Promjenu jačine struje u kolu sprječava EMF samoindukcije, koji je jednak proizvodu induktivnosti kola i brzine promjene jačine struje.

Električna struja stvara oko sebe magnetsko polje, a dio linija magnetne indukcije ovog polja uvijek prolazi kroz kolo kroz koje struja teče (slika 6a). Ako se struja kroz kolo mijenja u vremenu (naizmjenična struja), tada se mijenja i magnetni tok kroz ovo kolo, što znači da nastaje indukcijska emf koja sprječava promjenu magnetskog fluksa (Lenzovo pravilo). Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, kada se struja promijeni u bilo kojem kolu, javlja se indukciona emf koja sprječava ove promjene. Ova pojava se naziva samoindukcija, a odgovarajući EMF je EMF samoindukcije, Eis.

Fenomen samoindukcije je prikazan na sl. 6b, koji pokazuje kako se jačina struje kroz zavojnicu mijenja kada je izvor struje spojen i isključen. Može se vidjeti da kada je krug zatvoren, struja kroz zavojnicu dostiže vrijednost koja odgovara otporu zavojnice, ne trenutno, već postepeno. Razlog za ovo usporavanje rasta jačine struje je samoindukcijski EMF usmjeren protiv EMF izvora struje. Kada se krug otvori, u zavojnici nastaje EMF samoindukcije, nastojeći da održi jačinu struje koja je bila prije otvaranja ključa, zbog čega jačina struje kroz zavojnicu ne pada trenutno, već postupno. Energija potrebna da struja teče kroz zavojnicu nakon što je izvor struje isključen (slika 6b) je energija magnetskog polja zavojnice.

Da bismo kvantitativno opisali fenomen samoindukcije, nalazimo zavisnost magnetnog fluksa F kroz kolo od jačine struje I u ovom kolu. Očigledno je da je magnetni tok kroz kolo proporcionalan magnetnoj indukciji unutar kola, a magnetna indukcija je proporcionalna jačini struje u vodiču. Iz tog razloga, magnetni tok mora biti proporcionalan jačini struje:

F = L.I , (6.1)

gdje je L faktor proporcionalnosti, koji se naziva induktivnost petlje. Kolo sa induktivnošću je na dijagramu označeno odgovarajućom ikonom (vidi sliku 6b) Koristeći (6.1), zakon elektromagnetne indukcije (5.2), a takođe pod pretpostavkom da se induktivnost kola ne menja kada struja u njemu promjene, možete pronaći EMF samoindukcije Eis:

SI jedinica induktivnosti je henry (H). Iz (6.2) proizilazi da induktivnost kola zavisi od oblika i dimenzija ovog kola. Dakle, induktivnost ravnog kola je veća što je veća njegova površina, a induktivnost zavojnice je proporcionalna njegovom promjeru i broju zavoja u njemu. Međutim, induktivnost

Zavojnica se povećava kada se unutar njega nalazi jezgro od željeza ili legure koja se može magnetizirati.

Fenomen samoindukcije liči na fenomen inercije u mehanici. Inercija tijela, mjerena njegovom masom m, usporava reakciju tijela na silu koja se na njega primjenjuje. Ista stvar se dešava u kolu kada žele da promene jačinu struje u njemu. U ovom slučaju, kao što slijedi iz (6.2), mjera "inercije" kola je njegova induktivnost. Analogija između elektromagnetskih i mehaničkih pojava omogućava nam da pretpostavimo da struja u kolu igra istu ulogu kao i brzina tijela v, a EMF je sličan sili koja djeluje na tijelo. Nastavljajući ovu analogiju, možemo izvesti formulu za energiju magnetskog polja zavojnice, na osnovu činjenice da je kinetička energija tijela jednaka. Zamjenom m sa L i v sa I dobijamo sljedeći izraz za energiju WM magnetnog polja kola sa induktivnošću L i strujom I:

Proračuni pokazuju da je izraz (6.3) zaista tačan, što dokazuje ispravnost analogija između mehaničkih i elektromagnetnih pojava.

Pitanja za pregled:

Šta je fenomen samoindukcije?

Šta se zove induktivnost i u kojim jedinicama se mjeri?

Šta je EMF samoindukcije?

· Kolika je energija magnetnog polja strujnog kola?

Rice. 6. (a) - linije magnetne indukcije zavojnice sa strujom; (b) je grafik promjene struje kroz zavojnicu kada je izvor struje uključen i isključen.

Ponovite teoriju:

1. Samoindukcija je ___________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

2. Induktivnost - ________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

[L] = ______.

3.EMF samoindukcija : ______________, gdje L- ______________________________, -_______________________Δ I - _______________________________.

4. Lenzovo pravilo: _______________________________________________________________________________

5. Lenzovo pravilo: ________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

6. Induktivna struja koja nastaje u zatvorenom kolu ima takav smjer u kojem njen vlastiti magnetski tok koji je stvorio kroz područje ograničeno krugom teži __________________ promjeni vanjskog magnetskog fluksa koji je uzrokovao ovu struju.

7. Magnetni fluks koji prodire u solenoid F = ________________.

8. Indukcijska struja je ________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

9. Energija magnetnog polja W m =_____________

10. Volumetrijska gustina energije magnetnog polja ω=_________________________.

Riješiti probleme:

1. Kolika je induktivnost kola ako se pri jakosti struje od 5A u njemu javlja magnetni fluks od 0,5mWb?

Dato: SI: Rješenje:

2. Ujednačenim smanjenjem struje u zavojnici od 10 A na nulu u roku od 0,1 s pojavio se EMF samoindukcije od 60 V. Odrediti induktivnost zavojnice.

Dato: Rješenje:

3. Uz pomoć reostata, struja u zavojnici se ravnomjerno povećava brzinom od 2 A/s. Induktivnost zavojnice 200 mH. Koliki je EMF samoindukcije u zavojnici?

Dato: SI: Rješenje:

4. U zavojnici sa induktivnošću od 0,6H, jačina struje je 20A. Kolika je energija magnetnog polja zavojnice? Kako će se promijeniti energija polja ako se struja prepolovi?

Dato: Rješenje:

Odgovor: energija magnetnog polja _____________ __________ puta kada se jačina struje prepolovi.

5. Kolika bi trebala biti jačina struje u namotaju induktivnosti induktivnosti 0,5H da bi energija polja bila jednaka 1J?

Dato: Rješenje:

6. Kolika je energija magnetnog polja solenoida u kojem se pri struji od 1A javlja magnetni fluks od 0,3Wb?

Dato: Rješenje:

provjerite sami:

1. Koji se magnetni tok javlja u kolu induktiviteta 0,2mH pri struji od 10A?

Dato: SI: Rješenje:

2. Odrediti induktivnost provodnika, u kojem jednolična promjena jačine struje za 2A u trajanju od 0,25 s pobuđuje EMF samoindukcije od 20mV.

Dato: SI: Rješenje:

3. Odrediti energiju magnetskog polja solenoida, u kojem, pri jakosti struje od 10A, nastaje magnetni fluks od 0,5 Wb.

Dato: Rješenje:

4. Induktivnost zavojnice 0,1 mH. Pri kojoj jačini struje će energija magnetnog polja biti jednaka 0,2 mJ?

Dato: SI: Rješenje:

Datum "___" _________20____

Zadatak 35

Samostalan rad na temu

„Magnetno polje. Elektromagnetna indukcija"

OPCIJA 1

1. Stvara se magnetno polje

1) električni naboji 2) magnetni naboji

3) pokretni električni naboji 4) bilo koje tijelo

2. Linije magnetne indukcije oko provodnika sa strujom ispravno su prikazane na kućištu.

1) A 2) B 3) C 4) D

3. Pravi provodnik sa strujom / nalazi se između polova magneta (provodnik se nalazi okomito na ravninu lista, struja teče do čitača). Amperska sila koja djeluje na provodnik je usmjerena

1) desno → 2) lijevo ← 3) gore 4) dolje ↓

4. Putanja elektrona koji leti u jednolično magnetsko polje pod uglom od 60°

5. Koji od sljedećih procesa se objašnjava fenomenom elektromagnetne indukcije?

1) interakcija provodnika sa strujom.

2) devijacija magnetne igle pri prolasku kroz žicu električne struje.

3) pojava električne struje u zatvorenoj zavojnici sa povećanjem jačine struje u zavojnici koja se nalazi pored njega.

4) pojava sile koja deluje na pravi provodnik sa strujom.

6. Lagani žičani prsten je okačen na navoj. Kada se magnet gurne u prsten, sjeverni pol će biti:

1) odbiti od magneta 2) biti privučen magnetom 3) nepomičan 4) prvo odbiti, a zatim privući

7. Na slici je prikazan graf zavisnosti struje u induktoru od vremena. EMF modul samoindukcije poprima najveću vrijednost u vremenskom intervalu

1) 0 s do 1 s 2) 1 s do 5 s 3) 5 s do 6 s 4) 6 s do 8 s

8. Usporedi tehničke uređaje iz lijeve kolone tabele sa fizičkim pojavama koje se u njima koriste u desnoj koloni.

Devices Phenomena

A. elektromotor 1) dejstvo magnetnog polja na permanentni magnet

B. kompas 2) uticaj magnetnog polja na električni naboj koji se kreće

B. Galvanometar 3) uticaj magnetnog polja na provodnik sa strujom

D. MHD - Generator DIO C

Riješite problem.

11. Provodnik dužine 1 m klizi duž horizontalnih šina koje se nalaze u vertikalnom magnetnom polju sa indukcijom od 0,01 T konstantnom brzinom od 10 m/s. Krajevi šina su povezani na otpornik od 2 oma. Pronađite količinu topline koja se oslobađa u otporniku za 4 sekunde. Zanemarite otpor šina i provodnika.

Dato: SI: Rješenje

_____ potpis nastavnika ________________ / L.S. Tishkina/

OPCIJA 2

DIO A Odaberite jedan tačan odgovor

1. Pokretni električni naboj stvara

1) samo električno polje 2) samo magnetno polje

3) i električno i magnetno polje 4) samo gravitaciono polje

2. Na slici je prikazan cilindrični provodnik kroz koji teče električna struja. Smjer struje je označen strelicom. Kako je vektor magnetske indukcije usmjeren u tačku C?

1) u ravni crteža prema gore

2) u ravni crteža nadole

3) od nas okomito na ravan crteža

4) na nas okomito na ravan crteža

3. Provodnik sa strujom uveden u magnetsko polje podleže usmerenoj sili

"Brzina hemijske reakcije" - Faktori koji utiču na brzinu reakcije. Mehanohemijska zvučna aktivacija. Primjer pisanja kinetičke jednadžbe za jednostavnu reakciju. Brzina heterogenih reakcija. Hemijska kinetika. heterogena kataliza. homogena kataliza. Predeksponent i eksponent. Grafička definicija n. Predeksponencijalni faktor (A) daje neke indikacije ukupnog broja sudara.

"Svemirska brzina" - Kretanje tijela u gravitacionom polju. Hiperbola. Istok. Putanja kretanja tijela koja se kreću malom brzinom. Prva kosmička brzina. Slika muškarca i žene. Lansiran 1977. godine. Yu.A. Gagarin. Krug. Godine 1989. svemirska sonda Voyager napustila je Sunčev sistem. Putanja tijela.

"Brzina reakcije" - Površina kontakta reaktanata. Odredite vrstu reagujućih sistema. Katalizatori i kataliza. Uticaj koncentracije reaktanata (za homogene sisteme) 3. red. Homogeni sistemi: gas + gas Tečnost + tečnost. 2. Zapišite kinetičku jednačinu za reakciju: 2H2 + O2 = 2H2O. Faktori koji utiču na brzinu.

"Brzina širenja zvuka" - Šta se zove čisti ton? Zbog toga grmljavina kasni nakon bljeska munje. Brzina širenja zvučnih talasa u različitim medijima nije ista. Šta određuje tembar zvuka? U tečnostima zvuk putuje brže. Zvuk najsporije putuje u gasovima. U čvrstim - čak i brže.

"Mjerenje brzine svjetlosti" - Satelit se pojavio 22 minuta zakašnjenja iz sjene, u poređenju sa reketom. Ole Christensen Römer 25. rujna 1644. - 19. rujna 1710. S=214300 km/s. Armand Hipolit Louis Fizeau 23. septembar 1819 - 18. septembar 1896. Zatim je stigao do ogledala, prošao između zuba i pao u oko posmatraču. Točak se polako okretao i svjetlo je bilo vidljivo.

"Brzina lekcije, vremenska udaljenost" - Brzina \u003d Udaljenost: vrijeme. Jedan čovjek je hodao gradom i usput je sustigao trojicu svojih poznanika. Zagrijavanje. Putnički voz je prešao 75 km u prvom satu, 60 km u drugom satu i 75 km u trećem satu. Teretni voz pređe 120 km za 3 sata, prelazeći istu udaljenost svakih sat vremena. Zadaci kretanja. Međutim, povratni let traje 80 minuta.

EMF samoindukcija Sa bilo kojom promjenom struje u zavojnici (ili općenito u vodiču), u njemu se inducira EMF samoindukcije.
Što je veća brzina promjene struje, veća je EMF samoindukcije.

Svako smanjenje električne struje je praćeno pojavom e. d.s. samoindukcija, nastojeći, prema Lenzovom pravilu, održavati opadajuću struju. Kao rezultat toga, napon na induktorima može značajno porasti kada se strujni krug prekine. Ponekad su ovi naponi toliko visoki da namoti mogu pregorjeti; radi zaštite namotaja paralelno se s njima povezuju takozvani otpori pražnjenja.

Faktor proporcionalnostiLse zove induktivnost.

Induktivnost se mjeri u Henry. Takav sklop ima induktivnost od jednog henryja, u kojem, uz jednoličnu promjenu struje brzinom od jednog ampera u sekundi, e. d.s., jednako jednom voltu.

Induktivnost zavojnice je vrijednost koja karakterizira svojstvo zavojnice da indukuje EMF samoindukcije u sebi.
Induktivnost date zavojnice je konstantna vrijednost, neovisna i o jačini struje koja prolazi kroz njega i o brzini njene promjene.

Što je veći promjer zavojnice, broj njegovih zavoja i gustoća namotaja, veća je induktivnost i EMF samoindukcije.

Ne treba zaboraviti da ako se struja u zavojnici ne promijeni, onda se ne javlja EMF samoindukcije. Fenomen samoindukcije posebno je izražen u kolu u kojem se nalazi zavojnica sa željeznom jezgrom, budući da željezo značajno povećava magnetni tok zavojnice, a samim tim i veličinu EMF samoindukcije kada se on mijenja.

U praksi, ponekad vam je potreban kalem (ili namotaj) koji nema induktivnost. U ovom slučaju, žica je namotana na zavojnicu, prethodno je presavijena na pola. Ova metoda namotavanja naziva se bifilarnom.
emf međusobne indukcije
Da biste izazvali EMF indukcije u jednoj zavojnici promjenom struje u drugoj, uopće nije potrebno umetati jedan od njih unutar drugog, ali ih možete postaviti jedan pored drugog
I u ovom slučaju, kada se struja u jednoj zavojnici promijeni, rezultirajući naizmjenični magnetni tok će prodrijeti (preći) kroz zavoje druge zavojnice i uzrokovati EMF u njoj.

Međusobna indukcija omogućava međusobno povezivanje različitih električnih kola pomoću magnetnog polja. Takva veza se naziva induktivna veza.
Veličina EMF-a međusobne indukcije zavisi prvenstveno od brzine kojom se mijenja struja u prvom namotu. Što se struja u njemu brže mijenja, stvara se veći EMF međusobne indukcije.
Osim toga, veličina EMF-a međusobne indukcije zavisi od veličine induktivnosti oba zavojnica i od njihovog relativnog položaja, kao i od magnetske permeabilnosti okoline.

Da bismo mogli razlikovati različite parove zavojnica po njihovoj sposobnosti da međusobno indukuju EMF, uveden je koncept međusobne induktivnosti ili koeficijenta međusobne induktivnosti.
Međusobna induktivnost je označena slovom M. Jedinica za njeno mjerenje, kao i induktivnost, je henry.
Henry je takva međusobna induktivnost dva namotaja, u kojoj promjena struje u jednoj zavojnici za 1 amper po 1 sekundi uzrokuje međusobnu indukcijsku EMF u drugoj zavojnici jednaku 1 voltu.
Na veličinu EMF-a međusobne indukcije utječe magnetska permeabilnost okoline. Što je veća magnetna permeabilnost medija kroz koji se naizmjenični magnetni tok koji povezuje zavojnice zatvara, to je jača induktivna sprega zavojnica i veća je veličina međusobne indukcijske EMF.
Rad tako važnog električnog uređaja kao što je transformator temelji se na fenomenu međusobne indukcije.