ЭДС самоиндукции При всяком изменении тока в катушке (или вообще в проводнике) в ней самой индуктируется ЭДС самоиндукции.
Чем больше скорость изменения тока, тем больше ЭДС самоиндукции.
Всякое уменьшение электрического тока сопровождается появлением э. д. с. самоиндукции, стремящейся, согласно правилу Ленца , поддержать убывающий ток. Вследствие этого могут значительно повыситься напряжения на катушках индуктивности при разрыве цепи тока. Иногда эти напряжения настолько большие, что обмотки могут сгореть, для предохранения обмоток параллельно им включают так называемые разрядные сопротивления.
Коэффициент пропорциональности L носит название индуктивности.Индуктивность измеряется в генри. Индуктивностью в один генри обладает такая цепь, в которой при равномерном изменении тока со скоростью один ампер в секунду возникает э. д. с., равная одному вольту.
Индуктивность катушки есть величина, характеризующая свойство катушки индуктировать в себе ЭДС самоиндукции.
Индуктивность данной катушки есть величина постоянная, не зависящая как от силы проходящего по ней тока, так и от скорости его изменения.
Не следует забывать, что если ток в катушке не изменяется, то никакой ЭДС самоиндукции не возникает. Явление самоиндукции особенно резко проявляется в цепи, содержащей в себе катушку с железным сердечником, так как железо значительно увеличивает магнитный поток катушки, а следовательно, и величину ЭДС самоиндукции при его изменении.На практике иногда нужна катушка (или обмотка), не обладающая индуктивностью. В этом случае провод наматывают на катушку, предварительно сложив его вдвойне. Такой способ намотки называется бифилярным.
ЭДС взаимоиндукции
Чтобы вызвать ЭДС индукции в одной катушке за счет изменения тока в другой, совершенно не обязательно вставлять одну из них внутрь другой, а можно расположить их рядом
И в этом случае при изменении тока в одной катушке возникающий переменный магнитный поток будет пронизывать (пересекать) витки другой катушки и вызовет в ней ЭДС.
Взаимоиндукция дает возможность связывать между собой посредством магнитного поля различные электрические цепи. Такую связь принято называть индуктивной связью.
Величина ЭДС взаимоиндукции зависит прежде всего от того, с какой скоростью изменяется ток в первой катушке. Чем быстрее изменяется в ней ток, тем создается большая ЭДС взаимоиндукции.
Кроме того, величина ЭДС взаимоиндукции зависит от величины индуктивности обеих катушек и от их взаимного расположения, а также от магнитной проницаемости окружающей среды.Чтобы иметь возможность различать между собой различные пары катушек по их способности взаимно индуктировать ЭДС, введено понятие о взаимоиндуктивности или коэффициенте взаимоиндукции.
Обозначается сявзаимоиндуктивность буквой М. Единицей ее измерения, так же как и индуктивности, служит генри.
Генри — это такая взаимоиндуктивность двух катушек, при которой изменение тока в одной катушке на 1 ампер в 1 секунду вызывает в другой катушке ЭДС взаимоиндукции, равную 1 вольту.
На величину ЭДС взаимоиндукции влияет магнитная проницаемость окружающей среды. Чем больше магнитная проницаемость среды, по которой замыкается переменный магнитный поток, связывающий катушки, тем сильнее индуктивная связь катушек и больше величина ЭДС взаимоиндукции.
На явлении взаимоиндукции основана работа такого важного электротехнического устройства, как трансформатор.
Повтори теорию :
1.Самоиндукция - это ________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
2.Индуктивность - ______________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
[L ] = ______.
3.ЭДС самоиндукции: ______________, где L - ______________________________, -_______________________ΔI - _______________________________.
4.Правило Ленца: ______________________________________________________________________________
5.Правило Ленца: ______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
6.Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, при котором созданный им собственный магнитный поток через площадь, ограниченную контуром, стремится __________________ изменение внешнего магнитного потока, вызвавшее данный ток.
7.Магнитный поток, пронизывающий соленоид Ф=________________.
8.Индукционный ток – это _______________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
9.Энергия магнитного поля W м =______________
10. Объёмная плотность энергии магнитного поля ω=_________________________.
Реши задачи :
1. Какова индуктивность контура, если при силе тока 5А в нём возникает магнитный поток 0,5мВб?
Дано: СИ: Решение:
2. При равномерном уменьшении в течение 0,1с силы тока в катушке от 10 А до нуля в ней возникла ЭДС самоиндукции 60 В. Определите индуктивность катушки.
Дано: Решение:
3. При помощи реостата равномерно увеличивают силу тока в катушке со скоростью 2 А/с. Индуктивность катушки 200 мГн. Чему равна ЭДС самоиндукции в катушке?
Дано: СИ: Решение:
4. В катушке индуктивностью 0,6Гн сила тока равна 20А. Какова энергия магнитного поля катушки? Как изменится энергия поля, если сила тока уменьшается вдвое?
Дано: Решение:
Ответ: энергия магнитного поля _____________ в __________ раз при уменьшении силы тока вдвое.
5. Какой должна быть сила тока в обмотке дросселя индуктивностью 0,5Гн, чтобы энергия поля оказалась равной 1Дж?
Дано: Решение:
6. Чему равна энергия магнитного поля соленоида, в котором при силе тока 1А возникает магнитный поток 0,3Вб?
Дано: Решение:
Проверь себя :
1. Какой магнитный поток возникает в контуре с индуктивностью 0,2мГн при силе тока 10А?
Дано: СИ: Решение:
2. Найти индуктивность проводника, в котором равномерное изменение силы тока на 2А в течение 0,25с возбуждает ЭДС самоиндукции 20мВ.
Дано: СИ: Решение:
3. Найти энергию магнитного поля соленоида, в котором при силе тока 10А возникает магнитный поток 0,5Вб.
Дано: Решение:
4. Индуктивность катушки 0,1мГн. При какой силе тока энергия магнитного поля будет равна 0,2мДж?
Дано: СИ: Решение:
Дата «___» _________20____г
Задание 35
Самостоятельная работа по теме
«Магнитное поле. Электромагнитная индукция»
ВАРИАНТ 1
1. Магнитное поле создается
1) электрическими зарядами 2) магнитными зарядами
3) движущимися электрическими зарядами 4) любым телом
2. Линии магнитной индукции вокруг проводника с током правильно показаны в случае.
1) А 2) Б 3)В 4) Г
3. Прямолинейный проводник с током / находится между полюсами магнита (проводник расположен перпендикулярно плоскости листа, ток течет к читателю). Сила Ампера, действующая на проводник, направлена
1) вправо → 2) влево ← 3) вверх 4) вниз ↓
4. Траектория полета электрона, влетевшего в однородное магнитное поле под углом 60°
5. Какой из ниже перечисленных процессов объясняется явлением электромагнитной индукцией?
1) взаимодействие проводников с током.
2) отклонение магнитной стрелки при прохождении по проводу электрического тока.
3) 
возникновение электрического тока в замкнутой катушке при увеличении силы тока в катушке, находящейся рядом с ней.
4) возникновение силы, действующей на прямой проводник с током.
6. Легкое проволочное кольцо подвешено на нити. При вдвигании в кольцо магнита северным полюсом оно будет:
1) отталкиваться от магнита 2) притягиваться к магниту 3) неподвижным 4) сначала отталкиваться, затем притягиваться
7. 
На рисунке приведен график зависимости силы тока в катушке индуктивности от времени. Модуль ЭДС самоиндукции принимает наибольшее значение в промежутке времени
1) от 0 с до 1 с 2) от 1 с до 5 с 3) от 5 с до 6 с 4) от 6 с до 8 с
8. Установите соответствия технических устройств из левого столбца таблицы с физическими явлениями, используемыми в них, в правом столбце.
Устройства Явления
А.электродвигатель 1) действие магнитного поля на постоянный магнит
Б. компас 2) действие магнитного поля на движущийся электрический заряд
В. Гальванометр 3) действие магнитного поля на проводник с током
Г. МГД - генераторЧАСТЬ С
Решите задачу.
11. По горизонтальным рельсам, расположенным в вертикальном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл, скользит проводник длиной 1 м с постоянной скоростью 10 м/с. Концы рельсов замкнуты на резистор сопротивлением 2 Ом. Найдите количество теплоты, которое выделится в резисторе за 4 с. Сопротивлением рельсов и проводника пренебречь.
Дано: СИ: Решение
Оценка _____ подпись преподавателя ________________/Л.С. Тишкина/
ВАРИАНТ 2
ЧАСТЬ А Выберите один верный ответ
1. Движущийся электрический заряд создает
1) только электрическое поле 2) только магнитное поле
3) как электрическое, так и магнитное поле 4) только гравитационное поле
2. На рисунке изображен цилиндрический проводник, по которому идет электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Как направлен вектор магнитной индукции в точке С?
1) в плоскости чертежа вверх
2) в плоскости чертежа вниз
3) от нас перпендикулярно плоскости чертежа
4) к нам перпендикулярно плоскости чертежа
3. На проводник с током, внесенный в магнитное поле, действует сила, направленная
«Скорость химической реакции» - Факторы, влияющие на скорость реакции. Механохимическая звуковая активация. Пример записи кинетического уравнения простой реакции. Скорость гетерогенных реакций. Химическая кинетика. Гетерогенный катализ. Гомогенный катализ. Предэкспонента и экспонента. Графическое определение n. Предэкспоненциальный множитель (А) дает некоторую характеристику полного числа столкновений.
«Космическая скорость» - Движение тела в гравитационном поле. Гипербола. Восток. Траектория движения тел движущихся с малой скоростью. Первая космическая скорость. Изображение мужчины и женщины. Запущен в 1977году. Ю.А. Гагарин. Окружность. В 1989г аппарат Вояджер вышел за пределы Солнечной системы. Траектории движения тел.
«Скорость реакции» - Площадь соприкосновения реагирующих веществ. Определите тип реагирующих систем. Катализаторы и катализ. Влияние концентрации реагирующих веществ (для гомогенных систем) 3ряд. Гомогенные системы: Газ + газ Жидкость + жидкость. 2. Запишите кинетическое уравнение для реакции: 2Н2 +О2= 2Н2О. Факторы, влияющие на скорость.
«Скорость распространения звука» - Что называется чистым тоном? Именно поэтому гром сильно запаздывает после вспышки молнии. Скорость распространения звуковых волн в разных средах неодинакова. Чем определяется тембр звука? В жидкостях звук распространяется быстрее. Медленнее всего звук распространяется в газах. В твердых телах – еще быстрее.
«Измерение скорости света» - Спутник опоздал появиться из тени на 22 минуты, по сравнению с раччётом. Оле Кристенсен Рёмер 25 сентября 1644 – 19 сентября 1710. С=214300 км/с. Арман Иполлит Луи Физо 23 сентября 1819 – 18 сентября 1896. Затем достигал зеркала, проходил между зубцами и попадал в глаз наблюдателя. Колесо вращалось медленно свет был виден.
«Урок Скорость время расстояние» - Скорость = Расстояние: время. Шел человек в город и по дороге догнал трех своих знакомых. Разминка. Пассажирский поезд прошёл 75 км за первый час, 60 км за второй час и 75 км за третий час. Товарный поезд прошёл 120 км за 3 ч, проходя за каждый час одинаковое расстояние. Задачи на движение. Однако обратный перелет занимает 80 мин.
Изменению силы тока в контуре препятствует ЭДС самоиндукции, равная произведению индуктивности контура и скорости изменения силы тока.
Электрический ток создаёт вокруг себя магнитное поле, и часть линий магнитной индукции этого поля всегда проходит через контур, по которому течет ток (рис.6а). В случае если ток через контур меняется во времени (переменный ток), то изменяется и магнитный поток через данный контур, а значит, возникает ЭДС индукции, препятствующая изменению магнитного потока (правило Ленца). Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, при изменении тока в любом контуре возникает ЭДС индукции, препятствующая этим изменениям. Это явление называют самоиндукцией, а соответствующую ЭДС – ЭДС самоиндукции, Eis.
Явление самоиндукции продемонстрировано на рис. 6б, где показано, как изменяется сила тока через катушку при подключении и отключении источника тока. Видно, что при замыкании цепи сила тока через катушку достигает величины, соответствующей сопротивлению катушки, не мгновенно, а постепенно. Причиной этого замедления роста силы тока является ЭДС самоиндукции, направленная против ЭДС источника тока. При размыкании цепи в катушке возникает ЭДС самоиндукции, стремящаяся удержать ту силу тока, которая была до размыкания ключа, в результате чего сила тока через катушку падает не мгновенно, а постепенно. Энергия, необходимая для протекания тока через катушку после того, как источник тока был отсоединён (рис. 6б) представляет собой энергию магнитного поля катушки.
Чтобы количественно описать явление самоиндукции, найдём зависимость магнитного потока Ф через контур от силы тока I в этом контуре. Очевидно, что магнитный поток через контур пропорционален магнитной индукции внутри контура, а магнитная индукция пропорциональна силе тока в проводнике. По этой причине магнитный поток должен быть пропорционален силе тока:
Ф = L.I , (6.1)
где L - коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью контура. Контур, обладающий индуктивностью, на схеме обозначают соответствующим значком (см. рис. 6б) Используя (6.1), закон электромагнитной индукции (5.2), а также считая, что индуктивность контура не изменяется при изменения силы тока в нём, можно найти ЭДС самоиндукции Eis:
Единицей индуктивности в СИ является генри (Гн). Из (6.2) следует, что Индуктивность контура зависит от формы и размеров этого контура. Так, индуктивность плоского контура тем больше, чем больше площадь его поверхности, а индуктивность катушки пропорциональна её диаметру и число витков в ней. Вместе с тем, индуктивность
катушки увеличивается, когда внутри неё находится сердечник из железа или сплава, способного намагничиваться.
Явление самоиндукции напоминает явление инерции в механике. Инерция тела, мерой которой служит его масса m, замедляет реакцию тела на приложенную к нему силу. То же происходит и в контуре, когда хотят изменить силу тока в нём. При этом, как следует из (6.2), мерой «инерции» контура является его индуктивность. Аналогия между электромагнитными и механическими явлениями позволяет считать, что ток в контуре играет туже роль, что и скорость тела v, а ЭДС аналогична силе, действующей на тело. Продолжая такую аналогию, можно вывести формулу для энергии магнитного поля катушки, исходя из того, что кинетическая энергия тела равна. Заменяя m на L, а v – на I, получаем следующее выражение для энергии WМ магнитного поля контура с индуктивностью L и силой тока I:
Расчёты показывают, что выражение (6.3), действительно, верно, доказывая правоту аналогий между механическими и электромагнитными явлениями.
Вопросы для повторения:
· В чём состоит явление самоиндукции?
· Что называют индуктивностью, и в каких единицах её измеряют?
· Чему равна ЭДС самоиндукции?
· Чему равна энергия магнитного поля контура с током?
Рис. 6. (а) – линии магнитной индукции катушки с током; (б) – график изменения тока через катушку при включении и выключении источника тока.
