце параграфа 15 (стр. 45) — Мякишев Г.Я. Физика 11 (см. список рекомендованной литературы)
Индуктивность какого проводника равна 1 Генри?

Цель урока : сформировать представление о том, что изменение силы тока в проводнике создает вихревое воле, которое может или ускорять или тормозить движущиеся электроны.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса

1. Получить формулу для вычисления электродвижущей силы индукции для проводника, движущегося в магнитном поле.

2. Вывести формулу для вычисления электродвижущей силы индукции, используя закон электромагнитной индукции.

3. Где применяется и как устроен электродинамический микрофон?

4. Задача. Сопротивление проволочного витка равно 0,03 Ом. Магнитный поток уменьшается внутри витка на 12 мВб. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение витка?

Решение. ξi=ΔФ/Δ t; ξi= Iiʹ·R; Ii =Δq/Δt; ΔФ/Δt = Δq R/Δt; Δq = ΔФΔt/ RΔt; Δq= ΔФ/R;

Изучение нового материала

1. Самоиндукция.

Если по проводнику идет переменный ток, то он создает ЭДС индукции в этом же проводнике – это явление

Самоиндукции. Проводящий контур играет двоякую роль: по нему идет ток, в нем же создается ЭДС индукции этим током.

На основании правила Ленца; когда ток увеличивается, напряженность вихревого электрического поля, направлена против тока, т.е. препятствует его увеличению.

Во время уменьшения тока вихревое поле его поддерживает.

Рассмотрим схему на которой видно, что сила тока достигает определенного

значения постепенно, через какое – то время.

Демонстрация опытов со схемами. С помощью первой цепи покажем, как появляется ЭДС индукции при замыкании цепи.

При замыкании ключа первая лампа загорается мгновенно, вторая с опозданием, из-за большой самоиндукции в цепи, которую создает катушка с сердечником.

С помощью второй цепи продемонстрируем появление ЭДС индукции при размыкании цепи.

В момент размыкания через амперметр, пойдет ток направленный,против начального тока.

При размыкании сила тока может превысить первоначальное значение тока. Значит, ЭДС самоиндукции может быть больше ЭДС источника тока.

Провести аналогию между инерцией и самоиндукцией

Индуктивность.

Магнитный поток пропорционален величине магнитной индукции и силе тока. Ф~B~I.

Ф= L I; где L- коэффициент пропорциональности между током и магнитным потоком.

Данный коэффициент называют чаще индуктивностью контура или коэффициентом самоиндукции.

Используя величину индуктивности, закон электромагнитной индукции можно записать так:

ξis= – ΔФ/Δt = – L ΔI/Δt

Индуктивность – это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающий в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.

Измеряют индуктивность в генри (Гн) 1 Гн = 1 В с/А

О значении самоиндукции в электротехнике и радиотехнике.

Вывод: когда по проводнику идет изменяющийся ток появляется вихревое электрическое поле.

Вихревое поле тормозит свободные электроны при увеличении тока и поддерживает его при уменьшении.

Закрепление изученного материала.

– Как объяснить явление самоиндукции?

– Провести аналогию между инерцией и самоиндукцией.

– Что такое индуктивность контура, в каких единицах измеряется индуктивность?

– Задача. При силе тока в 5 А в контуре возникает магнитный поток 0,5 мВб. Чему будет равна индуктивность контура?

Решение. ΔФ/Δt = – L ΔI/Δt; L = ΔФ/ΔI; L =1 ·10-4Гн

Подведем итоги урока

Домашнее задание: §15, повт. §13, упр. 2 № 10

Цель урока: сформулировать количественный закон электромагнитной индукции; учащиеся должны усвоить, что такое ЭДС магнитной индукции и что такое магнитный поток. Ход урока Проверка домашнего задания…
Цель урока: сформировать у учащихся представление о существовании сопротивления только в цепи переменного тока – это емкостное и индуктивное сопротивления. Ход урока Проверка домашнего задания…
Цель урока: сформировать представление об энергии, которой обладает электрический ток в проводнике и энергии магнитного поля, созданного током. Ход урока Проверка домашнего задания методом тестирования…
Цель урока: ввести понятие электродвижущей силы; получить закон Ома для замкнутой цепи; создать у учащихся представление о различии между ЭДС, напряжением и разностью потенциалов. Ход…
Цель урока: сформировать у учащихся представление об активном сопротивлении в цепи переменного тока, и о действующем значении силы тока и напряжения. Ход урока Проверка домашнего…
Цель урока: сформировать понятие, что ЭДС индукции может возникать или в неподвижном проводнике, помещенном в изменяющееся магнитное поле, или в движущемся проводнике, находящемся в постоянном…
Цель урока: выяснить, как произошло открытие электромагнитной индукции; сформировать понятие об электромагнитной индукции, значение открытия Фарадея для современной электротехники. Ход урока 1. Анализ контрольной работы…
Цель урока: рассмотреть устройство и принцип действия трансформаторов; привести доказательства, что электрический ток никогда не имел бы такого широкого применения, если бы в свое время…
Цель урока: выяснить, какой причиной вызвана ЭДС индукции в движущихся проводниках, помещенных в постоянное магнитное поле; подвести учащихся к выводу, что действует на заряды сила…
Цель урока: контроль усвоения, учащимися изученной темы, развитие логического мышления, совершенствование вычислительных навыков. Ход урока Организация учащихся на выполнение контрольной работы Вариант 1 №1. Явление…
Цель урока: сформировать у учащихся представление об электрическом и магнитном поле, как об едином целом – электромагнитном поле. Ход урока Проверка домашнего задания методом тестирования…
Цель урока: проверить знания учащихся по вопросам изученной темы, совершенствовать навыки решения задач различных видов. Ход урока Проверка домашнего задания Ответы учащихся по подготовленным дома…
Цель урока: повторить и обобщить знания по пройденной теме; совершенствовать умение логически мыслить, обобщать, решать качественные и расчетные задачи. Ход урока Проверка домашнего задания 1….
Цель урока: доказать учащимся, что свободные электромагнитные колебания в контуре не имеют практического применения; используются незатухающие вынужденные колебания, которые имеют большое применение на практике. Ход…
Цель урока: сформировать понятие о модуле магнитной индукции и силе Ампера; уметь решать задачи на определение этих величин. Ход урока Проверка домашнего задания методом индивидуального…

Слайд 2

САМОИНДУКЦИЯ

Каждый проводник, по которому протекает эл.ток, находится в собственном магнитном поле.

Слайд 3

При изменении силы тока в проводнике меняется м.поле, т.е. изменяется магнитный поток, создаваемый этим током. Изменение магнитного потока ведет в возникновению вихревого эл.поля и в цепи появляется ЭДС индукции.

Слайд 4

Самоиндукция — явление возникновения ЭДС индукции в эл.цепи в результате изменения силы тока. Возникающая при этом ЭДС называется ЭДС самоиндукции

Слайд 5

Проявление явления самоиндукции

Слайд 6

Вывод в электротехнике явление самоиндукции проявляется при замыкании цепи (эл.ток нарастает постепенно) и при размыкании цепи (эл.ток пропадает не сразу).

Слайд 7

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.

Слайд 8

Индуктивность — физ. величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1Ампер за 1 секунду.

Слайд 9

Также индуктивность можно рассчитать по формуле:

где Ф — магнитный поток через контур, I — сила тока в контуре.

Слайд 10

Единицы измерения индуктивности в системе СИ:

Слайд 11

Индуктивность катушки зависит от:

числа витков, размеров и формы катушки и от относительной магнитной проницаемости среды (возможен сердечник).

Слайд 12

ЭДС САМОИНДУКЦИИ

ЭДС самоиндукции препятствует нарастанию силы тока при включении цепи и убыванию силы тока при размыкании цепи.

Слайд 13

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.

Слайд 14

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)

Посмотреть все слайды

1-й семестр

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

3. Электромагнитное поле

УРОК 9/36

Тема. Самоиндукция. Индуктивность

Цель урока: расширить представление учащихся о явлении электромагнитной индукции; разъяснить сущность явления самоиндукции.

Тип урока: урок изучения нового материала.

ПЛАН УРОКА

Контроль знаний		1. Явление электромагнитной индукции. 2. Закон электромагнитной индукции. 3. Правило Ленца.
Демонстрации		1. Явление самоиндукции во время размыкания и замыкания круга. 2. Использование самоиндукции для зажигания люминесцентной лампы. 3. Фрагменты видеофильма «Явление самоиндукции».
Изучение нового материала		1. Самоиндукция. 2. ЭДС самоиндукции. 3. Индуктивность
Закрепление изученного материала		1. Качественные вопросы. 2. Учимся решать задачи.

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Первый уровень

1. В какой момент искрит рубильник: в случае замыкания или размыкания круга?

2. Когда можно наблюдать явление самоиндукции в цепи постоянного тока?

3. Почему нельзя мгновенно изменить силу тока в замкнутом контуре?

Второй уровень

1. Как зависит значение модуля вектора магнитной индукции от силы тока?

2. Опыты показывают, что индуктивность катушки увеличивается в соответствии с увеличением числа витков в катушке. Как этот факт можно объяснить?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

) . Качественные вопросы

1. Почему за отрыва дуги трамвая от воздушного провода возникает искрение?

2. Электромагнит с разомкнутым сердечником включен в круг постоянного тока. При замыкании якорем сердечника происходит кратковременное уменьшение силы тока в цепи. Почему?

3. Почему отключение от питающей сети мощных электродвигателей осуществляют плавно и медленно при помощи реостата?

) . Учимся решать задачи

1. Сверхпроводящую катушку индуктивностью 5 Гн замыкают на источник тока с ЭДС 20 В и очень малым внутренним сопротивлением. Считая, что сила тока в катушке увеличивается равномерно, определите время, за которое сила тока достигнет 10 А.

Решения. Сила тока в катушке увеличивается постепенно вследствие явления самоиндукции. Воспользуемся законом Ома для полной цепи: где — полная ЭДС цепи, состоящей из ЭДС источника и ЭДС самоиндукции: Тогда закон Ома принимает вид.

План–конспект урока по физике «Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока» (8 класс)

Тема урока: Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

Цель : Формирование понятия явления самоиндукции, его проявлении в цепях электрического тока. Применение самоиндукции в электротехнических устройствах.

Задачи:

Тип урока: урок изучения нового материала.

План урока:

Организационный момент.

Актуализация опорных знаний.

Мотивация.

Изучение нового материала.

Закрепление.

Домашнее задание.

Ход урока

Организационный момент. (1 мин)

Актуализация опорных знаний.

Что называют явлением электромагнитной индукции?

Какая гипотеза Фарадея привела к открытию электромагнитной индукции?

Как Фарадей открыл явление электромагнитной индукции?

При каких условиях возникает индукционный ток в катушке?

Отчего зависит направление индукционного тока?

Чем объясняется отталкивание алюминиевого кольца при введение в него магнита и притяжение к магниту при его удалении из кольца?

Почему разрезанное алюминиевое кольцо не взаимодействует с движущимся магнитом?

Сформулируйте правило Ленца.

Как с помощью правила Ленца определить направление индукционного тока в проводнике?

3 . Мотивация.

4.Изучение нового материала .

Для этого проведём опыт, изображённый на рисунке. Замкнём цепь ключом Кл. Лампа Л1 загорится сразу, а Л2 — с опозданием приблизительно в 1 с. Причина запаздывания заключается в следующем. Согласно явлению электромагнитной индукции, в реостате и в катушке возникают индукционные токи. Они препятствуют увеличению силы тока I 1 и I 2 (это следует из правила Ленца и правила правой руки). Но в катушке К индукционный ток будет значительно больше, чем в реостате Р, так как катушка имеет гораздо большее число витков и сердечник, т. е. обладает большей индуктивностью, чем реостат.

В проделанном опыте мы наблюдаем явление самоиндукции.

Индуктивность — это величина, равная ЭДС самоиндукции при изменении силы тока в проводнике на 1 А за 1 с. Единица индуктивности — генри (Гн). 1 Гн = 1 В с/А. 1 генри — это индуктивность такого проводника, в котором возникает ЭДС самоиндукции 1 вольт при скорости изменения силы тока 1 А/с. L называют индуктивностью. Демонстрация различных катушек индуктивности применяемых в радиотехнике и электротехнике. Используем раздаточный материал для просмотра учащимися. (катушки индуктивности)

5. Закрепление.

1. Какое явление изучалось на проделанном опыте.
2. В чём заключается явление самоиндукции?
3. Может ли возникнуть ток самоиндукции в прямом проводнике с током? Если нет, то объясните почему; если да, то при каком условии.
4. За счёт уменьшения какой энергии совершалась работа по созданию индукционного тока при размыкании цепи?

5. Какие факты доказывают, что магнитное поле обладает энергией?

6. Что такое индуктивность?

7. Назовите единицу индуктивности в СИ и как она называется?

8. Что такое дроссель и для чего он нужен при работе люминесцентной лампы?

САМОИНДУКЦИЯ — физика, уроки

Тема урока: САМОИНДУКЦИЯ.

Цели урока:

Обучающая: ознакомить уч-ся с явлением самоиндукции, сформировать знания по данному явлению.

Развивающая: активизировать мышление школьников, развивать мотивацию изучения физики.

Воспитательная: воспитывать интерес к предмету.

Ход урока:

Тип урока: комбинированный.

I Организационная часть.

II Этап постановки целей и задач урока: на данном уроке мы узнаем, как и кем было открыто явление самоиндукции, рассмотрим опыт, с помощью которого продемонстрируем это явление, определим, что самоиндукция — это частный случай электромагнитной индукции. В конце урока введем физическую величину, показывающую зависимость ЭДС самоиндукции от размеров и форм проводника и от среды, в которой находится проводник, т.е. индуктивность.

III Этап актуализации опорных знаний:

Вопросы классу:
1. Как формулируется закон эл.магнитной индукции.?
2. Записать закон эл. магнитной индукции?
3.Что означает знак «- «?
4. Почему закон эл.магнитной индукции формулируется для ЭДС ,а не для тока7
5. Какое поле называют » вихревым»?
6.Что такое токи Фуко?

IV Этап изучения нового материала:
Самоиндукция

а. Биографические сведения об ученом открывшем явление

Джозеф Генри (рис. 1) прославился благодаря созданию серии уникальных мощнейших электромагнитов с подъемной силой от 30 до 1500 кг при собственной массе магнита 10 кг. Создавая различные электромагниты, в 1832 году ученый открыл новое явление в электромагнетизме – явление самоиндукции. Именно этому явлению посвящен данный урок.

Рис. 1. Джозеф Генри

Джозеф Генри -1832г.

б. Демонстрация схемы цепи:

Рис. 2. Схема экспериментальной установки Д. Генри

Рис. 3. Различный накал лампочек в момент включения цепи

При замыкании ключа первая лампа вспыхивает практически сразу, вторая — с заметным опозданием.

ЭДС индукции в цепи этой лампы велика, и сила тока не сразу достигает своего значения.

При размыкании ключа ток в цепи уменьшается ЭДС индукции в цепи мало, а индукционный ток направлен в ту же сторону , что и собственный ток витка. Это приводит к замедлению убывания собственного тока -вторая лампа гаснет не сразу.

Вывод: при изменении тока в проводнике возникает электромагнитная индукция в том же проводнике, что порождает индукционный ток, направленный таким образом, чтобы препятствовать любому изменению собственного тока в проводнике. В этом заключается явление самоиндукции. Самоиндукция- это частный случай электромагнитной индукции. Формулы для нахождения потока магнитной индукции и ЭДС самоиндукции. Основные выводы: Самоиндукция- это явление возникновения электромагнитной индукции в проводнике при изменении силы тока, протекающего сквозь этот проводник.

Электродвижущая сила индукции прямо пропорциональна скорости изменения тока, протекающего сквозь проводник, взятого со знаком минус. Коэффициент пропорциональности называют индуктивностью, которая зависит от геометрических параметров проводника:

Проводник имеет индуктивность , равную 1 Гн, если при скорости изменения тока в проводнике, равной 1 А в секунду, в этом проводнике возникает электродвижущая сила самоиндукции, равной 1В.

Просмотр фрагмента диска » Самоиндукция в быту и технике «

V Этап закрепления нового материала.

Вопросы классу:

1. Что называют самоиндукцией?
2. Как направлены по отношению к току линии напряженности вихревого электрического поля в проводнике при увеличении и уменьшении силы тока?
3. Что называют индуктивностью?
4. Что принимают за единицей индуктивности?
5. Чему равна ЭДС самоиндукции?

Решение задач: Марон, стр. 23 В1. Рымкевич № 931, 932, 934, 935, 926.

VI Домашнее задание: п. 15, упр. Марон, стр.102 (1-й В 1-6)

Тема: «Самоиндукция» | План-конспект урока по физике (9 класс):

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

Орг. момент.
Проверка д/з.

Устный опрос.

Явление электромагнитной индукции.
Способы индуцирования тока.

Индивидуальная работа по карточкам.

Объяснение нового материала.

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.

Если магнитный поток через контур 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.

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.

Индуктивность.

Ф=LI

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

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?».

Энергия магнитного поля

1. Установление в цепи тока I происходит постепенно.	1. Достижение телом скорости V происходит постепенно.
2. Для достижения силы тока I необходимо совершить работу.	2. Для достижения скорости V необходимо совершить работу.
3. Чем больше L, тем медленнее растет I.	3. Чем больше m, тем медленнее растет V.
4. Wм =	4. Eк =

Закрепление.

Упр. 41 – устно.
№ 830, 837 – у доски.
№ 834 – на рабочих местах.

Рефлексия.
Итог урока.
Д/з.

Значение, типы индукторов, использование и часто задаваемые вопросы

При пропускании изменяющегося тока через проводник с замкнутым током или индуктор вокруг него создается магнитное поле.

Проще говоря, этот изменяющийся ток производит дополнительный ток, то есть индуцированный ток.

Этот индуцированный ток создает ЭДС, препятствующую дальнейшему изменению тока. Эта противодействующая способность и есть то, что мы называем индуктивностью.

Когда индуктивность возникает в одной катушке, это самоиндукция.

Однако, если ток в первичной катушке показывает влияние индуктивности во вторичной катушке, мы называем это взаимной индуктивностью.

На этой странице подробно обсуждаются типы индуктивности и их использование.

Электрическая индукция

Когда в замкнутом проводящем контуре возникает ток, он создает магнитное поле.

Кроме того, это магнитное поле генерирует поток (магнитную индукцию) в области замкнутого контура.

Итак, когда ток изменяется со временем, поток через контур также изменяется.

Кроме того, это изменение генерирует наведенную ЭДС в контуре. Мы называем это явление самоиндукцией.

Здесь отметим, что магнитное поле в любой точке прямо зависит от тока. Магнитный поток в замкнутой области проводника задается как;

Φ ∝ i => Φ = L i

Итак, чем больше изменяется ток, тем больше создается магнитный поток.

Следовательно, убрав знак константы пропорциональности, мы получим «L», который представляет собой коэффициент самоиндукции или просто самоиндуктивность контура.

Индуктивность в катушке (рис.1) зависит от следующих параметров:

Количество витков,
Площадь поперечного сечения и
От характера материала сердечника на которую намотана катушка.

Определение индуктивности

Если i = 1,

Φ = L xi

Или

L = Φ

Мы говорим, что коэффициент самоиндукции численно равен величине магнитного потока, связанного с катушка, когда через нее протекает ток блока.

Согласно закону индукции Фарадея, любое изменение магнитного поля индуцирует ЭДС, которая определяется выражением

E = — dΦ (t) / dt

= — L di / dt

Знак минус показывает, что изменение тока индуцирует напряжение в проводнике

Индуцированное напряжение, создаваемое в том же направлении, противодействует любому увеличению или уменьшению электрического тока (закон Ленца). Мы также называем это явление обратной ЭДС.

Типы индукторов

Индукция — это магия, которую приобретает замкнутая токовая петля или способность.Типы индуктивности:

Собственная индуктивность
Взаимная индуктивность

Собственная индуктивность

Понятие самоиндукции изложено ниже:

Рассмотрим круговую петлю, в которой изменяющийся ток создает магнитное поле ( Б).

Здесь мы можем определить направление магнитного поля, согнув пальцы правой руки в направлении B, указывая внутрь. Мы указываем направление внутрь, делая крестики, как показано на схеме ниже:

[Изображение будет скоро загружено]

Кроме того, при увеличении тока силовые линии магнитного поля также увеличиваются.

Это означает B α i

Из-за увеличения B поток (ΦB) также увеличивается.

Здесь мы замечаем, что когда поток увеличивается по закону электромагнитной индукции Фарадея, в этой индукционной катушке также индуцируется ЭДС.

По закону Ленца мы можем сформулировать вышеуказанный принцип следующим образом:

Во-первых, мы называем эту индуцированную ЭДС разностью потенциалов (толчком) между двумя точками катушки, из-за которой возникает индуцированный ток.

Во-вторых, этот индуцированный ток уменьшает первичный ток.Его направление направлено наружу, т.е. противоположно направлению B.

Следовательно, индуцированный ток противодействует потоку (ΦB) или силовым линиям магнитного поля, из-за которых он возник.

Поскольку это происходит внутри самой катушки, мы называем это самоиндукцией.

Взаимная индуктивность

Чтобы понять, что такое взаимная индукция, давайте возьмем две отдельные катушки P и S и расположим их рядом.

Подключите P к переключателю, а S к гальванометру.

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Кроме того, при подаче переменного тока через P, в катушке S возникает ток.

Это происходит потому, что переменный ток в P генерирует переменные линии магнитного поля, которые пересекают оба катушки.

Следовательно, возрастающий ток в P увеличивает силовые линии магнитного поля в S, то есть поток.

Соответственно, когда ΦB увеличивается, в катушке генерируется наведенная ЭДС, из-за чего в ней начинает течь наведенный ток.

[Изображение будет скоро загружено]

Следовательно, гальванометр (подключенный к S) показывает отклонение.

Чтобы определить направление силовых линий магнитного поля, мы сгибаем / изгибаем наши пальцы правой руки вокруг провода следующим образом:

[Изображение будет скоро загружено]

Здесь направление, в котором большой палец точек — направление магнитного поля.

Это означает, что силовые линии магнитного поля лежат параллельно направлению тока.

Кроме того, эти линии изменяются (из-за изменения тока), изменяется поток в S, из-за чего в нем генерируются наведенная ЭДС и наведенный ток.

Использование индукторов

Катушки индуктивности находят применение в различных электрических передачах. Кроме того, индукторы используются:

Трансформаторы (повышающие и понижающие трансформаторы)
Цепи настройки
Датчики
Накопление энергии в устройстве
Асинхронные двигатели
Фильтры
Дроссели
Ферритовые шарики
В качестве реле

Самоиндуктивность — определение, формула, единицы измерения и ответы на вопросы

Давайте рассмотрим волшебство концепции самоиндукции.

Рассмотрим катушку и пропустим через нее ток, не только ток, но и изменяющийся ток.

Теперь из-за изменения тока в нем индуцируется дополнительный ток, т. Е. Индуцированный ток.

Итак, вы знаете, что означает этот индуцированный ток?

Ну, индуцированный ток нематериален, и это свойство катушки генерировать его из-за изменяющегося тока, подаваемого нами через батарею.

Не все ли так просто?

Однако наше внимание уделяется самоиндукции, поэтому давайте вернемся к рассмотрению этой волшебной концепции.

Итак, что вы наблюдали в этом явлении и почему оно волшебное?

Итак, магия заключается в следующем: при пропускании тока в катушку она индуцирует внутри себя ток, известный как самоиндуцированный. Вот почему это явление известно как самоиндукция.

Собственная индуктивность катушки

Рассмотрим катушку и пропустим через нее ток. Подача тока является первичным током, и здесь мы рассмотрим два случая, а именно:

Подача, которая продолжает увеличиваться, и
Подача тока уменьшается.

Случай a: Рассмотрим катушку, в которой первичный (подаваемый) ток увеличивается в направлении, показанном ниже на диаграмме.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Как вы знаете, возрастающий (изменяющийся) ток сам по себе генерирует индуцированный ток, т.е. ток поставлен. Направление этого самоиндуцированного тока показано на диаграмме ниже.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Этот индуцированный ток препятствует любому изменению (или увеличению тока) в том токе, из-за которого он возникает.

Теперь возьмем другой случай:

Случай b: Рассмотрим катушку, в которой ток уменьшается. Здесь происходит следующее: индуцированный ток способствует изменению (или уменьшению) приложенного тока.

Это означает, что индуцированный ток течет в направлении приложенного тока и способствует его увеличению.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Мы поняли, что индуцированный ток препятствует увеличению тока и поддерживает уменьшение тока.

(изображение скоро будет загружено)

Что такое самоиндуктивность?

Рассмотрим круг, в котором изменяющийся ток создает магнитное поле (B).

Направление этого поля можно определить, согнув пальцы правой руки, и мы получим направление B, которое указывает внутрь, что можно увидеть в виде крестиков на диаграмме ниже:

(изображение будет загружу скоро)

Теперь при увеличении тока силовые линии магнитного поля тоже увеличиваются.Это означает B α i.

Из-за увеличения B также увеличивается поток (ΦB).

Как только поток увеличивается, тогда, согласно закону индукции Фарадея, в этой катушке возникает наведенная ЭДС.

По закону Ленца,

Эта наведенная ЭДС представляет собой разность потенциалов между двумя точками в этой катушке, из-за которой генерируется наведенный ток. Этот индуцированный ток уменьшит первичный ток. Его направление наружу, т. Е. Противоположно направлению B.

Этот ток создает свой поток, который противодействует потоку (ΦB), из-за которого он был создан.

Итак, это явление самоиндукции.

Формула самоиндуктивности

Рассмотрим катушку с током, имеющую количество витков N, как показано ниже:

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Если поток через одну катушку равен Φ, то для N количества витков катушек, это будет:

ΦT (общий поток) = NΦ, и

ΦT α i

Удалив знак пропорциональности, получим

ΦT = Li ⇒ L = \ [\ frac {N \ Phi T} {i} \]

Где L — коэффициент самоиндукции.

Здесь L — постоянная, не зависящая от Φ и i. Скорее, это зависит от следующего:

Геометрия,
Форма и
Размер индуктора (катушки).

Это означает, что индуктивность не изменяется при увеличении или уменьшении при изменении Φ и i.

Единица самоиндукции

Единица самоиндукции — Вебер / Ампер или Генри «H».

Размер самоиндукции составляет [ML ² T ^-2 A ^-2].

Определение коэффициента самоиндукции

По закону Фарадея ЭДС, \ [e = — \ frac {\ Phi T} {dt} \]

Итак, \ [e = | — L \ frac {di} {dt} | \ Rightarrow L = \ frac {e} {| \ frac {di} {dt} |} \]

Если значение изменения тока или di / dt составляет 1 ампер / секунду, то L = e. Это определение коэффициента самоиндукции.

Мы знаем, что индуктивность — это свойство электрического проводника, благодаря которому изменение тока создает ЭДС.

Самоиндукция и взаимная индукция

S.№

Самоиндукция

Взаимная индукция

1. Определение

Если скорость тока вызывает ЭДС или напряжение в той же катушке, то этот тип индукции является самоиндукция.

Если скорость изменения тока вызывает наведенную ЭДС в соседней катушке, то это взаимная индукция.

2. Формула

\ [e = — L \ frac {di} {dt} \] и \ [L = \ frac {e} {| di / dt |} \]

Для числа N витков в катушке, \ [L = \ frac {N \ Phi T} {i} \]

Если ток течет в первичной катушке, то коэффициент взаимной индукции, \ [ M = \ frac {N_ {2} \ Phi_ {12}} {i_ {1}} \]

Если ток течет во вторичной катушке, то \ [M = \ frac {N_ {1} \ Phi_ { 21}} {i_ {2}} \]

CBSE NCERT Notes Класс 12 Физика Электромагнитная индукция

Собственная индуктивность

Есть одна катушка, в которой есть изменение потока в этой катушке из-за этого изменения потока.
В той же катушке индуцируется ток.
Ток пытается противодействовать изменению потока.
Рассмотрим замкнутую цепь, в результате ток будет протекать через катушку, следовательно, поток увеличивается, поскольку в результате в катушке индуцируется ток.
Этот индуцированный ток будет препятствовать росту тока.
Предположим, что в катушке N витков. Следовательно, потокосцепление катушки N Φ∝ I.
N Φ = LI, где L = коэффициент пропорциональности, известный как самоиндукция.
Следовательно, самоиндукция описывает отношение магнитного потока к индуцируемому им току.
Индуцированная ЭДС e = — (d Φ / dt) По закону Ленца Фарадея
Следовательно, e = -d / dt [LI]
e = -L dI / dt Где I = ток, протекающий через катушку.
Эта ЭДС будет противодействовать изменению I.

Самоиндукция длинного соленоида

Длинный соленоид — это соленоид, длина которого (l _ength) очень велика по сравнению с радиусом (r) соленоида.(л >> г)
Используя B = μ ₀ nI
= (μ ₀ NI) / l _ength, где N = общее количество витков, n = количество витков на единицу длины.
Случай 1: — сердечник соленоида воздух.
= NA ((μ ₀ NI) / l _длина).
=> Φ = (μ ₀ N ² IA) / l _длина (уравнение (1))
Также общий поток = LI (уравнение (2))
Из (1) и (2)
=> LI = (μ ₀ N ² IA) / l _длина
=> L = (μ ₀ N ² A) / л _длина
Случай 2: — сердечник соленоида изготовлен из материала проницаемости μ _r.
- L = (μ _r N ² A) / l _длина
- => L = (μ ₀ μ _r N ² A) / l _длина

Проблема: — Длинный соленоид с 15 витками на см имеет небольшую петлю площадью 2,0, расположенную внутри соленоида перпендикулярно его оси. Если ток, переносимый соленоидом, постоянно изменяется с 2,0 А до 4,0 А за 0,1 с, какова наведенная ЭДС в контуре при изменении тока?

Ответ: — Количество витков на соленоиде = 15 витков / см = 1500 витков / м

Число витков на единицу длины, n = 1500 витков

Соленоид имеет небольшую петлю площадью A = 2.0 см ² = 2 × 10 ^-4 м ²

Ток, протекающий через соленоид, изменяется с 2 до 4 А.

Следовательно, изменение тока в соленоиде, di = 4-2 = 2 A

Изменение времени, dt = 0,1 с

Индуцированная ЭДС в соленоиде определяется законом Фарадея как:

e = (dΦ / dt)… (i)

Где, Φ = Индуцированный поток через малую петлю

= BA… (ii) Где B = Магнитное поле

= (μ ₀ ni)… (iii)

μ ₀ = Проницаемость свободного пространства

= 4nx10 ^-7 H / м

Следовательно, уравнение (i) сводится к:

e = (d / dt) (di / dt)

= Aμ ₀ n x (di / dt)

= 2×10 ^-4 x4x3.14×10 ^-7 x 1500 x (2 / 0,1)

= 7,54 x 10 ^-6 В

Следовательно, индуцированное напряжение в контуре составляет 7,54х10 ^-6 В

Собственная индуктивность | Примечания, видео, контроль качества и тесты | 12 класс> Физика> Электромагнитная индукция

Собственная индуктивность

Самоиндукция — это свойство катушки, благодаря которому она препятствует росту или спаду тока, протекающего через нее.

Рассмотрим катушку, подключенную к батарее через ключ (K), как показано на рисунке.Когда ключ включен, ток в катушке начинает увеличиваться. Из-за этого также увеличивается магнитное поле и, следовательно, магнитная связь вокруг катушки. Направление наведенной э.д.с. таков, что препятствует росту тока в катушке. Это задерживает ток для достижения максимального значения.

Когда ключ (K) выключен, ток в катушке начинает уменьшаться. В результате магнитный поток, связанный с катушкой, уменьшается. Из-за изменения магнитного потока вырабатывается и ЭДС. Согласно закону Ленца, направление индуцированной e.m.f такова, что препятствует спаду тока в катушке. Это задерживает ток, чтобы получить минимальное или нулевое значение.

Такое свойство катушки, которое препятствует росту или спаду тока в цепи.

Демонстрация эффекта собственной индуктивности

Подключите две лампы параллельно друг другу, одну через омический резистор (R), а другую через катушку (N). К ним подключается батарея B с односторонним ключом (K), как показано на рисунке. Когда ключ закрыт, обнаруживается, что лампа B ₁ сразу же светится ярким светом, но лампа B ₂ светится медленно.
Когда ток течет через катушку, э.д.с. в нем индуцируется, что препятствует росту тока в цепи. Следовательно, свечение B ₂ медленное. С другой стороны, в резисторе не возникает наведенной ЭДС. Следовательно, лампа B ₁ получает максимальный ток, так как ключ закрыт, и она сразу загорается.
Когда ключ открыт, лампа B ₁ сразу перестает гореть, но лампе B ₂ требуется некоторое время, чтобы перестать гореть. В этом случае ток через катушку начинает уменьшаться, поэтому снова e.м.ф. индуцируется в нем. Это вызвало ЭДС. препятствует спаду тока в цепи лампы В ₂.
Искра возникает в электрическом выключателе при выключении света:
При отключении тока ток в цепи начинает быстро уменьшаться. Таким образом, на контактах переключателя возникает большая наведенная ЭДС, которая пытается поддерживать ток. Это э.м.ф. достаточно, чтобы разрушить воздушную изоляцию между контактами переключателя, и, следовательно, возникнет искра.
Неиндуктивная катушка
Каждая катушка коробки сопротивления сдвоена сама на себя при намотке. Это сделано для уменьшения самоиндукции. Ток в каждой части катушки равный и противоположный. Таким образом, магнитное поле вокруг одной части компенсируется магнитным полем вокруг противоположной части. Таким образом самоиндукция становится минимальной.

Коэффициент самоиндукции

Пусть I будет током, протекающим через катушку, тогда магнитный поток \ (\ phi \), связанный с катушкой, будет пропорционален силе тока (I).

\ begin {align *} \: \ text {ie} \: \ phi & \ propto I \\ \ text {или,} \: \ phi & = LI \\ \ end {align *}

где L — коэффициент самоиндукции. Из закона электромагнитной индукции Фарадея наведенная э.д.с. в катушке —

\ begin {align *} E & = — \ frac {d \ phi} {dt} \\ & = — \ frac {d} {dt} (LI) = — L \ frac { dI} {dt} \\ \ поэтому E & = -L \ frac {dI} {dt} \ dots (i) \\ \ end {align *}

Если \ (\ frac {dI} {dt} = I \), т.е. скорость уменьшения тока равна единице, тогда уравнение (i) принимает вид

$$ E = L $$

Таким образом, коэффициент самоиндукции катушки равен ЭДС. индуцируется в катушке, через которую скорость уменьшения тока равна единице.

Формула размеров для самоиндукции (L)

\ begin {align *} E & = L \ frac {dI} {dt} \\ \ text {или,} \: L & = \ frac {E} {dI / dt} = \ frac {W / dq} {dI / dt} \: \: \: \: \: [\ потому что \ text {emf} = \ frac {\ text {work done}} {\ text {charge }}] \\ & = \ frac {W} {\ frac {dq} {dt} dI} = \ frac {W} {IdI} \\ & = \ frac {[ML ^ 2T ^ {- 2}]} {[A ^ 2]} \\ & = \ поэтому [L] = [M ^ 1L ^ 2T {-2} A ^ {- 2}] \ end {align *}

Идеальная индуктивность имеет высокую самооценку индуктивность и нулевое омическое сопротивление.

Самоиндуктивность соленоида

Пусть длинный соленоид длиной l, площадью поперечного сечения A, током, протекающим через соленоид I, и количеством витков на единицу длины n.

Магнитное поле внутри соленоида однородно и определяется как

$$ B = \ mu _0nI $$

Общее количество витков в соленоиде, N = nl. Теперь магнитный поток связан с каждым витком соленоида \ (= BA = \ mu_0 \: nIA \).

полный магнитный поток со всем соленоидом, \ (\ phi \) = магнитный поток, связанный с каждым витком × количество витков в соленоиде.2} {l} A \\ \ end {align *}

Таким образом, собственная индуктивность соленоида с воздушным сердечником (L) зависит от

Общее количество витков (N) соленоида
Длина соленоида
Площадь f поперечного сечения соленоида (A).

Ссылка

Ману Кумар Хатри, Манодж Кумар Тапа и др. Принципы физики . Катманду: публикация Ayam PVT LTD, 2010.

S.K. Гаутам, Дж. М. Прадхан. Учебник по физике .Катманду: Публикация Сурьи, 2003.

Урок физики Явление самоиндукции индуктивности. Тема урока: «Явление самоиндукции

».

В этом уроке мы узнаем, как и кем было открыто явление самоиндукции, рассмотрим опыт, с которым мы продемонстрируем это явление, определим, что самоиндукция — это частный случай электромагнитной индукции. В конце урока мы вводим физическую величину, показывающую зависимость ЭДС самоиндукции от размера и формы проводника, а также от среды, в которой он находится, т.е.е. индуктивность.

Генри изобрел плоские катушки с медной полоской, с помощью которых он достиг более выраженных силовых эффектов, чем с помощью проволочных соленоидов. Ученый заметил, что при наличии в цепи мощной катушки ток в этой цепи достигает максимального значения гораздо медленнее, чем без катушки.

Рис. 2. Схема экспериментальной установки Д. Генри

На рис. 2 представлена электрическая схема экспериментальной установки, на основе которой можно продемонстрировать явление самоиндукции.Электрическая схема состоит из двух параллельно включенных лампочек, подключенных ключом к источнику постоянного тока. Катушка последовательно подключена к одной из ламп. После замыкания цепи видно, что лампочка, включенная последовательно с катушкой, горит медленнее, чем вторая лампочка (рис. 3).

Рис. 3. Различный накал ламп накаливания в момент включения цепи

При отключении источника лампа, включенная последовательно с катушкой, гаснет медленнее, чем вторая лампа.

Почему свет не гаснет одновременно

При замкнутом ключе (рис. 4) из-за возникновения ЭДС самоиндукции ток в лампе с катушкой нарастает медленнее, поэтому эта лампа горит медленнее.

Рис. 4. Закрытие ключа

Когда ключ открыт (рис. 5), возникающая ЭДС самоиндукции препятствует уменьшению тока. Поэтому некоторое время ток продолжает течь. Для существования тока нужен замкнутый контур.В схеме есть такая схема, в ней обе лампочки. Поэтому при размыкании цепи лампы должны некоторое время светиться одинаково, а наблюдаемая задержка может быть вызвана другими причинами.

Рис. 5. Открытие ключа

Рассмотрим процессы, происходящие в этой цепи, когда ключ закрыт и открыт.

1. Закрытие ключа.

В цепи присутствует токопроводящая катушка. Пусть ток в этой петле течет против часовой стрелки.Тогда магнитное поле будет направлено вверх (рис. 6).

Таким образом, петля оказывается в пространстве собственного магнитного поля. С увеличением тока петля окажется в пространстве изменяющегося магнитного поля собственного тока. Если ток увеличивается, то магнитный поток, создаваемый этим током, также увеличивается. Как известно, с увеличением магнитного потока, проникающего через плоскость контура, в этом контуре возникает электродвижущая сила индукции и, как следствие, индукционный ток.Согласно правилу Ленца, этот ток будет направлен таким образом, чтобы его магнитное поле предотвращало изменение магнитного потока, проникающего через плоскость контура.

То есть для одного витка, рассматриваемого на рис. 6, индукционный ток должен быть направлен по часовой стрелке (рис. 7), предотвращая тем самым увеличение собственного тока витка. Следовательно, когда ключ замкнут, ток в цепи не увеличивается мгновенно из-за того, что в этой цепи возникает индукционный ток торможения, направленный в противоположном направлении.

2. Открытие ключа

При открытии ключа ток в цепи уменьшается, что приводит к уменьшению магнитного потока через плоскость шлейфа. Уменьшение магнитного потока приводит к появлению ЭДС индукции и индукционного тока. В этом случае индукционный ток направлен в том же направлении, что и собственный ток катушки. Это приводит к замедлению спада собственного тока.

Выход: при изменении тока в проводнике в том же проводнике возникает электромагнитная индукция, которая генерирует индукционный ток, направленный таким образом, чтобы предотвратить любое изменение собственного тока в проводнике (рис.8). В этом суть явления самоиндукции. Самоиндукция — это частный случай электромагнитной индукции.

Рис. 8. Момент включения и выключения схемы

Формула для определения магнитной индукции прямого проводника с током:

где — магнитная индукция; — магнитная постоянная; — сила тока; — расстояние от проводника до точки.

Поток магнитной индукции через площадку:

где — площадь поверхности, через которую проходит магнитный поток.

Таким образом, поток магнитной индукции пропорционален величине тока в проводнике.

Для катушки, в которой — количество витков и — длина, магнитная индукция определяется следующим соотношением:

Магнитный поток, создаваемый катушкой с числом витков Н , равен:

Подставляя в это выражение формулу для индукции магнитного поля, получаем:

Отношение количества витков к длине катушки обозначается числом:

Получаем окончательное выражение для магнитного потока:

Из полученного соотношения видно, что величина магнитного потока зависит от величины тока и геометрии катушки (радиус, длина, количество витков).Значение, равное, называется индуктивностью:

Единица измерения индуктивности — генри:

Следовательно, поток магнитной индукции, вызванный током в катушке, равен:

Принимая во внимание формулу для ЭДС индукции, находим, что ЭДС самоиндукции равна произведению скорости изменения тока на индуктивность, взятой со знаком «-»:

Самоиндукция — это явление возникновения электромагнитной индукции в проводнике при изменении силы тока, протекающего по этому проводнику.

Электродвижущая сила самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока, протекающего по проводнику, взятой со знаком минус. Соотношение сторон называется индуктивностью , что зависит от геометрических параметров проводника.

Проводник имеет индуктивность 1 Гн, если при скорости изменения тока в проводнике 1 А в секунду в этом проводнике возникает электродвижущая сила самоиндукции 1 В.

Человек сталкивается с феноменом самоиндукции каждый день.Каждый раз, включая или выключая свет, мы тем самым замыкаем или размыкаем цепь, возбуждая индукционные токи. Иногда эти токи могут достигать таких больших значений, что внутри переключателя выскакивает искра, что мы и видим.

Библиография

Мякишев Г.Я. Физика: Учебник. за 11 кл. общее образование. учреждения. — М .: Просвещение, 2010.
Касьянов В.А. Физика. 11 класс: Учебник. для общего образования. учреждения. — М.: Дрофа, 2005.
Генденштейн Л.Е., Дик Ю.И., Физика 11. — М .: Мнемозина.

Интернет-портал Myshared.ru ().
Интернет-портал Physics.ru ().
Интернет-портал Festival.1september.ru ().

Домашнее задание

Вопросы в конце пункта 15 (с. 45) — Мякишев Г.Я. Физика 11 (см. Список рекомендованной литературы)
У какого проводника индуктивность равна 1 Генри?

Цель урока : сформировать представление о том, что изменение силы тока в проводнике создает вихревую волю, которая может либо ускорять, либо замедлять движущиеся электроны.

На занятиях

Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса

1. Получите формулу для расчета электродвижущей силы индукции для проводника, движущегося в магнитном поле.

2. Выведите формулу для расчета электродвижущей силы индукции, используя закон электромагнитной индукции.

3. Где используется электродинамический микрофон и как он устроен?

4. Задача. Сопротивление проволочной петли равно 0.03 Ом. Магнитный поток внутри петли уменьшается на 12 мВт. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение петли?

Решение. ξi = ΔФ / Δ t; ξi = Iiʹ R; Ii = Δq / Δt; ΔF / Δt = Δq R / Δt; Δq = ΔFΔt / RΔt; Δq = ΔF / R;

Изучение нового материала

1. Самоиндукция.

Если через проводник течет переменный ток, то он создает ЭДС индукции в том же проводнике — это явление

Самоиндукция.Проводящая цепь играет двойную роль: по ней течет ток, и в ней создается ЭДС индукции этим током.

На основе правила Ленца; при увеличении тока напряженность вихревого электрического поля направлена против тока, т.е. препятствует его увеличению.

Пока ток уменьшается, вихревое поле поддерживает его.

Рассмотрим диаграмму, которая показывает, что ток постепенно достигает определенных значений

с течением времени.

Демонстрация экспериментов со схемами. Используя первую схему, мы покажем, как возникает ЭДС индукции, когда цепь замкнута.

При закрытии ключа первая лампа загорается мгновенно, вторая — с задержкой из-за большой самоиндукции в цепи, создаваемой сердечником.

С помощью второй схемы продемонстрируем появление ЭДС индукции при размыкании цепи.

В момент открытия через амперметр будет течь ток, направленный против начального тока.

При размыкании ток может превышать исходное значение тока. Это означает, что ЭДС самоиндукции может быть больше ЭДС источника тока.

Проведите аналогию между инерцией и самоиндукцией

Индуктивность.

Магнитный поток пропорционален величине магнитной индукции и силе тока. Ф ~ B ~ I.

Ф = L I; где L — коэффициент пропорциональности между током и магнитным потоком.

Этот коэффициент часто называют индуктивностью контура или коэффициентом самоиндукции.

Используя величину индуктивности, закон электромагнитной индукции можно записать следующим образом:

ξis = — ΔФ / Δt = — L ΔI / Δt

Индуктивность — это физическая величина, которая численно равна ЭДС самоиндукции, возникающей в цепи при изменении силы тока на 1 А за 1 с.

Измерьте индуктивность в генри (H) 1 H = 1 V s / A

О важности самоиндукции в электротехнике и радиотехнике.

Вывод: при протекании меняющегося тока по проводнику возникает вихревое электрическое поле.

Вихревое поле замедляет свободные электроны при увеличении тока и поддерживает его при уменьшении.

Закрепление изученного материала.

— Как объяснить явление самоиндукции?

— Проведите аналогию между инерцией и самоиндукцией.

— Какая индуктивность контура, в каких единицах измеряется индуктивность?

— Задача.При токе 5 А в цепи появляется магнитный поток 0,5 мВт. Чему будет равна индуктивность контура?

Решение. ΔF / Δt = — L ΔI / Δt; L = ΔF / ΔI; L = 1 10-4H

Подведем итоги урока

Домашнее задание: §15, респ. §13, упражнение. 2 № 10

Цель занятия: сформулировать количественный закон электромагнитной индукции; студенты должны узнать, что такое ЭДС магнитной индукции и что такое магнитный поток.Ход урока Проверка домашнего задания …
Цель урока: сформировать у учащихся представление о существовании сопротивления только в цепи переменного тока — это емкостное и индуктивное сопротивление. Ход урока Проверка домашнего задания …
Цель урока: сформировать представление об энергии, которой обладает электрический ток в проводнике, и об энергии магнитного поля, создаваемого этим током. Ход урока Проверка домашнего задания методом тестирования…
Цель урока: познакомить с понятием электродвижущей силы; получить закон Ома для замкнутой цепи; дать студентам представление о разнице между ЭДС, напряжением и разностью потенциалов. Ход …
Цель урока: сформировать у учащихся представление об активном сопротивлении в цепи переменного тока, действующем значении силы тока и напряжения. Ход урока Проверка дома …
Цель урока: сформировать представление о том, что ЭДС индукции может возникать либо в неподвижном проводнике, помещенном в изменяющееся магнитное поле, либо в движущемся проводнике в постоянном…
Цель урока: узнать, как произошло открытие электромагнитной индукции; для формирования концепции электромагнитной индукции значение открытия Фарадея для современной электротехники. Ход урока 1. Разбор теста …
Цель урока: рассмотреть устройство и принцип работы трансформаторов; доказать, что электрический ток никогда не получил бы такого широкого применения, если бы однажды …
Цель урока: выяснить, в чем причина возникновения ЭДС индукции в движущихся проводниках, помещенных в постоянное магнитное поле; подводят студентов к выводу, что на заряды действует сила…
Цель занятия: контроль усвоения студентами изучаемой темы, развитие логического мышления, совершенствование вычислительной способности. Курс урока Организация студентов на контрольную работу Вариант 1 №1. Феномен …
Цель урока: сформировать у студентов представление об электрическом и магнитном поле, как едином целом — электромагнитном поле. Ход урока Проверка домашнего задания методом тестирования …
Цель урока: проверить знания учащихся по изучаемым темам, повысить навыки решения задач различного типа.Ход урока Домашнее задание Обзор Ответы учащихся на домашние подготовленные …
Цель урока: повторить и обобщить знания по затронутой теме; улучшить способность логически мыслить, обобщать, решать качественные и вычислительные задачи. Ход урока Проверка домашнего задания 1 ….
Цель урока: доказать учащимся, что свободные электромагнитные колебания в цепи не имеют практического применения; используются непрерывные вынужденные колебания, которые имеют большое практическое применение.Штрих …
Цель занятия: сформировать представления о модуле магнитной индукции и силе Ампера; уметь решать проблемы для определения этих значений. Ход урока Проверка домашних заданий индивидуальной …

Слайд 2

САМОИНДУКЦИОННЫЙ

Каждый проводник, по которому течет ток, находится в собственном магнитном поле.

Slide 3

При изменении силы тока в проводнике изменяется поле m, т.е.е. магнитный поток, создаваемый этим током, изменяется. Изменение магнитного потока приводит к возникновению вихревого электрического поля и в цепи появляется ЭДС индукции.

Slide 4

Самоиндукция — это явление ЭДС индукции в электрической цепи в результате изменения силы тока. Возникающая ЭДС называется ЭДС самоиндукции

Slide 5

Проявление явления самоиндукции

Slide 6

Заключение В электротехнике явление самоиндукции проявляется при замыкании цепи (электрический ток увеличивается постепенно) и при размыкании цепи (электрический ток не исчезает сразу).

Слайд 7

ИНДУКТИВНОСТЬ

От чего зависит ЭДС самоиндукции? Электрический ток создает собственное магнитное поле. Магнитный поток через цепь пропорционален индукции магнитного поля (Ф ~ B), индукция пропорциональна току в проводнике (B ~ I), поэтому магнитный поток пропорционален силе тока (Ф ~ I) . ЭДС самоиндукции зависит от скорости изменения тока в электрической цепи, от свойств проводника (размера и формы) и от относительной магнитной проницаемости среды, в которой находится проводник.Физическая величина, которая показывает зависимость ЭДС самоиндукции от размера и формы проводника и от среды, в которой находится проводник, называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью.

Slide 8

Индуктивность — физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в цепи при изменении силы тока на 1 ампер за 1 секунду.

Slide 9

Также индуктивность можно рассчитать по формуле:

где Ф — магнитный поток в цепи, I — ток в цепи.

Slide 10

Единицы индуктивности в системе СИ:

Slide 11

Индуктивность катушки зависит от:

количество витков, размер и форма катушки, а также относительная магнитная проницаемость среды (возможно, сердечника).

Слайд 12

ЭДС САМОИНДУКЦИИ

ЭДС самоиндукции предотвращает увеличение тока при включении цепи и уменьшение тока при размыкании цепи.

Слайд 13

ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА

Вокруг проводника с током существует магнитное поле, обладающее энергией. Откуда это взялось? Включенный в электрическую цепь источник тока имеет запас энергии. В момент замыкания электрической цепи источник тока тратит часть своей энергии на преодоление действия возникающей ЭДС самоиндукции. Эта часть энергии, называемая собственной энергией тока, используется для формирования магнитного поля.Энергия магнитного поля равна собственной энергии тока. Собственная энергия тока численно равна работе, которую источник тока должен совершить, чтобы преодолеть ЭДС самоиндукции, чтобы создать ток в цепи.

Slide 14

Энергия магнитного поля, создаваемого током, прямо пропорциональна квадрату силы тока. Куда пропадает энергия магнитного поля после прекращения тока? — выделяется (при размыкании цепи при достаточно большой силе тока может возникнуть искра или дуга)

Посмотреть все слайды

1 семестр

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

3.Электромагнитное поле

УРОК 9/36

Тема. Самоиндукция. Индуктивность

Цель урока: расширить представления учащихся о явлении электромагнитной индукции; объяснить суть явления самоиндукции.

Тип урока: урок усвоения нового материала.

ПЛАН УРОКА

Контроль знаний		1.Явление электромагнитной индукции. 2. Закон электромагнитной индукции. 3. Правило Ленца.
Демонстрации		1. Явление самоиндукции при открытии и закрытии круга. 2. Использование самоиндукции для зажигания люминесцентной лампы. 3. Фрагменты видеофильма «Явление самоиндукции».
Освоение нового материала		1.Самоиндукция. 2. ЭДС самоиндукции. 3. Индуктивность
Консолидация изученного материала		1. Качественные вопросы. 2. Учимся решать проблемы.

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Первый уровень

1. В какой момент загорается выключатель: при замыкании или размыкании круга?

2.Когда можно наблюдать явление самоиндукции в цепи постоянного тока?

3. Почему невозможно мгновенно изменить ток в замкнутом контуре?

Второй уровень

1. Как величина модуля вектора магнитной индукции зависит от силы тока?

2. Эксперименты показывают, что индуктивность катушки увеличивается в соответствии с увеличением количества витков в катушке. Чем объяснить этот факт?

ЗАЩИТА ИССЛЕДОВАННОГО МАТЕРИАЛА

).Качественные вопросы

1. Почему возникает дуга при отрыве трамвайной дуги от контактного провода?

2. В цепь постоянного тока включен электромагнит с открытым сердечником. При замыкании сердечника якорем происходит кратковременное уменьшение тока в цепи. Почему?

3. Почему отключение мощных электродвигателей от сети происходит плавно и медленно с помощью реостата?

). Учимся решать проблемы

1.Сверхпроводящая катушка с индуктивностью 5 Гн замкнута на источник тока с ЭДС 20 В и очень низким внутренним сопротивлением. Предполагая, что ток в катушке увеличивается равномерно, определите время, за которое ток достигнет 10 А.

Решения. Ток в катушке постепенно увеличивается из-за явления самоиндукции. Воспользуемся законом Ома для замкнутой цепи: где — полная ЭДС цепи, состоящей из ЭДС источника и ЭДС самоиндукции: Тогда закон Ома принимает форму.

План урока физики «Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока »(8 класс)

Тема урока: Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

Target : Формирование представления о явлении самоиндукции, его проявлении в электрических цепях. Использование самоиндукции в электрических устройствах.

Задачи:

Образовательные: Повторять знания учащихся о явлении электромагнитной индукции, углублять их; Исходя из этого, изучите явление самоиндукции.

Образовательные: Воспитывать интерес к предмету, трудолюбие и умение внимательно оценивать ответы товарищей. Показать важность причинно-следственных связей в познаваемости явлений.

Разработка: Развитие физического мышления студентов, расширение понятийного аппарата студентов, формирование умения анализировать информацию, делать выводы из наблюдений и экспериментов.

Тип урока: урок по изучению нового материала.

Комплектация: Индуктор с сердечником — демонстрация, блок питания, ключ, две лампы на 3,5 В, реостат на 100 Ом, неоновая лампа на 200 В.

Эксперименты: 1) опыт наблюдения явления самоиндукции при замкнутой цепи; 2) опыт наблюдения явления самоиндукции при размыкании цепи;

План урока:

Организация рабочего времени.

Обновление базовых знаний.

Мотивация.

Освоение нового материала.

Анкеровка.

Домашнее задание.

Во время занятий

Организационное время. (1 минута)

Обновление базовых знаний.

Что называют явлением электромагнитной индукции?

Какая гипотеза Фарадея привела к открытию электромагнитной индукции?

Как Фарадей открыл явление электромагнитной индукции?

При каких условиях в катушке возникает индукционный ток?

От чего зависит направление индукционного тока?

Чем объясняется отталкивание алюминиевого кольца, когда в него вставлен магнит, и притяжение к магниту, когда он удаляется из кольца?

Почему отрезанное алюминиевое кольцо не взаимодействует с движущимся магнитом?

Сформулируйте правило Ленца.

Как использовать правило Ленца для определения направления индукционного тока в проводнике?

3. Мотивация.

Основы электродинамики были заложены Ампером в 1820 году. Работа Ампера вдохновила многих инженеров на создание различных технических устройств, таких как электродвигатель (конструктор Б.С. Якоби), телеграф (С. Морс), электромагнит, который был разработан. известного американского ученого Генри. Создавая различные электромагниты, в 1832 году ученый открыл новое явление в электромагнетизме — явление самоиндукции.Об этом мы и поговорим в этом уроке.

4. Изучение нового материала .

Рассмотрим частный случай электромагнитной индукции: возникновение индукционного тока в катушке при изменении тока в ней.

Для этого проведем эксперимент, показанный на рисунке. Замкнем цепочку ключом Cl. Лампа L1 загорится сразу, а L2 — с задержкой примерно 1 с. Причина задержки в следующем. В соответствии с явлением электромагнитной индукции в реостате и в катушке возникают индукционные токи.Они предотвращают увеличение силы тока I 1 и I 2 (это следует из правила Ленца и правила правой руки). Но в катушке K индукционный ток будет намного выше, чем в реостате P, так как катушка имеет гораздо большее количество витков и сердечника, то есть имеет большую индуктивность, чем реостат.

По нашему опыту, мы наблюдаем явление самоиндукции.

Явление самоиндукции заключается в появлении индукционного тока в катушке при изменении силы тока в ней.В этом случае результирующий ток индукции называется током самоиндукции. Это явление было обнаружено Джозефом Генри почти одновременно с открытием явления электромагнитной индукции Фарадеем.

Самоиндукция при размыкании электрической цепи и энергии магнитного поля. Появление мощного индукционного тока при размыкании цепи указывает на то, что магнитное поле тока в катушке имеет энергию. Именно из-за уменьшения энергии магнитного поля совершается работа по созданию индукционного тока.В этот момент мигает лампа Ln, которая в нормальных условиях загорается при напряжении 200В. И эта энергия накапливалась раньше, когда цепь была замкнута, когда за счет энергии источника тока производилась работа по преодолению тока самоиндукции, что препятствует увеличению тока в цепи, и ее магнитного поля.

Индуктивность — величина, равная ЭДС самоиндукции, когда ток в проводнике изменяется на 1 А за 1 с. Единица индуктивности — Генри (Гн).1 Гн = 1 В с / А. 1 генри — это индуктивность такого проводника, в котором возникает ЭДС самоиндукции в 1 вольт со скоростью изменения силы тока 1 А / с. L называется индуктивностью. Демонстрация различных катушек индуктивности, используемых в радио- и электротехнике. Мы используем раздаточные материалы для просмотра студентами. (индукторы)

Люминесцентная лампа Источники света газоразрядные. Их световой поток формируется за счет свечения люминофоров, на которые действует ультрафиолетовое излучение разряда.Его видимое свечение обычно не превышает 1-2%. Люминесцентные лампы (ЛЛ) широко используются при освещении помещений различного типа. Их светоотдача в несколько раз выше, чем у обычных ламп накаливания. В качестве выключателя используется пусковое устройство. Пускатель представляет собой небольшую газоразрядную лампу тлеющего разряда. Стеклянная колба заполняется инертным газом (неоном или гелий-водородной смесью) и помещается в металлический или пластиковый корпус. При включении в цепь сетевого напряжения оно полностью попадет на стартер.Электроды стартера разомкнуты и возникает тлеющий разряд. В цепи будет протекать небольшой ток (20-50 мА). Этот ток нагревает биметаллические электроды, и они, изгибаясь, замыкают цепь, и тлеющий разряд в стартере прекратится. После зажигания лампы в цепи установится ток, равный номинальному рабочему току лампы. Этот ток вызовет такое падение напряжения на катушке индуктивности, что напряжение на лампе будет примерно равно половине номинального напряжения сети.Поскольку стартер подключен параллельно лампе, напряжение на нем будет равно напряжению на лампе, а из-за того, что его недостаточно для зажигания тлеющего разряда в стартере, его электроды останутся открытыми при включении лампы. лампа горит.

5. Анкеровка.

1. Какое явление изучено на опыте.
2. Что такое явление самоиндукции?
3. Может ли ток самоиндукции возникать в прямом проводе с током? Если нет, объясните, почему; если да, то при каких условиях.
4. За счет уменьшения какой энергии была проделана работа по созданию индукционного тока при размыкании цепи?

5. Какие факты доказывают наличие энергии у магнитного поля?

6. Что такое индуктивность?

7. Что такое единица индуктивности в системе СИ и как она называется?

8. Что такое дроссель и для чего он нужен при работе с люминесцентной лампой?

Задача 1. Какая индуктивность катушки, если при постепенном изменении силы тока от 5 до 10А в 0.1 с возникает ЭДС самоиндукции равная 20В?

Важные вопросы по физике класса 12 Глава 6 Электромагнитная индукция, класс 12 Важные вопросы

Класс электромагнитной индукции 12 Важные вопросы Очень короткий ответ Тип

Вопрос 1.
График зависимости магнитного потока (ϕ) от тока (I) показан на рисунке для двух индукторов A и B.У какого из двух значение самоиндукции больше? (Дели 2010)

Ответ:
Поскольку ϕ = LI
∴ L = \ (\ frac {\ phi} {I} \) = slope
Наклон A больше, чем наклон B
∴ Индуктор A имеет большее значение собственная индуктивность, чем индуктор B.

Вопрос 2.
Определите самоиндукцию катушки. Напишите его S.I. (All India 2010)
Ответ:
Самоиндукция — это свойство катушки, благодаря которому она препятствует росту или затуханию тока, протекающего через нее.
S.I. единица самоиндукции — Генри (H).

Вопрос 3.
Два стержневых магнита быстро перемещаются к металлической петле, соединенной через конденсатор «C», как показано на рисунке. Предскажите полярность конденсатора. (Вся Индия, 2013 г.)

Ответ:
Когда оба магнита движутся к петле, боковая пластина A конденсатора cL будет положительной, а нижняя пластина B — отрицательной, создавая индуцированный ток по часовой стрелке.

Вопрос 4.
Предскажите полярность конденсатора, когда два магнита быстро перемещаются в направлениях, отмеченных стрелками.

Ответ:
Ток в катушке будет направлен против часовой стрелки, если смотреть слева, поэтому пластина A станет + ve (положительной), а пластина B будет отрицательной.

Вопрос 5.
Предскажите направления индуцированных токов в металлических кольцах 1 и 2, лежащих в той же плоскости, где ток I в проводе постоянно увеличивается.

Ответ:
В металлическом кольце 1 индуцированный ток течет по часовой стрелке.
В металлическом кольце 2 индуцированный ток течет против часовой стрелки.

Вопрос 6.
Предскажите направление индуцированного тока в металлическом кольце, когда кольцо перемещается к проводнику, по которому проходит ток I в направлении, показанном на рисунке.

Ответ:
По часовой стрелке.

Вопрос 7.
Предсказать направления индуцированного тока в металлических кольцах 1 и 2, когда ток I в проводе неуклонно уменьшается?

Ответ:
В металлическом кольце 1 индуцированный ток течет против часовой стрелки.
В металлическом кольце 2 индуцированный ток течет по часовой стрелке.

Вопрос 8.
Стержневой магнит перемещается в направлении, указанном стрелкой, между двумя катушками PQ и CD. Предскажите направления индуцированного тока в каждой катушке. (All India 2012)

Ответ:
По закону Ленца концы обеих катушек, расположенные ближе к магниту, ведут себя как южный полюс. Следовательно, ток, индуцированный в обеих катушках, будет течь по часовой стрелке, если смотреть со стороны магнита.

Вопрос 9.
Государственный закон Ленца. (Comptt. All India 2012)
Ответ:
Закон Ленца гласит, что «полярность индуцированной ЭДС такова, что она имеет тенденцию производить ток, который противодействует вызвавшему его изменению магнитного потока».

Вопрос 10.
Предскажите направление индуцированного тока в прямоугольной петле, когда она перемещается в область однородного магнитного поля \ (\ vec {B} \), направленного перпендикулярно плоскости петли. (Comptt. All India 2012)

Ответ:
Направление индуцированного тока в данном прямоугольном контуре — против часовой стрелки, т. Е. Cbadc.

Вопрос 11.
Приведите закон электромагнитной индукции Фарадея. (Comptt. All India 2012)
Ответ:
Закон Фарадея гласит, что «величина ЭДС, индуцированная в цепи, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока, связанного с цепью».Математически мы можем написать,
\ (e = — \ frac {d \ phi} {d t} \)… где [dϕ — небольшое изменение магнитного потока за малое время dt

Вопрос 12.
Как изменяется взаимная индуктивность пары катушек, когда
(i) расстояние между катушками увеличивается и
(ii) увеличивается количество витков в катушках (All India 2013)
Ответ:
( i) Взаимная индуктивность уменьшается, потому что уменьшается магнитный поток, связанный с вторичной катушкой.
(ii) \ (\ mathrm {M} = \ mu_ {0} n_ {1} n_ {2} \ mathrm {Al} \), поэтому, когда n ₁ и n ₂ увеличиваются, взаимная индуктивность (M ) увеличивается.

Вопрос 13.
Легкий металлический диск на верхней части электромагнита подбрасывается вверх при включении тока. Почему? Обоснуйте. (Вся Индия, 2013 г.)
Ответ:
Из-за вихревого тока

Если верхняя сила сердечника электромагнита приобретает северную полярность, то, согласно закону Ленца, нижняя поверхность диска также приобретает северную полярность. Из-за силы отталкивания между нижней поверхностью (полюсом N) сердечника электромагнита диск подпрыгивает на определенную высоту.

Вопрос 14.
Движение медной пластины затухает, когда ей позволяют колебаться между двумя полюсами магнита. В чем причина этого затухания? (Вся Индия, 2013 г.)
Ответ:
Причина этого затухания — вихревые токи.

Вопрос 15.
Движение медных пластин демпфируется, когда им позволяют колебаться между двумя полюсами магнита. Если в пластине прорезать прорези, как это повлияет на демпфирование? (Вся Индия, 2013 г.)
Ответ:
Вихревые токи уменьшатся, из-за чего уменьшится затухание.

Вопрос 16.
Как изменяется взаимная индуктивность пары катушек, когда
(i) расстояние между катушками уменьшается и
(ii) количество витков в катушках уменьшается? (Вся Индия, 2013 г.)
Ответ:
(i) увеличивается.
(ii) уменьшается, потому что
\ (\ mathbf {M} = m_ {0} n_ {1} n_ {2} \ mathrm {Al} \)
, где [N ₁ и N ₂ — количество исполняется

Вопрос 17.
Предскажите полярность конденсатора в ситуации, описанной на рисунке.(Comptt. Delhi 2013)

Ответ:
Когда оба магнита движутся к петле, боковая пластина A конденсатора cL будет положительной, а нижняя пластина B — отрицательной, создавая индуцированный ток по часовой стрелке.

Вопрос 18.
Два сферических боба, один металлический, а другой — стеклянный, одинакового размера, могут свободно падать с одинаковой высоты над землей. Кто из двух достигнет раньше и почему? (Дели 2014)
Ответ:
Стеклянный боб достигнет раньше, потому что там будет сила, действующая вверх из-за вихревых токов на проводящем металлическом бобе из-за магнитного поля Земли.Это замедлит металлический боб.

Вопрос 19.
Электрический ток, протекающий по проводу в направлении от B к A, уменьшается. Определите направление индуцированного тока в металлической петле над проводом, как показано. (Вся Индия, 2014 г.)

Ответ:
Направление тока в проводе контура будет по часовой стрелке.

Вопрос 20.
Проводящая петля проводится над фигурой, по которой проходит ток. Изобразите направление тока, индуцируемого в контуре, когда ток в проводе PQ постоянно увеличивается.(Вся Индия, 2014 г.)

Ответ:
Наведенный ток направлен по часовой стрелке.

Вопрос 21.
Проводящая петля удерживается ниже токоведущего провода P PQ, как показано. Спрогнозируйте направление индуцированного тока в контуре, когда ток в проводе постоянно увеличивается. (Вся Индия, 2014 г.)

Ответ:
Наведенный ток направлен против часовой стрелки.

Вопрос 22.
Металлический элемент нагревается, когда он окружен катушкой, по которой проходит высокочастотный переменный ток.Почему? (Comptt. Delhi 2014)
Ответ:
Из-за нагревающего эффекта вихревых токов, возникающих в металлической детали.

Вопрос 23.
Предскажите полярность пластины А конденсатора, когда магнит перемещается к ней ff ’, как показано на рисунке. (Comptt. All India)

Ответ:
Пластина ‘A’ имеет положительную полярность.

Вопрос 24.
Дайте определение термину «самоиндукция» катушки. Напишите его S.I. Unit. (Вся Индия, 2015 г.)
Ответ:
Собственная индуктивность катушки численно равна наведенной ЭДС, создаваемой в катушке, когда скорость изменения тока в катушке равна единице.

(где L — собственная индуктивность катушки)
S.I. Unit: Henry.

Вопрос 25.
Назовите любые два приложения, в которых вихревые токи используются с пользой. (Comptt. Delhi 2015)
Ответ:
Применения вихревых токов:

Электромагнитное демпфирование
Магнитное прерывание
Индукционная печь
Счетчики электроэнергии (любые два)

Вопрос 26.
Длинный прямой провод с током обычно проходит через центр круговой петли.Если ток через провод увеличивается, возникнет наведенная ЭДС в цепи. петля? Оправдывать. (Дели, 2015 г.)
Ответ:
Нет, поскольку магнитное поле, создаваемое токоведущим проводом, будет находиться в плоскости круговой петли, магнитный поток останется нулевым.

Вопрос 27.
Предскажите полярность конденсатора в ситуации, описанной на данной диаграмме. (Вся Индия, 2017 г.)
Ответ:

Полярность пластины «A» данного конденсатора положительная, а полярность пластины «B» — отрицательная.

Вопрос 28.
Стержневой магнит перемещается в направлении, указанном стрелкой, между двумя катушками PQ и CD. Предскажите направление наведенного тока в каждой катушке (Вся Индия, 2017 г.)

Ответ:
Наведенный ток течет от P к Q через амперметр;
, пока он течет от D к C через амперметр.

Вопрос 29.
Каково направление индуцированных токов в металлических кольцах 1 и 2, когда ток I в проводе постоянно увеличивается? (Вся Индия, 2017 г.)

Ответ:
Направление индуцированного тока — по часовой стрелке в металлическом кольце «1» и против часовой стрелки в металлическом кольце «2».

Вопрос 30.
На приведенном рисунке отметьте полярность пластин A и B конденсатора, когда магниты быстро перемещаются к катушке. (Comptt. All India 2017)
Ответ:

Полярность пластины положительная; 1, в то время как пластина B отрицательна.

Класс электромагнитной индукции 12 Важные вопросы Краткий ответ Тип-II

Вопрос 31.
Выведите выражение для самоиндукции длинного соленоида с воздушным сердечником длиной l и числом витков N.(Дели, 2008 г.)
Ответ:
Рассмотрим длинный соленоид длины l и радиуса r с r << 1 и имеющим n витков на единицу длины. Если через катушку протекает ток I, то магнитное поле внутри катушки почти постоянно и определяется выражением
B = µ ₀ nI
Магнитный поток, связанный с каждым витком = BA = µ ₀ nIA

Вопрос 32.
(i) Когда первичная обмотка P перемещается к вторичной обмотке S (как показано на рисунке), гальванометр показывает кратковременное отклонение.Что можно сделать для увеличения прогиба гальванометра с той же батареей?

(ii) Укажите соответствующий закон. (Дели 2010)
Ответ:
(i) Чтобы иметь большее отклонение в гальванометре с той же батареей, катушку P нужно перемещать быстрее к S, чтобы скорость изменения магнитного потока была больше.

(ii) Связанный с этим закон, регулирующий это явление, — это второй закон электромагнитной индукции Фарадея, который гласит, что индуцированная ЭДС создается в цепи, когда магнитный поток, связанный с ней, изменяется.Величина наведенной ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

Вопрос 33.
Катушка Q подключена к лампе низкого напряжения B и помещена рядом с другой катушкой P, как показано на рисунке. Объясните причины следующих наблюдений:

(a) Лампочка «B» горит.
(b) Лампа тускнеет, если катушку Q сдвинуть влево. (Дели 2010)
Ответ:

Лампа B загорается из-за ЭДС, индуцированной в катушке Q из-за взаимной индукции между P и Q.
Когда катушка Q перемещается влево, магнитный поток, связанный с Q, уменьшается и может даже уменьшиться до нуля на некотором расстоянии. Индуцированная ЭДС может уменьшиться, и лампа B станет тусклее.

Вопрос 34.
Две идентичные петли, одна из меди, а другая из алюминия, вращаются с одинаковой угловой скоростью в одном и том же магнитном поле. Сравните
(i) наведенную ЭДС и
(ii) ток, возникающий в двух катушках. Обоснуйте свой ответ. (Вся Индия 2010)
Ответ:
(i) Индуцированная ЭДС в катушке равна ε = NBAω sin ωt
Поскольку угловая скорость одинакова, наведенная ЭДС также будет одинаковой в обоих контурах.
(ii) Ток, наведенный в петле, равен \ (I = \ frac {\ varepsilon} {R} = \ frac {\ varepsilon A} {\ rho l} \)
Чем меньше удельное сопротивление меди, тем больше в нем наводится ток.

Вопрос 35.
Прямоугольная петля и круговая петля перемещаются из однородного магнитного поля в бесполевую область с постоянной скоростью «v», как показано на рисунке. Объясните, в каком контуре вы ожидаете, что наведенная ЭДС будет постоянной при выходе из области поля. Магнитное поле перпендикулярно петлям.(All India 2010)

Ответ:
В случае прямоугольной петли наведенная ЭДС будет постоянной. Это связано с тем, что скорость изменения площади прямоугольной петли одинакова, в то время как скорость изменения круглой петли не постоянна.

Вопрос 36.
Ток индуцируется в катушке C ₁ из-за движения токонесущей катушки C ₂.

(a) Запишите любые два способа получения большого отклонения в гальванометре G.
(b) Предложите альтернативное устройство для демонстрации индуцированного тока вместо гальванометра.
Ответ:
(a) Чтобы получить большой прогиб, можно предпринять один или несколько из следующих шагов:

Используйте стержень из мягкого железа внутри катушки C ₂.
Подключите катушку к мощному аккумулятору.
Быстро переместите устройство к испытательной катушке C ₁

(b) Замените гальванометр лампочкой фонарика.

Вопрос 37.
Магнит быстро перемещается в направлении, указанном стрелкой, между двумя катушками C ₁ и C ₂, как показано на рисунке.Каким будет направление индуцированного тока в каждой катушке, если смотреть со стороны магнита? Обосновать ответ. (Дели 2011)

Ответ:
Когда магнит движется в заданном направлении, наведенный ток будет течь по часовой стрелке в обеих катушках, поскольку магнит уходит от C ₁ и движется к C ₂, делая C ₁ как S-полюс и C ₂ также как S-полюс согласно правилу Ленца. Таким образом, C ₁ будет пытаться привлечь, а C ₂ будет пытаться оттолкнуть движение магнита.

Вопрос 38.
Что такое вихревые токи? Напишите любые два применения вихревых токов. (All India 2011)
Ответ:
(a) Вихревой ток: из-за изменения магнитного потока, если в объеме (основной массе) материала возникает индуцированный ток, он называется вихревыми токами. Это неизбежное зло в устройстве, поскольку оно может использоваться в таких приложениях, как электрические тормоза, индукционные печи и гальванометры с мертвым ударом, и приводит к потере энергии с выделением тепла и т. Д.
(b) (i) В качестве рычага RS длиной l перемещается с равномерной скоростью, происходит изменение площади.Он определяется как dA = Idx = Ivdt

Вопрос 39.
Определите самоиндукцию катушки. Покажите, что магнитная энергия, необходимая для создания тока I в катушке с собственной индуктивностью L, определяется выражением — \ (\ frac {1} {2} \) I ². (Дели 2011 г.)
Ответ:
Самоиндукция катушки может быть определена как наведенная ЭДС, возникающая в катушке из-за единичной скорости изменения тока через нее.
Пусть I будет током через катушку индуктивности L в любой момент t
Ток нарастает со скоростью dlldt, поэтому индуцированная

Работа, выполненная против наведенной ЭДС за малое время dt, составляет

Общая работа, выполненная для создания тока из От 0 до I в

Эта проделанная работа сохраняется как энергия магнитного поля U в катушке индуктивности

Вопрос 40.
Определите взаимную индуктивность между двумя длинными коаксиальными соленоидами. Найдите выражение для взаимной индуктивности внутреннего соленоида длины l, имеющего радиус r ₁ и число витков n ₁ на единицу длины за счет второго внешнего соленоида такой же длины и числа витков n ₂ на единицу длины. (Дели 2011)
Ответ:
Взаимная индукция — это явление индукции ЭДС в катушке из-за скорости изменения тока в соседней катушке.

Когда ток I ₂ устанавливается через S ₂ (внешний соленоид), он, в свою очередь, создает магнитный поток через S ₁.Обозначим его ϕ ₁. Соответствующая потокосцепление с соленоидом S ₁ составляет,

(Здесь N ₂ — общее количество витков с S ₂)
M ₂₁ указано to как коэффициент взаимной индуктивности соленоида S ₂ по отношению к соленоиду S ₁.
Таким образом, потокосцепление с соленоидом S ₂ равно

Используя уравнения (2) и (3), получаем
M ₁₂ = M ₂₁ = M
Если среда с относительной проницаемостью (она была взаимная индуктивность будет

Вопрос 41.
Металлический стержень длиной L вращается с угловой частотой ω, причем один конец шарнирно закреплен в центре, а другой конец — на окружности круглого металлического кольца радиуса L вокруг оси, проходящей через центр и перпендикулярно в плоскость кольца. Повсюду присутствует постоянное и однородное магнитное поле B, параллельное оси. Выведите выражение для ЭДС между центром и металлическим кольцом. (Дели, 2012 г.)
Ответ:
Величина ЭДС, генерируемая на длине dr стержня, когда он движется под прямым углом к магнитному полю, определяется как
dε = Bvdr

В качестве альтернативы, разность потенциалов на резистор равен наведенной ЭДС и равен B x.(скорость изменения площади петли). Если θ — это угол между стержнем и радиусом окружности в P в момент времени t, площадь сектора OPQ (как показано на рисунке) задается как

, где [ R — радиус окружности]

Вопрос 42.
Выведите выражение для самоиндукции длинного соленоида с площадью поперечного сечения A и. длина l, имеющая n витков на единицу длины. (Delhi 2012)
Ответ:
Самоиндукция длинного соленоида: Рассмотрим длинный соленоид длины l и радиуса r с r << 1 и имеющим n витков на единицу длины.Если через катушку протекает ток I, то магнитное поле внутри катушки почти постоянно и определяется соотношением

Магнитный поток, связанный с каждым витком,

Вопрос 43.
Государственный закон Ленца.
Металлический стержень, удерживаемый горизонтально в направлении восток-запад, может упасть под действием силы тяжести. Будет ли на его концах наведена ЭДС? Обосновать ответ. (Дели 2012)
Ответ:
Закон Ленца гласит, что «полярность наведенной ЭДС такова, что она имеет тенденцию производить ток, который противодействует изменению магнитного потока, которое его вызвало».

Да, будет индуцированная ЭДС, поскольку горизонтальная составляющая поля земли, скорость движения стержня и длина стержня перпендикулярны друг другу.

Магнитный поток, обусловленный вертикальной составляющей магнитного поля Земли, продолжает изменяться по мере падения металлического стержня.

Вопрос 44.
Прямоугольная петля PQMN с подвижным плечом PQ длиной 10 см и сопротивлением 2 Ом помещается в однородное магнитное поле 0,1 Тл, действующее перпендикулярно плоскости петли, как показано на рисунке.Сопротивления плеч MN, NP и MQ незначительны. Рассчитайте ЭДС
(i), индуцированную в плече PQ, и ток
(ii), индуцированный в контуре, когда плечо PQ перемещается со скоростью 20 м / с. (Comptt. Delhi 2014)
Ответ:

(i) индуцированная ЭДС

(ii) ток в контуре,

Вопрос 45.
Прямоугольная петля PQMN с подвижным плечом PQ длиной 20 см и сопротивлением 5 Ом помещается в однородное магнитное поле 0,2 Тл, действующее перпендикулярно плоскости петли, как показано на рисунке.

Сопротивления плеч MN, NP и MQ незначительны. Рассчитайте ЭДС
(i), индуцированную в плече PQ, и ток
(ii), индуцированный в контуре, когда плечо PQ перемещается со скоростью 15 м / с (Comptt. Delhi 2014)
Ответ:

Класс электромагнитной индукции 12 Важные вопросы Тип краткого ответа — II SA — II

Вопрос 46.
Металлический стержень длиной l вращается с постоянной угловой скоростью по нормали к однородному магнитному полю B. Выведите выражение для тока, индуцированного в стержне, если сопротивление стержня равно R.(Дели, 2008 г.)
Ответ:
ЭДС создается / индуцируется в малом сечении (dr) на стержне

Вопрос 47.
Катушка индуктивности 200 мГн, конденсатор 500 мкФ, резистор 10 Ом соединены последовательно с переменным током 100 В переменного тока. источник. Рассчитайте частоту
(i), при которой коэффициент мощности цепи равен единице
(ii) амплитуда тока на этой частоте
(iii) Q-фактор (Delhi 2008)
Ответ:
(i) Коэффициент мощности будет равен единице при резонанс,

Вопрос 48.
Катушка с числом витков N, область A, вращается с постоянной угловой скоростью ω в однородном магнитном поле B и подключается к резистору R. Выведите выражения для:
(i) Максимальная ЭДС, индуцированная в катушке.
(ii) Рассеивание мощности в катушке. (Дели, 2008 г.)
Ответ:
Мы знаем, что индуцированная ЭДС

Вопрос 49.
(а) Определите собственную индуктивность. Напишите свои единицы S.I.
(b) Выведите выражение для самоиндукции длинного соленоида длиной l с площадью поперечного сечения A, имеющей N витков.(Дели, 2009 г.)
Ответ:
(a) Самоиндукция катушки
Поскольку поток ϕ = LI

, где [L — коэффициент самоиндукции или самоиндукции]
Самоиндукция численно равна магнитному потоку, связанному с катушка, когда через нее проходит единичный ток.
Его S.I. юнит — Генри.
(b)
Рассмотрим длинный соленоид длины l и радиуса r с r << 1 и имеющим n витков на единицу длины. Если через катушку протекает ток I, то магнитное поле внутри катушки почти постоянно и определяется выражением
B = µ ₀ nI
Магнитный поток, связанный с каждым витком = BA = µ ₀ nIA

Вопрос 50.
(i) Приведите закон электромагнитной индукции Фарадея.
(ii) Реактивный самолет движется на запад со скоростью 1800 км / ч. Какова разница напряжений между концами крыла с размахом 25 м, если магнитное поле Земли в этом месте имеет величину 5 × 10 ^-4 Тл, а угол падения равен 30 °? (Вся Индия)
Ответ:
(i) Первый закон: всякий раз, когда магнитный поток, связанный с замкнутой цепью, изменяется, в нем индуцируется ЭДС (и, следовательно, ток), которая длится только до тех пор, пока происходит изменение магнитного потока. .Это явление называется электромагнитной индукцией.
Второй закон: Величина наведенной ЭДС равна скорости изменения магнитного потока, связанного с замкнутым контуром.

Поскольку v, l и B должны быть перпендикулярны, чтобы вызвать индукцию ЭДС, только вертикальная составляющая будет вносить вклад в индукцию.

— ve означает, что ЭДС будет противодействовать вызывающему ее изменению магнитного потока.

Вопрос 51.
Укажите закон, определяющий полярность наведенной ЭДС.(Вся Индия, 2009 г.)
Ответ:
Закон, определяющий полярность наведенной ЭДС:
Закон Ленца: «Направление индуцированной ЭДС. таков, что противостоит причине, которая его порождает. Полярность наведенной ЭДС. можно определить по закону Ленца ».

Вопрос 52.
Металлический стержень длиной l вращается с частотой v, при этом один конец шарнирно закреплен в центре, а другой конец — на окружности круглого металлического кольца радиуса r вокруг оси, проходящей через центр и перпендикулярно плоскости кольца.Постоянное однородное магнитное поле B, параллельное оси, присутствует повсюду. Используя силу Лоренца, объясните, как возникает ЭДС между центром и металлическим кольцом, и, следовательно, получите ее выражение. (Дели 2013)
Ответ:
Величина ЭДС, генерируемая на длине dr стержня, когда он движется под прямым углом к магнитному полю, определяется как
dε = Bvdr

В качестве альтернативы, разность потенциалов на резистор равен наведенной ЭДС и равен B x.{2} \), хранящиеся в соленоиде собственной индуктивности L для создания тока I, получить выражение для магнитной энергии через магнитное поле B, площадь A и длину l соленоида, имеющего n число витков. на единицу длины. Следовательно, покажите, что плотность энергии определяется выражением B ² / 2µ ₀. (Comptt. Delhi 2013)
Ответ:

Из этих двух уравнений получаем

Вопрос 54.
Металлический стержень длиной l вращается с постоянной угловой скоростью ω, при этом один конец шарнирно закреплен в центре, а другой конец — на окружности круглого металлического кольца радиуса R = l вокруг оси. проходящий через центр и перпендикулярный плоскости кольца.Повсюду присутствует постоянное и однородное магнитное поле B, параллельное оси. Выведите выражение для наведенной в стержне ЭДС.
Если r — сопротивление стержня, а металлическое кольцо имеет незначительное сопротивление, получите выражение для генерируемой мощности. (Comptt. All India 2013)
Ответ:
Стрела за один оборот = πR ² = πl ² [∵ R = l]

Вопрос 55.
Запишите его единицы СИ для самоиндукции катушки. Выведите выражение для самоиндукции длинного соленоида с площадью поперечного сечения «A», длиной «l», имеющей «n» витков на единицу длины.(Comptt. All India 2013)
Ответ:
Коэффициент самоиндукции.
Рассмотрим катушку L, показанную на рисунке. Предположим, что ток I течет через катушку в любой момент, тогда магнитный поток ϕ, связанный с катушкой, прямо пропорционален току, проходящему через катушку в этот момент.

⇒ ϕ = LI, где [L называется коэффициентом самоиндукции]
Если I = 1, то ϕ = L
Таким образом, собственная индуктивность катушки численно равна магнитному потоку, связанному с катушкой, когда единица измерения через него течет ток.

Единица самоиндукции в системе СИ — генри (Гн).

Выражение для самоиндукции: рассмотрим длинный соленоид длиной Z и площадью поперечного сечения A, имеющий n витков на единицу длины.
Магнитное поле из-за тока, протекающего в соленоиде, составляет B = µ ₀ nl
Общий поток, связанный с соленоидом, составляет

, где [nl — общее количество витков.]
Таким образом, собственная индуктивность равна, \ (\ frac {\ phi} {I} \)

Если заполнить внутреннюю часть соленоида материалом с относительной проницаемостью µ _r, тогда
L = µ _r µ ₀ n ² Al

Вопрос 56.
Колесо с 8 металлическими спицами длиной 50 см каждая вращается со скоростью 120 об / мин в плоскости, перпендикулярной горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Магнитное поле Земли в этом месте составляет 0,4 Гс, а угол падения — 60 °. Рассчитайте ЭДС, индуцированную между осью и ободом колеса. Как повлияет на значение ЭДС при увеличении количества спиц? (Вся Индия, 2013 г.)
Ответ:
Если стержень длиной l вращается с угловой скоростью ω в однородном магнитном поле B,

Индуцированная ЭДС не изменится с увеличением количества спиц.

Вопрос 57.
Дайте определение термину «взаимная индуктивность» между двумя катушками.
Получите выражение для взаимной индуктивности пары длинных коаксиальных соленоидов длиной l и радиусом r ₁ и r ₂ (r ₂ >> r ₁). Общее количество витков в двух соленоидах составляет N ₁ и N ₂ соответственно. (Вся Индия, 2013 г.)
Ответ:
(i) Взаимная индуктивность. Взаимная индуктивность двух катушек численно равна наведенной ЭДС, создаваемой в одной катушке, когда скорость изменения тока в другой катушке равна единице.

(ii)

(a) Закон Ленца (Направление): «Направление индуцированного тока в цепи таково, что
противодействует изменению, которое его вызывает. Итак, \ (emf = — \ frac {d \ phi} {dt} \)
Когда, например, северный полюс магнита поднесен к катушке, ближайший конец катушки приобретет северную полярность и механическая работа будет необходимо, чтобы вызвать относительное движение между катушкой и магнитом. Эта работа, по сути, преобразуется в наведенную ЭДС. Следовательно, явление электромагнитной индукции находится в соответствии с законом сохранения энергии.

(b) Когда ток I ₂ устанавливается через S ₂, он, в свою очередь, устанавливает магнитный поток через S ₁. Обозначим его ϕ ₁. Соответствующая потокосцепление с соленоидом S ₁ составляет

M ₁₂ называется взаимной индуктивностью соленоида S ₁ по отношению к соленоиду S ₂.
Магнитное поле, создаваемое током I ₂ в S ₂

Теперь рассмотрим обратный случай:
А ток I ₁ проходит через соленоид S ₁ и потокосцепление с катушкой S ₂ is,

M ₂₁ называется взаимной индуктивностью соленоида S ₂ относительно соленоида S ₁

Поток из-за тока I ₁ в S ₁ можно предположить ограниченным исключительно внутри S ₁, поскольку соленоид очень длинный.Таким образом, потокосцепление с соленоидом S ₂ составляет

Вопрос 58.
Дайте определение термину самоиндукция соленоида. Получите выражение для магнитной энергии, хранящейся в индуктивности самоиндукции L, для создания через него тока I. (Вся Индия, 2014 г.)
Ответ:
Самоиндукция: ЭДС индуцируется в одной изолированной катушке из-за изменения потока через катушку посредством изменения тока через ту же катушку. Это явление называется самоиндукцией. В этом случае потокосцепление через катушку из N витков пропорционально току через катушку и выражается как

, где константа пропорциональности L называется самоиндукцией катушки.Его еще называют коэффициентом самоиндукции катушки. При изменении тока магнитный поток, связанный с катушкой, также изменяется, и в катушке индуцируется ЭДС. Используя приведенное выше уравнение, индуцированная ЭДС определяется как

Таким образом, самоиндуцированная ЭДС всегда противодействует любому изменению (увеличению или уменьшению) тока в катушке. Можно рассчитать самоиндукцию для цепей с простой геометрией. Вычислим самоиндукцию длинного соленоида с площадью поперечного сечения A и длиной Z, имеющего n витков на единицу длины.Магнитное поле из-за тока I, протекающего в соленоиде, составляет B = µ ₀ нИ (без учета краевых эффектов, как и раньше). Общий поток, связанный с соленоидом, составляет

. Если мы заполним внутреннюю часть соленоида материалом с относительной проницаемостью (например, мягкое железо, которое имеет высокое значение относительной проницаемости), тогда L = µ _r µ ₀ n ² Al

Самоиндукция катушки зависит от ее геометрии и проницаемости среды. Самоиндуцированная ЭДС также называется обратной ЭДС, поскольку она препятствует любому изменению тока в цепи.Физически самоиндукция играет роль инерции. Это электромагнитный аналог массы в механике. Таким образом, при установлении тока необходимо работать против обратной ЭДС (ε). Эта проделанная работа сохраняется в виде потенциальной магнитной энергии. Для тока I в момент в цепи скорость проделанной работы составляет

Если мы игнорируем резистивные потери и рассматриваем только индуктивный эффект, то, используя

, общий объем работы, выполненной для установления тока I, равен

Таким образом , магнитная энергия, необходимая для создания тока I, составляет,

Вопрос 59.
(a) Стержень длиной l перемещается горизонтально с постоянной скоростью «v» в направлении, перпендикулярном его длине, через область, в которой однородное магнитное поле действует вертикально вниз. Вывести выражение для ЭДС, индуцированной на концах стержня.
(b) Как понять эту двигательную ЭДС, используя силу Лоренца, действующую на свободные носители заряда в проводнике? Объяснять. (Вся Индия, 2014 г.)
Ответ:
(a) Индуцированная ЭДС во вращающемся металлическом стержне: Предположим, прямоугольная петля LMNO находится в однородном магнитном поле B

Предположим, что в любой момент длина ON = x
Площадь петли LMNO = lx
Поток через петлю, ϕ = Blx

(b) Индуцированная ЭДС, создаваемая стержнем (l), движущимся со скоростью (v) в магнитном поле (перпендикулярном плоскости длины стержня), определяется выражением e = BIv… (i)

Эта наведенная ЭДС называется двигательной ЭДС путем перемещения проводника вместо изменения магнитного поля; то есть путем изменения магнитного потока, заключенного в цепи.

Мы можем объяснить ЭДС движения, используя силу Лоренца, действующую на свободные носители заряда в проводнике.
Сила Лоренца, действующая на заряд q, равна

Работа, совершаемая при перемещении, заряд на расстоянии составляет: W = qvBl
Поскольку ЭДС — это работа, совершаемая на единицу

Это выражение такое же, как и в (i)

Вопрос 60.
Выведите выражение для магнитной энергии, запасенной в соленоиде, через магнитное поле B, площадь A и длину l соленоида, по которому проходит постоянный ток I.Как эта магнитная энергия на единицу объема сравнивается с плотностью электростатической энергии, хранящейся в конденсаторе с параллельными пластинами? (Comptt. Delhi 2015)
Ответ:
Магнитная энергия в соленоиде,

Электростатическая энергия, запасенная на единицу объема для конденсатора с параллельными пластинами,

Эти два выражения похожи по своей природе.

Вопрос 61.
(i) Определите взаимную индуктивность.
(ii) Пара соседних катушек имеет взаимную индуктивность 1,5 Гн. Если ток в одной катушке изменяется от 0 до 20 А в 0.5 с, каково изменение флюсовой связи с другой катушкой? (Дели, 2015 г.)
Ответ:
(i) Взаимная индуктивность: магнитный поток, связанный с вторичной катушкой из-за единичного тока, протекающего в первичной катушке, \ (\ phi_ {2} = \ mathrm {MI} _ {1} \)
Следовательно, наведенная ЭДС, связанная с вторичной обмоткой, соответствует единице скорости изменения тока в первичной обмотке. \ (e_ {2} = — \ mathrm {M} \ frac {d l_ {1}} {d t} \)
[т.е. явление производства наведенной ЭДС в одной катушке из-за изменения тока в соседней катушке]

(ii) Дано: M = 1.5 H, I ₁ = 0, I ₂ = 20 A, ∆t = 0,5 с, dϕ =?
Изменение потока (dϕ) = MdI = M (I ₂ — I ₁) = 1,5 (20-0) = 30 Weber

Вопрос 62.
(а) Определите самоиндукцию катушки и, следовательно, напишите определение «Генри».
(b) Запишите любые два фактора, от каждого из которых зависит следующее:
(i) Собственная индуктивность катушки.
(ii) взаимная индуктивность пары катушек. (Comptt. All India 2015)
Ответ:
(a) Собственная индуктивность (L) катушки равна связанному с ней магнитному потоку, когда через нее протекает единичный ток.
Один генри — это собственная индуктивность катушки, для которой связанный с ней магнитный поток из-за протекающего в ней тока 1А равен одному Веберу.

(b) (i) Собственная индуктивность катушки зависит от

Его геометрия (площадь и длина витка.
Количество витков
Среда в катушке

(ii) Взаимная индуктивность данной пары катушек зависит от

Их геометрия
Расстояние между ними
Количество витков в каждой катушке.
Природа среды в промежуточном пространстве.

Вопрос 63.
(a) Дайте определение термину «самоиндуктивность» и запишите его единицу измерения S.I.
(b) Получите выражение для взаимной индуктивности двух длинных коаксиальных соленоидов S ₁ и S ₂, намотанных друг на друга, каждый длиной L и радиусом r ₁ и r ₂ и n ₁ и n ₂ количество витков на единицу длины, когда ток I установлен во внешнем соленоиде S ₂.(Дели, 2017)
Ответ:
(a) Собственная индуктивность катушки равна величине индуцированного в ней эфрифа, когда ток в катушке изменяется с единичной скоростью.
S.I. unit: henry
(b) Рассмотрим два длинных соленоида S ₁ и S ₂ одинаковой длины l, так что соленоид S ₂ полностью окружает S ₁.
Пусть через S ₂ протекает ток I ₂. Это устанавливает магнитный поток ϕ ₁ через каждый виток катушки S ₁

Общий поток, связанный с S ₁, N ₁ ϕ ₁ = M ₁₂ I ₂… ( i)
Где M ₁₂ — взаимная индуктивность между двумя соленоидами
Магнитное поле из-за тока I ₂ и S ₂ составляет µ ₀ n ₂ I ₂
Следовательно, результирующий поток связан с S ₁

Вопрос 64.
Определите взаимную индуктивность между парой катушек. Выведите выражение для взаимной индуктивности двух длинных коаксиальных соленоидов одинаковой длины, намотанных друг на друга. (Вся Индия, 2017 г.)
Ответ:
(a) Взаимная индуктивность двух катушек равна магнитному потоку, связанному с одной катушкой, когда единичный ток проходит по другой катушке.

Следовательно, взаимная индуктивность равна наведенной ЭДС, установленной в одной катушке, когда скорость изменения тока, протекающего через другую катушку, равна единице.
S.I. единица: Генри, (ампер Вебера ^-1) или (вольт-секунда ампер ^-1)

(b) Рассмотрим два длинных соленоида S ₁ и S ₂ одинаковой длины l, так что соленоид S ₂ полностью окружает S ₁.
Пусть через S ₂ протекает ток I ₂. Это устанавливает магнитный поток ϕ ₁ через каждый виток катушки S ₁

Общий поток, связанный с S ₁, N ₁ ϕ ₁ = M ₁₂ I ₂… ( i)
Где M ₁₂ — взаимная индуктивность между двумя соленоидами
Магнитное поле из-за тока I ₂ и S ₂ составляет µ ₀ n ₂ I ₂
Следовательно, результирующий поток связан с S ₁

Вопрос 65.
Определите самоиндукцию катушки. Получите выражение для энергии, запасенной в катушке индуктивности L, подключенной к источнику ЭДС. (Вся Индия, 2017 г.)
Ответ:
(i) Определение самоиндукции:
(a) Собственная индуктивность (L) катушки равна связанному с ней магнитному потоку, когда через нее протекает единичный ток.
Один генри — это собственная индуктивность катушки, для которой связанный с ней магнитный поток из-за протекающего в ней тока 1А равен одному Веберу.

(ii) Выражение для плотности магнитной энергии в идеальном индукторе: мгновенная наведенная ЭДС в индукторе при изменении тока через него

Вопрос 66.
Государственный закон Ленца. На примерах объясните, что закон Ленца является следствием сохранения энергии. (Comptt. Delhi 2017)
Ответ:
Закон Ленца гласит, что «Полярность наведенной ЭДС такова, что она имеет тенденцию производить ток, который противодействует изменению магнитного потока, которое его произвело».

Как показано на диаграмме (a), когда северный полюс стержневого магнита подталкивается к закрытой катушке, магнитный поток через катушку увеличивается, и ток индуцируется в катушке в таком направлении, что он противодействует увеличение потока.Это возможно, когда наведенный ток в катушке направлен против часовой стрелки.

Точно так же, как показано на схеме (b), происходит обратное, когда северный полюс перемещается от катушки.

В любом случае это работа, совершаемая против силы магнитного отталкивания или притяжения, которая «преобразуется» в наведенную ЭДС.

Вопрос 67.
Ток через две катушки индуктивности с самоиндукцией 12 мГн и 30 мГн увеличивается со временем с той же скоростью.Нарисуйте графики, показывающие изменение ЭДС
(a), индуцированной со скоростью изменения тока в каждой катушке индуктивности.
(b) энергии, накопленной в каждой катушке индуктивности, при протекающем через нее токе.
Сравните энергию, запасенную в катушках, если мощность, рассеиваемая в катушках, одинакова. (Comptt. All India 2017)
Ответ:

Сравнение накопленной энергии:

Вопрос 68.
Ток через два индуктора с самоиндукцией 15 мГн и 25 мГн увеличивается со временем с той же скоростью.Нарисуйте графики, показывающие изменение ЭДС
(a), индуцированной со скоростью изменения тока
(b) энергии, накопленной в каждой катушке индуктивности, при протекающем через нее токе.
Сравните энергию, запасенную в катушках, если мощность, рассеиваемая в катушках, одинакова. (Comptt. All India 2017)
Ответ:
Учитывая L ₁ = 15 мГн и L ₂ = 25 мГн

Класс электромагнитной индукции 12 Важные вопросы Длинный ответ Тип

Вопрос 69.
а) Что такое вихревые токи? Напишите свои два приложения.
(b) На рисунке показана прямоугольная проводящая петля PQSR, в которой плечо RS длины «l» является подвижным. Петля находится в однородном магнитном поле ‘W, направленном вниз перпендикулярно плоскости петли. Плечо RS перемещается с постоянной скоростью «v».

Выведите выражение для
(i) ЭДС, индуцированной через плечо «RS»,
(ii) внешней силы, необходимой для перемещения рычага, и
(iii) мощности, рассеиваемой в виде тепла. (Вся Индия, 2009 г.)
Ответ:
(a) Вихревые токи: из-за изменения магнитного потока, если в объеме (основной массе) материала возникает индуцированный ток, он называется вихревыми токами.Это неизбежное зло в устройстве, поскольку оно может использоваться в таких приложениях, как электрические тормоза, индукционные печи и гальванометры с мертвым ударом, и приводит к потере энергии с выделением тепла и т. Д.
(b) (i) В качестве рычага RS длиной l перемещается с равномерной скоростью, происходит изменение площади. Он определяется как dA = Idx = Ivdt

Вопрос 70.
(а) Закон штата Ленц. Приведите один пример, чтобы проиллюстрировать этот закон. «Закон Ленца является следствием принципа сохранения энергии.Обоснуйте это заявление.
(b) Выведите выражение для взаимной индуктивности двух длинных коаксиальных соленоидов, но имеющих разные радиусы и разное количество витков. (Вся Индия, 2009 г.)
Ответ:
(a) Закон Ленца (Направление): «Направление индуцированного тока в цепи таково, что
противодействует вызывающему его изменению. Итак, \ (emf = — \ frac {d \ phi} {dt} \)
Когда, например, северный полюс магнита поднесен к катушке, ближайший конец катушки приобретет северную полярность и механическая работа будет необходимо, чтобы вызвать относительное движение между катушкой и магнитом.Эта работа, по сути, преобразуется в наведенную ЭДС. Следовательно, явление электромагнитной индукции находится в соответствии с законом сохранения энергии.

Вопрос 71.
Приведите закон электромагнитной индукции Фарадея. На рисунке показан прямоугольный проводник PQRS, в котором проводник PQ может свободно перемещаться в однородном магнитном поле B, перпендикулярном плоскости бумаги. Поле простирается от x = 0 до x = b и равно нулю при x> b. Предположим, что только плечо PQ обладает сопротивлением r.
Когда плечо PQ вытягивается наружу от x = 0 до x = 2b, а затем перемещается назад до x = 0 с постоянной скоростью v, получите выражения для магнитного потока и индуцированной ЭДС.Изобразите изменения этих величин на расстоянии 0 ≤ x ≤ 2b. (Вся Индия, 2010 г.)

Ответ:
Закон электромагнитной индукции Фарадея: «Величина наведенной ЭДС в цепи равна скорости изменения магнитного потока в цепи во времени»

Вопрос 72.
(a) Покажите, что в переменном токе В цепи, содержащей чистый индуктор, напряжение по фазе опережает ток на π / 2.
(b) Горизонтальный прямой провод длиной L, идущий с востока на запад, падает со скоростью v под прямым углом к горизонтальной составляющей магнитного поля Земли B.
(i) Напишите выражение для мгновенного значения ЭДС, наведенной в проводе.
(ii) Какое направление ЭДС?
(iii) Какой конец провода имеет более высокий потенциал? (Вся Индия, 2011 г.)
Ответ:
(a) Средняя мощность, связанная с катушкой индуктивности.
Когда переменный ток приложен к идеальной катушке индуктивности, ток отстает от напряжения по фазе на \ (\ frac {\ pi} {2} \) радиан. Таким образом, мы можем записать мгновенные значения напряжения и тока следующим образом:

Таким образом, средняя мощность, рассеиваемая за цикл в катушке индуктивности, равна нулю.
(b) (i) Выражение для мгновенного значения ЭДС, индуцированной в проводе, равно
ε = Blv
(ii) Согласно правилу правой руки Флеминга, «направление ЭДС — с запада на восток».
(iii) Восточный конец провода находится под более высоким электрическим потенциалом.

Вопрос 73.
(a) Исходя из выражения для магнитной силы Лоренца, действующей на свободные носители заряда проводника, движущегося в перпендикулярном магнитном поле, получите выражение для индуцированной двигательной ЭДС.
(b) Отсюда выведите выражения для мощности, отдаваемой источником, и мощности, рассеиваемой в виде джоулева тепла. (Comptt. Delhi 2012)
Ответ:

Следовательно, мощность, необходимая для проталкивания проводника, такая же, как и рассеиваемая мощность.

Вопрос 74.
(a) Опишите простой эксперимент (или действие), чтобы показать, что полярность ЭДС индуцирована в. катушка всегда такова, что имеет тенденцию производить ток, который противодействует изменению магнитного потока, который его производит.
(b) Ток, протекающий через индуктивность собственной индуктивности L, непрерывно увеличивается.Постройте график, показывающий изменение
(i) магнитного потока в зависимости от текущего
(ii) индуцированную ЭДС в зависимости от dI / dt
(iii) накопленную магнитную потенциальную энергию в зависимости от тока. (Дели, 2014)
Ответ:
(a) Закон Ленца: Согласно закону Ленца, «полярность наведенной ЭДС такова, что она препятствует изменению магнитного потока, ответственного за ее образование».
Активность:

Когда северный полюс стержневого магнита подталкивается к катушке, величина магнитного потока, связанного с катушкой, увеличивается.Ток индуцируется в катушке в таком направлении, которое препятствует увеличению магнитного потока. Это возможно только тогда, когда ток, наведенный в катушке, направлен против часовой стрелки по отношению к наблюдателю.
Магнитное движение ➝ M, связанное с этой наведенной ЭДС, имеет северную полярность по направлению к северному полюсу приближающегося стержневого магнита.

Аналогичным образом, когда северный полюс стержневого магнита перемещается от катушки, магнитный поток, связанный с катушкой, уменьшается. Чтобы противодействовать этому уменьшению магнитного потока, в катушке индуцируется ток по часовой стрелке, так что ее южный полюс обращен к удаляющемуся северному полюсу стержневого магнита.Это привело бы к силе притяжения, которая препятствует движению магнита и соответствующему уменьшению магнитного потока.

Вопрос 75.
Металлический стержень длиной l и сопротивлением R вращается с частотой v, при этом один конец шарнирно закреплен в центре, а другой конец — на окружности круглого металлического кольца радиуса l вокруг оси, проходящей через центр и перпендикулярно плоскости кольца. Повсюду присутствует постоянное и однородное магнитное поле B, параллельное оси.
(a) Выведите выражение для наведенной ЭДС и тока в стержне.
(b) Из-за наличия тока в стержне и магнитного поля найдите выражение для величины и направления силы, действующей на стержень.
(c) Отсюда получаем выражение для мощности, необходимой для вращения стержня. (Comptt. All India 2012)
Ответ:

Внешняя сила, необходимая для вращения стержня, противодействует силе Лоренца, действующей на стержень / внешняя сила действует в направлении, противоположном силе Лоренца.
Мощность, необходимая для вращения стержня

Вопрос 76.
(a) Определите взаимную индуктивность и запишите ее единицы измерения S.I.
(b) Выведите выражение для взаимной индуктивности двух длинных коаксиальных соленоидов одинаковой длины, намотанных друг на друга.
(c) В эксперименте две катушки c ₁ и c ₂ расположены близко друг к другу. Найти выражение для ЭДС, индуцированной в катушке ct из-за изменения тока через катушку c ₂. (Дели)
Ответ:
(a) Взаимная индуктивность двух катушек равна магнитному потоку, связанному с одной катушкой, когда единичный ток проходит по другой катушке.

Следовательно, взаимная индуктивность равна наведенной ЭДС, установленной в одной катушке, когда скорость изменения тока, протекающего через другую катушку, равна единице.
S.I. единица: Генри, (ампер Вебера ^-1) или (вольт-секунда ампер ^-1)

(b) Рассмотрим два длинных соленоида S ₁ и S ₂ одинаковой длины l, так что соленоид S ₂ полностью окружает S ₁.
Пусть через S ₂ протекает ток I ₂.Это устанавливает магнитный поток ϕ ₁ через каждый виток катушки S ₁

Общий поток, связанный с S ₁, N ₁ ϕ ₁ = M ₁₂ I ₂… ( i)
Где M ₁₂ — взаимная индуктивность между двумя соленоидами
Магнитное поле из-за тока I ₂ и S ₂ составляет µ ₀ n ₂ I ₂
Следовательно, результирующий поток связан с S ₁

Вопрос 77.
(а) Государственный закон Ленца. Используйте его, чтобы предсказать полярность конденсатора в приведенной ниже ситуации:

(b) Реактивный самолет движется на запад со скоростью 1800 км / ч.
(i) Оцените разность напряжений, возникающую между концами крыла с размахом 25 м, если магнитное поле земли в этом месте имеет величину 5 × 10 ^-4 Тл и угол падения 30 °.
(ii) Как повлияет на развивающееся напряжение, если струя изменит свое направление с запада на север? (Компт.All India)
Ответ:
(a) Закон Ленца: он гласит, что «направление индуцированной ЭДС таково, что она имеет тенденцию производить ток, который противодействует изменению магнитного потока, вызывающему его».

Полярность конденсатора: ток, наведенный в катушке, будет препятствовать приближению магнита, поэтому левая сторона катушки будет действовать как N-полюс, а правая сторона S-полюс. Для этого ток в катушке будет направлен против часовой стрелки, если смотреть слева; и, следовательно, пластина «А» конденсатора будет положительной, а пластина «В» — отрицательной.

(ii) Когда струя меняет направление с запада на север, развиваемое напряжение не изменяется.

Вопрос 78.
Определите взаимную индуктивность пары катушек и напишите, от каких факторов она зависит.
Квадратная петля со стороной 20 см изначально находится на расстоянии 30 см от области однородного магнитного поля 0,1 Тл, как показано на рисунке. Затем он перемещается вправо со скоростью 10 см с ^-1, пока не выйдет за пределы поля.

Постройте график, показывающий изменение
(i) магнитного потока (ϕ) через контур во времени (t)
(ii) наведенной ЭДС (ε) в контуре во времени t.
(iii) наведенный ток в контуре, если он имеет сопротивление 0,1 Ом. (Comptt. All India 2015)
Ответ:
(a) Взаимная индуктивность двух катушек равна магнитному потоку, связанному с одной катушкой, когда единичный ток проходит по другой катушке.

Следовательно, взаимная индуктивность равна наведенной ЭДС, установленной в одной катушке, когда скорость изменения тока, протекающего через другую катушку, равна единице.
S.I. единица: Генри, (ампер Вебера ^-1) или (вольт-секунда ампер ^-1)

Факторы:

Разделение катушек
Относительная ориентация катушек
Количество витков в катушках

Дано: Сторона квадратной петли (l) = 20 см = 20 × 10 ^-2 м

Вопрос 79.
(а) Объясните значение термина взаимная индуктивность. Рассмотрим две концентрические круговые катушки, одна радиуса r ₁, а другая радиуса r ₂ (r ₁ 2 ), размещенных соосно с центрами, совпадающими друг с другом. Получите выражение для взаимной индуктивности устройства.
(b) Прямоугольная катушка площадью A, имеющая количество витков N, вращается со скоростью ‘f оборотов в секунду в однородном магнитном поле B, причем поле перпендикулярно катушке.Докажите, что максимальная наведенная в катушке ЭДС равна 2πf. (Вся Индия, 2016 г.)
Ответ:
(a) Взаимная индуктивность двух катушек равна магнитному потоку, связанному с одной катушкой, когда единичный ток проходит по другой катушке.

Следовательно, взаимная индуктивность равна наведенной ЭДС, установленной в одной катушке, когда скорость изменения тока, протекающего через другую катушку, равна единице.
S.I. единица: Генри, (ампер Вебера ^-1) или (вольт-секунда ампер ^-1)

(b) Пусть N = количество витков в катушке
A = Площадь поверхности каждого витка
B = Величина магнитного поля

θ = Угол, который нормальный к катушке образует с полем \ (\ overrightarrow {\ mathrm {B}} \) в любой момент t ω = Угловая скорость, с которой вращается катушка. Магнитный поток, связанный с катушкой в любой момент t, будет равен

Следовательно, доказано.

Вопрос 80.
(a) Металлический стержень длиной l перемещается перпендикулярно его длине со скоростью v в магнитном поле \ (\ overrightarrow {\ mathrm {B}} \), действующем перпендикулярно плоскости, в которой движется стержень. Выведите выражение для наведенной ЭДС.
(b) Колесо с 15 металлическими спицами длиной 60 см каждая, вращается со скоростью 360 об / мин в месте, перпендикулярном горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Угол падения в этом месте составляет 60 °. Если ЭДС, индуцированная между ободом колеса и осью, составляет 400 мВ, вычислите горизонтальную составляющую магнитного поля земли в этом месте.
Как изменится наведенная ЭДС, если количество спиц увеличится? (Comptt. All India 2016)
Ответ:
(a) Величина ЭДС, генерируемая на длине dr стержня, когда он движется под прямым углом к магнитному полю, равна
dε = Bvdr

В качестве альтернативы, разность потенциалов на резисторе равна наведенной ЭДС и равна B x. (Скорость изменения площади контура), если θ — угол между стержнем и радиусом окружности в точке P в момент времени t. , площадь сектора OPQ (как показано на рисунке) задается как

, где [R — радиус круга]

(b) Дано: Количество спиц (n) = 15,
l = 60 см = 60 × 10 ^-2 м

Увеличение количества спиц не повлияет на наведенную ЭДС.

Важные вопросы для класса 12 по физике

«Явление самоиндукции. Индуктивность

Если ток в цепи изменяется, то изменяется магнитное поле этого тока и собственный магнитный поток, проникающий в цепь. Если ток в цепи изменяется, то магнитное поле этого тока и собственный магнитный поток, проникающий в цепь, изменяются. В цепи возникает ЭДС индукции, которая по правилу Ленца предотвращает изменение тока в цепи.В цепи возникает ЭДС индукции, которая по правилу Ленца предотвращает изменение тока в цепи.

САМОИНДУКЦИЯ Самоиндукция — это явление ЭДС индукции в цепи, когда электрический ток в той же цепи изменяется. Самоиндукция — это явление индукционной ЭДС в цепи, когда электрический ток в той же цепи изменяется. Самоиндукция — важный частный случай электромагнитной индукции. Самоиндукция — важный частный случай электромагнитной индукции.

ИНДУКТИВНОСТЬ Собственный магнитный поток Φ, проникающий в цепь или катушку с током, пропорционален току I. Собственный магнитный поток Φ, проникающий в цепь или катушку с током, пропорционален току I. Коэффициент пропорциональности L в этом Формула называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки.

ИНДУКТИВНОСТЬ Единица индуктивности в системе СИ называется генри (H). Единица индуктивности в системе СИ называется генри (H).Индуктивность цепи или катушки составляет 1 Гн, если при постоянном токе 1 А собственный поток составляет 1 Вт. Индуктивность цепи или катушки составляет 1 Гн, если при постоянном токе 1 А собственный поток составляет 1 Вт. 1 Гн = 1 Вт / 1 А

САМОИНДУКЦИЯ ЭДС самоиндукции, возникающей в катушке с постоянным значением индуктивности, равна ЭДС самоиндукции, возникающей в катушке с постоянным значением индуктивности, равная ЭДС самоиндукции, прямо пропорциональна индуктивность катушки и скорость изменения тока в ней.ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности катушки и скорости изменения тока в ней.

Магнитная энергия. Когда ключ открыт, лампа ярко мигает. Когда ключ открыт, лампа ярко мигает. Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции. Источником энергии, выделяющейся при этом в электрическую цепь, является магнитное поле катушки.

Магнитная энергия. Из закона сохранения энергии следует, что вся энергия, запасенная в катушке, будет выделяться в виде джоулева тепла. Если обозначить R полное сопротивление цепи, то за время Δt будет выделено количество тепла. Из закона сохранения энергии следует, что вся энергия, запасенная в катушке, будет выделяться в виде джоулева тепла. Если обозначить R полное сопротивление цепи, то за время Δt будет выделено количество тепла ΔQ = I 2 RΔt
Магнитная энергия.Построим зависимость магнитного потока Φ (I) от тока I. Построим зависимость магнитного потока Φ (I) от тока I. Общее количество выделившегося тепла, равное начальному запасу энергии магнитного поля , определяется площадью треугольника. FI / 2

1 семестр

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

3. Электромагнитное поле

УРОК 9/36

Тема.Самоиндукция. Индуктивность

Тип урока: урок усвоения нового материала.

ПЛАН УРОКА

Контроль знаний		1. Явление электромагнитной индукции. 2. Закон электромагнитной индукции. 3. Правило Ленца.
Демонстрации		1. Явление самоиндукции при открытии и закрытии круга. 2. Использование самоиндукции для зажигания люминесцентной лампы. 3. Фрагменты видеофильма «Явление самоиндукции».
Освоение нового материала		1. Самоиндукция. 2.ЭДС самоиндукции. 3. Индуктивность
Консолидация изученного материала		1. Качественные вопросы. 2. Учимся решать проблемы.

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Первый уровень

1. В какой момент загорается выключатель: при замыкании или размыкании круга?

2. Когда можно наблюдать явление самоиндукции в цепи постоянного тока?

3.Почему нельзя мгновенно изменить ток в замкнутом контуре?

Второй уровень

1. Как величина модуля вектора магнитной индукции зависит от силы тока?

КРЕПЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАННОГО МАТЕРИАЛА

). Качественные вопросы

1. Почему возникает дуга при отрыве трамвайной дуги от контактного провода?

2.В цепь постоянного тока включен электромагнит с открытым сердечником. При замыкании сердечника якорем происходит кратковременное уменьшение тока в цепи. Почему?

3. Почему отключение мощных электродвигателей от сети осуществляется плавно и медленно с помощью реостата?

). Учимся решать проблемы

1. Сверхпроводящая катушка с индуктивностью 5 Гн замкнута на источник тока с ЭДС 20 В и очень низким внутренним сопротивлением. Предполагая, что ток в катушке увеличивается равномерно, определите время, за которое ток достигнет 10 А.

Слайд 2

САМОИНДУКЦИОННЫЙ

Каждый проводник, по которому течет ток, находится в собственном магнитном поле.

Slide 3

При изменении силы тока в проводнике m.изменяется поле, т.е. изменяется магнитный поток, создаваемый этим током. Изменение магнитного потока приводит к возникновению вихревого электрического поля и в цепи появляется ЭДС индукции.

Slide 4

Slide 5

Проявление явления самоиндукции

Slide 6

Слайд 7

ИНДУКТИВНОСТЬ

От чего зависит ЭДС самоиндукции? Электрический ток создает собственное магнитное поле. Магнитный поток через цепь пропорционален магнитной индукции (Ф ~ B), индукция пропорциональна току в проводнике (B ~ I), поэтому магнитный поток пропорционален силе тока (Ф ~ I). ЭДС самоиндукции зависит от скорости изменения тока в электрической цепи, от свойств проводника (размера и формы) и от относительной магнитной проницаемости среды, в которой находится проводник.Физическая величина, которая показывает зависимость ЭДС самоиндукции от размера и формы проводника и от среды, в которой он находится, называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью.

Slide 8

Slide 9

Также индуктивность можно рассчитать по формуле:

где Ф — магнитный поток в цепи, I — ток в цепи.

Slide 10

Единицы индуктивности в системе СИ:

Slide 11

Индуктивность катушки зависит от:

Слайд 12

ЭДС САМОИНДУКЦИИ

ЭДС самоиндукции предотвращает увеличение тока при включении цепи и уменьшение тока при размыкании цепи.

Слайд 13

ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА

Slide 14

Энергия магнитного поля, создаваемого током, прямо пропорциональна квадрату тока. Куда пропадает энергия магнитного поля после прекращения тока? — выделяется (при размыкании цепи при достаточно большой силе тока может возникнуть искра или дуга)

Посмотреть все слайды

Урок.Самоиндукция.

Цель: расширить понимание учащимися феномена ЭМИ; объяснить суть явления самоиндукции; ознакомить студентов с одной из характеристик проводника — индуктивностью; показать практическую ценность полученных знаний.

Демонстрации:

Самоиндукция при замыкании и размыкании цепи.

Тип урока. Комбинированный

Во время занятий

Время организации
Проверка домашнего задания.
Обновление базовых знаний.

Фронтальные вопросы обследования

Что такое феномен ЭМИ?
Как определяется направление индукционного тока?
Как формулируется закон EMP?

Демонстрация … Самоиндукция при замыкании электрической цепи, содержащей катушку. (щелчок мышью — Slide 1 )

Почему ток постепенно увеличивается в электрической цепи с катушкой с большим количеством витков? (Начнем с: почему лампа 2 загорелась позже?)

^ Изучение нового материала

Самоиндукция — это частный случай электромагнитной индукции.Получается, что электрический ток

в цепи, изменяясь во времени, определенным образом влияет на

сам. ( слайд 2 ).

Slide 3. Каждый проводник, по которому течет электрический ток, находится в собственном магнитном поле. Как в этом случае направлен ток? (щелкните мышью)

Определите направление магнитного поля заданного тока. (щелчок мышью)

Предположим, что ток в цепи увеличивается. Пусть ток течет против часовой стрелки

стрелок; тогда магнитное поле этого тока направляется вверх и увеличивается (щелчок мышью)

Таким образом, наша схема оказывается в изменяющемся (переменном) магнитном поле собственного тока.Магнитное поле в этом случае увеличивается (вместе с током) и поэтому создает

вихревое электрическое поле , линии которого направлены по часовой стрелке в соответствии с правилом Ленца

Вихревое электрическое поле направлено против тока, предотвращая его рост; это как бы «замедляет» течение. Когда какая-либо цепь замкнута, ток не устанавливается мгновенно — требуется некоторое время для преодоления тормозящего действия возникающего вихревого электрического поля.

Что происходит при размыкании цепи? (Щелчок мышью)

Slide 6. Другой вариант. Демонстрация.

Когда цепь замкнута, электрический звонок работает и неоновая лампа горит, но лампа накаливания не горит. Если исключить звонок из схемы, лампа накаливания загорается, а неоновая лампа гаснет. Почему?

При срабатывании звонка цепь замыкается и размыкается. Из-за возникновения при замыкании ЭДС самоиндукции, направленной против ЭДС генератора тока, а затем быстрого размыкания цепи, волосы лампы накаливания не успевают нагреться.Слайд 7. Индуктивность — это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в цепи при изменении силы тока на 1 А за 1 с.

Slide 8. Самоиндукция: при отключении тока между подвижными контактами проскакивает искра

Принимая во внимание явление самоиндукции:

Применение явления самоиндукции

Работа люминесцентной лампы (щелчок мышью по кнопке справа — Slide 12 )
Электрические колебания в колебательном контуре

Закрепление нового материала.

Слайд 9 Решение задач

Подведение итогов урока. Домашнее задание
Слайд 10 Домашнее задание
Дополнительные задачи
Урок физики с использованием Интернет-ресурсов.
11 класс, тема: «Самоиндукция, индуктивность» — 2 часа.
Цели:
формирование образовательных компетенций — самостоятельно организовывать процесс изучения физических понятий и законов, решать учебные задачи.
Формирование исследовательских компетенций — развитие самостоятельного приобретения знаний с использованием Интернет-ресурсов для анализа и отбора необходимой информации.
Формирование социальных и личностных компетенций — умение определять значимость знаний для себя и общества.
Ресурсы к уроку: компьютерный класс с возможностью выхода в Интернет не требуется.
Постановка задачи: самостоятельно, используя ресурсы Интернета, изучить явление самоиндукции, рассмотреть понятие индуктивности, узнать, как определяется ЭДС самоиндукции.Рассмотрим практическое применение самоиндукции. Определите значение явления для себя и для науки.
2. Самостоятельная работа студентов, предполагающая
исследовательской деятельности по получению информации, ее отбору и классификации.
графическое представление собственной системы знаний на основе полученной информации в виде диаграммы, графика, описания. Отражение практической направленности изучаемых явлений и закономерностей в виде рисунков, фотографий.
рассуждение о значении полученных знаний для себя и общества в графической форме или в виде небольшого эссе, эссе.
Вся деятельность студентов отражена в электронной рабочей тетради.
3. Самопроверка: студентам предлагается пройти тест по изученному материалу (ссылка на тест в Приложении 2). Студенты сами выбирают уровень. В книгу помещаются только варианты ответов.
Оценка студенческой работы:
Обмен рабочими тетрадями по локальной сети, анализ полученных знаний, самотестирование теста (ответы в Приложении 3).Студенты сами оценивают рабочие тетради своих одноклассников.
Краткое содержание урока: размышления, обсуждение трудностей, пожеланий, достигнутых результатов.
Домашнее задание: осмысление полученных знаний, подготовка проблемного материала для обсуждения на тему «Самоиндукция, индуктивность». Выполнение домашнего задания предполагает самостоятельную работу с учебником и дополнительной информацией.
www.physics.nad.ru — Физика в анимации
www.Physics.ru — Физика в Открытом колледже
http://www.spin.nw.ru/ Физика в Школе
http://physicomp.lipetsk.ru/ — Электронный журнал «Физикомп»
http: // www.omsknet.ru/acad/fr_elect.htm — Электронный учебник по физике.
www.alsak.ru- Школа физики для учителей и школьников.
www.physics-regelman.com
Приложение 3
Ответы на тест «Самоиндукция. Индуктивность »
Уровень A
Уровень B
Уровень C
Номер вопроса
ответ
Номер вопроса
ответ
Номер вопроса
ответ

План–конспект урока по физике «Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока» (11 класс)

Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока

Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока

Самоиндукция.

Индуктивность

Энергия магнитного поля тока

Самоиндукция. Индуктивность

Урок по физике «Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока» (8 класс )

Урок по физике явление самоиндукции индуктивность. Тема урока: «Явление самоиндукции

САМОИНДУКЦИЯ

Проявление явления самоиндукции

ИНДУКТИВНОСТЬ

Также индуктивность можно рассчитать по формуле:

Единицы измерения индуктивности в системе СИ:

Индуктивность катушки зависит от:

ЭДС САМОИНДУКЦИИ

ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА

САМОИНДУКЦИЯ — физика, уроки

Тема: «Самоиндукция» | План-конспект урока по физике (9 класс):

Индуктивность.

Ф=LI

Значение, типы индукторов, использование и часто задаваемые вопросы

Электрическая индукция

Определение индуктивности

Типы индукторов

Собственная индуктивность

Взаимная индуктивность

Использование индукторов

Самоиндуктивность — определение, формула, единицы измерения и ответы на вопросы

Собственная индуктивность катушки

Что такое самоиндуктивность?

Формула самоиндуктивности

Единица самоиндукции

Определение коэффициента самоиндукции

Самоиндукция и взаимная индукция

CBSE NCERT Notes Класс 12 Физика Электромагнитная индукция

Собственная индуктивность | Примечания, видео, контроль качества и тесты | 12 класс> Физика> Электромагнитная индукция

Собственная индуктивность

Демонстрация эффекта собственной индуктивности

Коэффициент самоиндукции

Формула размеров для самоиндукции (L)

Самоиндуктивность соленоида

Урок физики Явление самоиндукции индуктивности. Тема урока: «Явление самоиндукции

САМОИНДУКЦИОННЫЙ

Проявление явления самоиндукции

ИНДУКТИВНОСТЬ

Также индуктивность можно рассчитать по формуле:

Единицы индуктивности в системе СИ:

Индуктивность катушки зависит от:

ЭДС САМОИНДУКЦИИ

ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА

Важные вопросы по физике класса 12 Глава 6 Электромагнитная индукция, класс 12 Важные вопросы

Важные вопросы по физике класса 12 Глава 6 Электромагнитная индукция, класс 12 Важные вопросы

Класс электромагнитной индукции 12 Важные вопросы Очень короткий ответ Тип

Класс электромагнитной индукции 12 Важные вопросы Краткий ответ Тип-II

Класс электромагнитной индукции 12 Важные вопросы Тип краткого ответа — II SA — II

Класс электромагнитной индукции 12 Важные вопросы Длинный ответ Тип

Важные вопросы для класса 12 по физике

«Явление самоиндукции. Индуктивность

САМОИНДУКЦИОННЫЙ

Проявление явления самоиндукции

ИНДУКТИВНОСТЬ

Также индуктивность можно рассчитать по формуле:

Единицы индуктивности в системе СИ:

Индуктивность катушки зависит от:

ЭДС САМОИНДУКЦИИ

ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА

Добавить комментарий Отменить ответ