Самоиндукция. Индуктивность

Цель урока: на опытах показать сущность явления самоиндукции; сформировать понятия индуктивности, ЭДС самоиндукции; познакомить с учётом и применением явления самоиндукции в технике.
Формирование общих компетенций: ОК 1; ОК 2; ОК 3; ОК 4; ОК 5; ОК 6

В опытах Фарадея индукционный ток возникал вследствие изменения магнитного потока в катушке, вызванного изменением индукции внешнего магнитного поля. Американский ученый Джозеф Генри в 1832 г. впервые наблюдал возникновение индукционного тока в катушке, когда магнитный поток в ней увеличивался или уменьшался вследствие изменения тока, протекающего в самой катушке. Это явление получило название самоиндукции.
Джозеф Генри
(1797 – 1878)‏

явление возникновения ЭДС индукции в контуре при изменении силы тока в этом же контуре.
Самоиндукция -
Джозеф Генри 1832 г.

Самоиндукция
1
2
2
1

Вывод формулы ЭДС самоиндукции
Если магнитное поле создано током, то можно утверждать, что Ф ~ В ~ I, т.е. Ф ~ I или
Ф=LI , где L – индуктивность контура (или коэффициент самоиндукции) . Тогда

Закон самоиндукции
ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока в электрической цепи
В таком виде справедлив при равномерном изменении силы тока

И Н Д У К Т И В Н О С Т Ь
Характеризует способность проводника препятствовать изменению силы тока.

Физический смысл индуктивности
Индуктивность контура численно равна ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении силы тока на 1 А за 1 с.

1. от размеров проводника
2. от формы проводника
3. от магнитных свойств среды
ИНДУКТИВНОСТЬ НЕ ЗАВИСИТ :
от силы тока в проводнике
ИНДУКТИВНОСТЬ зависит:

Следствия самоиндукции
Вследствие явления самоиндукции при размыкании цепей, содержащих катушки со стальными сердечниками (электромагниты, двигатели, трансформато-ры) создается значительная ЭДС самоиндукции и может возникнуть искрение или даже дуговой разряд.

Учет явления самоиндукции
В цепях, содержащих большую индуктивность ( трансформаторы, генераторы, электродвигатели), выключение тока проводят медленно, чтобы ЭДС самоиндукции не превысила ЭДС источника, и прибор не вышел из строя.

Энергия
магнитного поля тока

При пропускании тока через гибкий свободный проводник, согнутый в виде кругового витка, проводник распрямляется
Работа силы Ампера при перемещении проводника с током в магнитном поле

Почему для создания тока необходимо совершить работу?
- Если замкнуть цепь, то ток начинает нарастать, в проводнике возникает вихревое электрическое поле, которое действует против электрического поля источника тока. Чтобы сила тока, достигла нужной величины, совершается работа против сил вихревого поля. Работа увеличивает энергию магнитного поля тока.
- Что происходит при размыкании цепи?
-Ток прекращается, и вихревое поле совершает работу. Запасенная током энергия выделяется. При размыкании электрической цепи с большой индуктивностью часто возникает мощная искра.

Магнитная энергия.
При размыкании ключа лампа ярко вспыхивает.
Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции.
Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки.

Магнитная энергия.
L

Заполните пропуски
1.Эл поле создаётся (и действует) как ____________, так и ___________заряженными частицами
2.Маг поле создаётся (и действует) только _______________ заряженными частицами
3.Покой и движение _____________, а значит одна и та же заряженная частица в одной системе отсчёта может создавать только___________ поле, а в другой - и _____________и ___________поле
4.Можно сделать вывод, что электрическое и магнитное поля являются частными случаями единого ______________ поля

ЭДС самоиндукции
1. В катушке возникает магнитный поток 0,015 Вб, когда по ее виткам проходит ток 5 А. Сколько витков содержит катушка, если ее индуктивность 60 мГн?
2. Какая эдс самоиндукции возникнет в катушке с индуктивностью 68 мГн, если ток 3,8 А исчезнет в ней за 0,012 с?

ЭДС самоиндукции
3. Определить индуктивность катушки,
если при ослаблении в ней тока на 2,8 А за 62 мс в катушке появляется средняя эдс самоиндукции 14 В.
4. За сколько времени в катушке с индуктивностью 240 мГн происходит нарастание тока от нуля до 11,4 А, если при этом возникает средняя эдс самоиндукции 30 В?

Энергия электромагнитного поля
5. Определить энергию магнитного поля катушки, в которой при токе 7,5 А магнитный поток равен 2,3·10-3 Вб. Число витков в катушке 120.
6. Определить индуктивность катушки, если при токе 6,2 А ее магнитное поле обладает энергией 0,32 Дж.
7. Магнитное поле катушки с индуктивностью 95 мГн обладает энергией 0,19 Дж. Чему равна сила тока в катушке