Презентація до уроку в 11 класі "Самоіндукція. Індуктивність. Енергія магнітного поля котушки зі струмом"

Самоіндукція. Індуктивність. Енергія магнітного поля котушки зі струмом

Змінний наростаючий електричний струм створює змінне магнітне поле. Змінне магнітне поле згідно закону електромагнітної індукції створює електричний струм. Згідно правила Ленца цей струм матиме протилежний напрямок.

При зміні сили струму в колі в провіднику збуджується ЕРС. Виникнення ЕРС в деякому провіднику при зміні сили струму в ньому називається самоіндукцією. Проведемо два досліди на виявлення самоіндукції.

Самоіндукція під час замикання електричного кола

Провівши дослід ми спостерігали, що лампочка H1 засвічується приблизно на 1 с пізніше, ніж лампочка H2 . Це пояснюється тим, що на ділянці з котушкою процес наростання вихрових електричних полів значно триваліший, ніж на ділянці з реостатом. Тому Н1 засвічується пізніше за Н2.

Графік залежності сили струму від часу

Самоіндукція під час розмикання електричного кола

Під час розмикання кола лампочка яскраво спалахує, оскільки після розмикання кола джерелом струму стає котушка.

Графік залежності сили струму від часуt1

Якщо зміна магнітного потоку і явище електромагнітної індукції відбуваються одночасно в одному колі, то це явище називають самоіндукцією.

Розрахувати значення ЕРС самоіндукції можна, застосувавши закон електромагнітної індукції. (1)

Магнітний потік у котушці пропорційний силі струму в ній Ф ~ ІДля того щоб поставити знак рівності потрібно ввести коефіцієнт пропорційності L (2)З формули (1) та (2) слідує: (3).

ЕРС самоіндукції залежить від характеристик котушки ввімкненої в електричне коло. Однією з таких характеристик є індуктивність.

Індуктивність провідника в даному середовищі визначається його розмірами і формою.Індуктивність прямолінійного провідника незначна, проте вона зростає , якщо з нього зробити виток.Індуктивність котушки зростає пропорційно кількості її витків.

За одиницю індуктивності в СІ приймають генрі (Гн). Одиниця 1 Гн досить велика, тому застосовують її частинки:

Нехай котушка індуктивності L увімкнена в електричне коло із джерела струму GB і вимикача S. Нехай у котушці з індуктивністю L сила струму зростає від нуля до максимального значення I за . Енергія створеного магнітного поля дорівнюватиме роботі джерела проти індукційного електричного поля. ЕНЕРГІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ КОТУШКИ ЗІ СТРУМОМ

ЕРС індукційного електричного поля Оскільки I змінюється від 0 до І, . Отже,

Енергія магнітного поля котушки зі струмом пропорційна індуктивності котушки і квадрату сили струму в ній.