Самоиндукция - Электромагнитная индукция - Основы электродинамики

Цель: ознакомить с явлением самоиндукции.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Повторение

- Что представляет собой генератор параллельного тока?

- Опишите его устройство и принцип действия.

- Чем отличается генератор постоянного тока от генератора переменного тока?

III. Изучение нового материала

Если по катушке идет переменный ток, то магнитный поток, пронизывающий катушку, меняется. Поэтому возникает ЭДС индукции в том же самом проводнике, по которому идет переменный ток. Это явление называют самоиндукцией.

Эксперимент 1

Соберем схему (см. рис. 11):

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

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

Эксперимент 2

Соберем схему (см. рис. 12):

При размыкании полюса в катушке L возникает ЭДС самоиндукции, поддерживающая первоначальный ток. В результате в момент размыкания через гальванометр течет ток, направленный против начального тока до размыкания.

Сила тока при размыкании цепи может превосходить силу тока, проходящего через гальванометр при замкнутом ключе.

Магнитный поток Ф пропорционален индукции магнитного поля В, эта индукция пропорциональна силе тока в цепи:

Ф ≈ I

Ф = LI

где L - коэффициент пропорциональности, зависящий от формы и размеров проводящего контура и магнитной проницаемости среды, в которой находится.

L [Гн] Генри.

Возникающее при самоиндукции вихревое электрическое поле характеризуется электродвижущей силой. В данном случае ЭДС самоиндукции (ε_s):

Магнитная энергия проводника с током:

Объемная плотность энергии.

IV. Закрепление материала

- Что называется самоиндукцией?

- Как направлены по отношению к току линии напряженности вихревого электрического поля в проводнике при увеличении и уменьшении силы тока?

- Что называется индуктивностью?

- Что принимают за единицу индуктивности в «СИ»?

- Чему равна ЭДС самоиндукции?

- Почему для создания тока источник должен затратить энергию?

- Чему равна энергия электрического поля?

V. Решение задач

1. Определите энергию магнитного поля катушки, в котором при токе 7,5 А магнитный поток равен 2,3 · 10^-3 Вб. Число витков в катушке - 120. Как изменится энергия поля, если сила тока изменится вдвое? (Ответ: W = 1,035 Дж; уменьшится в 4 раза.)

2. Магнитное поле катушки с индуктивностью 95 мГн обладает энергией 0,19 Дж. Чему равна сила тока в катушке? (Ответ: 2 А.)

3. Какой заряд пройдет через поперечное сечение витка, сопротивление которого 0,03 Ом, при уменьшении магнитного потока внутри витка на 12 мВб? (Ответ: q = 0,4 Кл.)

4. Какова скорость изменения силы тока в обмотке реле с индуктивностью 3,5 Гн, если в ней возбуждается ЭДС самоиндукции 105 В. (Ответ: .)

5. Катушку с ничтожно малым сопротивлением и индуктивностью 3 Гн присоединяют к источнику тока с ЭДС 15 В и ничтожно малым внутренним сопротивлением. Через какой промежуток времени сила тока в катушке достигнет 50 А? (Ответ: t = 10 с.)

VI. Подведение итогов урока

Домашнее задание

п. 15.

Р - 918; Р - 919.