Опишите опыт по наблюдению явления самоиндукции кратко

Обновлено: 05.07.2024

Электромагнитная индукция — это явление возникновения электрического тока в замкнутом токопроводящем контуре (цепи) при изменении магнитного потока, проходящего через контур.

Индукционные токи возникают в двух случаях: при изменениях магнитного поля и неподвижно расположенном в нем контуре или при движении контура в неизменном магнитном поле.

Индукционный ток появляется при изменении магнитного поля.
Направление индукционного тока различается при увеличении и уменьшении магнитного поля.
Сила индукционного тока пропорциональна скорости изменения магнитного поля.

Самоиндукция — это явление возникновения электродвижущей силы магнитной индукции в проводящем контуре при изменении силы тока, проходящего по этому контуру.

В чем суть самоиндукции

Магнитное поле катушки

На рисунке изображено собственное магнитное поле катушки, по которой протекает электрический ток:

Замкнутый контур можно представить как один виток индукционной катушки, он также проявляет свойства катушки и формирует собственное магнитное поле.

Причиной появления электрического тока является переменное магнитное поле. При изменении силы проходящего электрического тока собственное магнитное поле катушки или контура также изменяется и вызывает появление индукционных токов.

Опыт, демонстрирующий явление самоиндукции

На схеме изображена цепь, в которую параллельно подключены две одинаковые лампы. С одной из ламп (1) последовательно подключена катушка, со второй (2) — реостат, так, чтобы сопротивление на обоих параллельных участках цепи было одинаковым. При замыкании цепи лампа N2 загорится сразу, а первая лампа с заметным запозданием.

Когда замыкается ключ и по цепи начинает протекать ток, в катушке формируется электромагнитное поле. То есть в момент включения катушка находится в возрастающем магнитном поле, и изменяющийся магнитный поток вызывает возникновение электродвижущей силы индукции и индукционного тока.

В соответствии с правилом Ленца, которое определяет направление индукционного тока в контуре, этот ток имеет такое направление, чтобы собственным электромагнитным полем препятствовать изменению магнитного потока, пронизывающего катушку. При замыкании цепи индукционный ток препятствует возникновению тока в контуре и направлен против тока от источника питания, в результате сила тока в цепи достигает своего максимального значения не сразу.

Если разомкнуть цепь, то обе лампы погаснут с запозданием по сравнению с лампой в цепи без катушки. Так происходит, потому что два параллельных участка цепи (участки с лампами) образуют замкнутый контур, содержащий катушку. При размыкании ключа сила тока, проходящего по цепи, падает, и соответственно уменьшается магнитный поток, проходящий через катушку. Эти изменения вызывают появление индукционного тока, сонаправленного с протекающим по цепи током от источника питания. Сонаправленный индукционный ток протекает по замкнутому контуру из двух параллельных участков цепи и препятствует падению силы тока.

Самоиндукция похожа на инерцию в механике и оказывает сопротивление изменениям: замедляет скорость нарастания или уменьшения силы тока.

Расчет магнитного потока, энергии магнитного поля и ЭДС самоиндукции

Формула магнитного потока для самоиндукции

Собственный магнитный поток, проходящий через контур или катушку, прямо пропорционален силе тока.

где Ф — собственный магнитный поток, В б ,

I — сила тока в контуре, А ,

L — индуктивность контура или коэффициент самоиндукции, единица измерения в СИ — генри (Гн).

Индуктивность — это способность катушки, контура или проводника с током накапливать магнитное поле. Она характеризует способность проводника сопротивляться изменениям электрического тока.

Индуктивность контура зависит от его геометрических параметров и равна 1 Гн при силе постоянного тока в контуре 1 А и собственном магнитном потоке — 1 В б . 1 Г н = 1 В б 1 А .

Формула ЭДС самоиндукции

В цепи появляется электрический ток, если на свободные заряды действуют внешние силы. Работа этих сил по перемещению заряда вдоль замкнутого контура называется электродвижущей силой (ЭДС).

Электродвижущая сила индукции — сила, которая появляется в контуре при изменении магнитного поля, проходящего сквозь плоскость контура. ЭДС индукции выполняет работу по перемещению зарядов при возникновении индукционного тока.

Электродвижущая сила самоиндукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока, взятой со знаком минус.

Электродвижущая сила самоиндукции имеет прямую зависимость от индуктивности проводника и скорости изменения тока, проходящего сквозь него, взятых со знаком минус.

ε s i = - L ∆ I ∆ t

где ε s i — электродвижущая сила самоиндукции, В ,

∆ I — изменение силы тока в контуре,

Δ t — промежуток времени,

∆ Φ ∆ t — скорость изменения магнитного потока, В б / с ,

∆ I ∆ t — скорость изменения силы тока в контуре, А / с .

Вторая формула выводится из первой, так как ∆ Φ = L ∆ I :

ε s i = - ∆ Φ ∆ t = - L ∆ I ∆ t

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.

Формула энергии магнитного поля катушки индуктивности:

W = L I 2 2 = Φ I 2 = Φ 2 2 L

где W — энергия магнитного поля катушки.

Примеры задач с решением

Дано: в витке проволоки при силе тока 6 А создается магнитный поток 12 м В б .

Найти: индуктивность витка проволоки.

Φ = 12 м В б = 12 · 10 - 3 В б .
L = Φ I = 12 · 10 - 3 В б 6 A = 2 м Г н .

Дано: сопротивление катушки R = 10 О м и индуктивностью Д Гн. Катушка находится в переменном магнитном поле. Магнитный поток, создаваемый полем, увеличился на Δ Φ = 4 · 10 - 3 В б , при этом ток в катушке вырос на

Найти: заряд, прошедший по катушке за это время.

E = - Δ Φ Δ t , и при этом Е равно сумме падения напряжения на резисторе и электродвижущей силы самоиндукции на катушке E = I R + L Δ I Δ t = Δ q Δ t R + L Δ I Δ t .
Δ Φ = Δ q R + L Δ I .
Δ q = Δ Φ - L Δ I R = 4 · 10 - 3 - 0 , 02 · 10 - 2 10 = 3 , 8 · 10 - 4 К л .

Ответ: 0 , 38 м К л

Дано: индуктивность соленоида L = 0 , 2 м Г н , площадь поперечного сечения S = 10 с м 2 , количество витков N = 200 .Через соленоид проходит ток силой I = 0 , 5 А .

Для начала собрали электрическую цепь, состоящую из двух параллельно подключённых к источнику тока , одинаковых ламп. Последовательно с первой лампой включён реостат, а со второй-катушка с железным сердечником.
Реостат должен иметь такое же электрическое сопротивление, что и обмотка катушки.

Как написать хороший ответ? Как написать хороший ответ?

Написать правильный и достоверный ответ;
Отвечать подробно и ясно, чтобы ответ принес наибольшую пользу;
Писать грамотно, поскольку ответы без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок лучше воспринимаются.

Мореплаватель — имя существительное, употребляется в мужском роде. К нему может быть несколько синонимов.
1. Моряк. Старый моряк смотрел вдаль, думая о предстоящем опасном путешествии;
2. Аргонавт. На аргонавте были старые потертые штаны, а его рубашка пропиталась запахом моря и соли;
3. Мореход. Опытный мореход знал, что на этом месте погибло уже много кораблей, ведь под водой скрывались острые скалы;
4. Морской волк. Старый морской волк был рад, ведь ему предстояло отчалить в долгое плавание.

Согласно правилу Ленца индукционный ток в замкнутом контуре всегда противодействует своим магнитным полем изменению внешнего магнитного потока, которое вызвало его появление.

Рассмотрим случай, когда явление электромагнитной индукции наблюдается при изменении силы тока, проходящего через катушку с большим количеством витков. Если причина возникновения индукционного тока состоит в возрастании тока, то индукционный ток своим магнитным полем будет противодействовать этому возрастанию.

Соберем цепь по следующему принципу: один участок содержит электрическую лампу и катушку индуктивности, второй участок — электрическую лампу и сопротивление, которое одинаково с сопротивлением катушки. В замкнутом электрическом контуре на первом участке наблюдаем явление запаздывания включения лампы, которое называется самоиндукцией .

Самоиндукция — это явление возникновения индукционного тока в цепи при изменении протекающего по цепи тока.

На участке цепи, содержащий катушку, возник индукционный ток, который препятствовал нарастанию основного тока, создаваемого источником, поэтому лампа загорелась позже, чем лампа соединенная с резистором. Из этого следует, что индуктивность катушки превышает индуктивность резистора.

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.

Читайте также: