Самоиндукция. Индуктивность. Видеоурок. Физика 11 Класс

На прошлом уроке мы установили закон электромагнитной индукции:

При изменении магнитного потока, пронизывающего плоскость контура, в этом контуре возникает электродвижущая сила, численно равная скорости изменения магнитного потока, взятого со знаком минус:

Знак минус отражает тот факт, что индукционный поток направлен таким образом, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению магнитного потока, вызывающего этот ток. 

Основы электродинамики были заложены Ампером в 1820 году. Работы Ампера вдохновили многих инженеров на конструирование различных технических устройств, таких как электродвигатель (конструктор Б.С. Якоби), телеграф (С. Морзе), электромагнит, конструированием которого занимался известный американский ученый Генри.

Джозеф Генри прославился благодаря созданию серии уникальных мощнейших электромагнитов с подъемной силой от 30 до 1500 кг при собственной массе магнита 10 кг. Создавая различные электромагниты, в 1832 году ученый открыл новое явление в электромагнетизме – явление самоиндукции. Именно этому явлению посвящен данный урок.

Рис. 1. Джозеф Генри (Источник)

Генри изобретал плоские катушки из полосовой меди, с помощью которых добивался силовых эффектов, выраженных более ярко, чем при использовании проволочных соленоидов. Ученый заметил, что при нахождении в цепи мощной катушки ток в этой цепи достигает своего максимального значения гораздо медленнее, чем без катушки.

Рис. 2. Схема экспериментальной установки Д. Генри

На рис. 2 изображена электрическая схема экспериментальной установки, на основе которой можно продемонстрировать явление самоиндукции. Электрическая цепь состоит из двух параллельно соединенных лампочек, подключенных через ключ к источнику постоянного тока. Последовательно с одной из лампочек подключена катушка. После замыкания цепи видно, что лампочка, которая соединена последовательно с катушкой, загорается медленнее, чем вторая лампочка (рис. 3).

Рис. 3. Различный накал лампочек в момент включения цепи

При отключении источника лампочка, подключенная последовательно с катушкой, гаснет медленнее, чем вторая лампочка.

---

Почему лампочки гаснут не одновременно

При замыкании ключа (рис. 4) из-за возникновения ЭДС самоиндукции ток в лампочке с катушкой нарастает медленнее, поэтому эта лампочка загорается медленнее.

Рис. 4. Замыкание ключа

 

При размыкании ключа (рис. 5) возникающая ЭДС самоиндукции мешает убыванию тока. Поэтому ток еще некоторое время продолжает течь. Для существования тока нужен замкнутый контур. Такой контур в цепи есть, он содержит обе лампочки. Поэтому при размыкании цепи лампочки должны некоторое время светиться одинаково, и наблюдаемое запаздывание может быть вызвано другими причинами.

Рис. 5. Размыкание ключа

---

Рассмотрим процессы, происходящие в данной цепи при замыкании и размыкании ключа.

1. Замыкание ключа.

В цепи находится токопроводящий виток. Пусть ток в этом витке течет против часовой стрелки. Тогда магнитное поле будет направлено вверх (рис. 6).

Рис. 6. Направление тока и магнитного поля в витке

Таким образом, виток оказывается в пространстве собственного магнитного поля. При возрастании тока виток окажется в пространстве изменяющегося магнитного поля собственного тока. Если ток возрастает, то созданный этим током магнитный поток также возрастает. Как известно, при возрастании магнитного потока, пронизывающего плоскость контура, в этом контуре возникает электродвижущая сила индукции и, как следствие, индукционный ток. По правилу Ленца, этот ток будет направлен таким образом, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению магнитного потока, пронизывающего плоскость контура.

То есть для рассматриваемого на рис. 6 витка индукционный ток должен быть направлен по часовой стрелке (рис. 7), тем самым препятствуя нарастанию собственного тока витка. Следовательно, при замыкании ключа ток в цепи возрастает не мгновенно благодаря тому, что в этой цепи возникает тормозящий индукционный ток, направленный в противоположную сторону.

Рис. 7. Направление индукционного тока

2. Размыкание ключа

При размыкании ключа ток в цепи уменьшается, что приводит к уменьшению магнитного потока сквозь плоскость витка. Уменьшение магнитного потока приводит к появлению ЭДС индукции и индукционного тока. В этом случае индукционный ток направлен в ту же сторону, что и собственный ток витка. Это приводит к замедлению убывания собственного тока.

Вывод: при изменении тока в проводнике возникает электромагнитная индукция в этом же проводнике, что порождает индукционный ток, направленный таким образом, чтобы препятствовать любому изменению собственного тока в проводнике (рис. 8). В этом заключается суть явления самоиндукции. Самоиндукция – это частный случай электромагнитной индукции.

Рис. 8. Момент включения и выключения цепи

Формула для нахождения магнитной индукции прямого проводника с током:

где  – магнитная индукция;  – магнитная постоянная;

 – сила тока;  – расстояние от проводника до точки.

Поток магнитной индукции через площадку равен:

где  – площадь поверхности, которая пронизывается магнитным потоком.

Таким образом, поток магнитной индукции пропорционален величине тока в проводнике.

Для катушки, в которой  – число витков, а  – длина, индукция магнитного поля определяется следующим соотношением:

Магнитный поток, созданный катушкой с числом витков N, равен:

Подставив в данное выражение формулу индукции магнитного поля, получаем:

Отношение числа витков к длине катушки обозначим числом :

Получаем окончательное выражение для магнитного потока:

Из полученного соотношения видно, что значение потока зависит от величины тока и от геометрии катушки (радиус, длина, число витков). Величина, равная  , называется индуктивностью:

Единицей измерения индуктивности является генри:

Следовательно, поток магнитной индукции, вызванный током в катушке, равен:

С учетом формулы для ЭДС индукции , получаем, что ЭДС самоиндукции равна произведению скорости изменения тока на индуктивность, взятому со знаком «–»:

Самоиндукция – это явление возникновения электромагнитной индукции в проводнике при изменении силы тока, протекающего сквозь этот проводник.

Электродвижущая сила самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока, протекающего сквозь проводник, взятой со знаком минус. Коэффициент пропорциональности называется индуктивностью, которая зависит от геометрических параметров проводника.

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.

С явлением самоиндукции человек сталкивается ежедневно. Каждый раз, включая или выключая свет, мы тем самым замыкаем или размыкаем цепь, при этом возбуждая индукционные токи. Иногда эти токи могут достигать таких больших величин, что внутри выключателя проскакивает искра, которую мы можем увидеть.

 

Список литературы

1. Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2010.
2. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2005.
3. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И., Физика 11. – М.: Мнемозина.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал Myshared.ru (Источник).
2. Интернет-портал Physics.ru (Источник).
3. Интернет-портал Festival.1september.ru (Источник).

 

Домашнее задание

1. Вопросы в конце параграфа 15 (стр. 45) – Мякишев Г.Я. Физика 11 (см. список рекомендованной литературы)
2. Индуктивность какого проводника равна 1 Генри?

САМОИНДУКЦИЯ — это… Что такое САМОИНДУКЦИЯ?

самоиндукция — самоиндукция …   Орфографический словарь-справочник

Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре [1]при изменении протекающего через контур тока. При изменении тока в контуре пропорционально меняется[2] и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром[3]. Изменение… …   Википедия

САМОИНДУКЦИЯ — возникновение эдс индукции в проводящем контуре при изменении в нём силы тока; частный случаи электромагнитной индукции. При изменении тока в контуре меняется поток магн. индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, в результате чего в …   Физическая энциклопедия

САМОИНДУКЦИЯ — возбуждение электродвижущей силы индукции (эдс) в электрической цепи при изменении электрического тока в этой цепи; частный случай электромагнитной индукции. Электродвижущая сила самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока;… …   Большой Энциклопедический словарь

САМОИНДУКЦИЯ — САМОИНДУКЦИЯ, самоиндукции, жен. (физ.). 1. только ед. Явление, состоящее в том, что когда в проводнике изменяется ток, то в нем появляется электродвижущая сила, препятствующая этому изменению. Катушка самоиндукции. 2. Прибор, обладающий… …   Толковый словарь Ушакова

САМОИНДУКЦИЯ — наведение электродвижущей силы в проводах, а также в обмотках электр. машин, трансформаторов, аппаратов и приборов при изменении величины или направления протекающего по ним электр. тока. Протекающий по проводам и обмоткам ток создает вокруг них… …   Технический железнодорожный словарь

Самоиндукция — электромагнитная индукция, вызванная изменением сцепляющегося с контуром магнитного потока, обусловленного электрическим током в этом контуре… Источник: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА . ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ. ГОСТ Р 52002 2003 (утв.… …   Официальная терминология

самоиндукция — сущ., кол во синонимов: 1 • возбуждение электродвижущей силы (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

самоиндукция — Электромагнитная индукция, вызванная изменением сцепляющегося с контуром магнитного потока, обусловленного электрическим током в этом контуре. [ГОСТ Р 52002 2003] EN self induction electromagnetic induction in a tube of current due to variations… …   Справочник технического переводчика

САМОИНДУКЦИЯ — частный случай электромагнитной индукции (см. (2)), состоящий в возникновении наведённой (индуцированной) ЭДС в цепи и обусловленный изменениями во времени магнитного поля, создаваемого изменяющимся по величине током, протекающим в этой же цепи.… …   Большая политехническая энциклопедия

Самоиндукция — Большая советская энциклопедия

Самоинду́кция

Возникновение эдс индукции в проводящем контуре при изменении в нём силы тока; частный случай индукции электромагнитной (См. Индукция электромагнитная). При изменении тока в контуре меняется поток магнитной индукции (См. Магнитная индукция) через поверхность, ограниченную этим контуром, в результате чего в нём возбуждается эдс — эдс С. Направление эдс С. определяется Ленца правилом, т. е. при увеличении тока в цепи эдс С. препятствует возрастанию тока, а при уменьшении тока — его убыванию. Т. о., С. подобна явлению инерции в механике. Эдс С. e_l пропорциональна скорости изменения силы тока i и индуктивности (См. Индуктивность) L контура: e_l = —L di/dt.

В электрической цепи, содержащей постоянную эдс, при замыкании цепи сила тока за счёт эдс С. устанавливается не мгновенно, а через некоторый промежуток времени (см. Переходные процессы), а при размыкании цепи ток не прекращается мгновенно; возникающая при размыкании цепи эдс С. может во много раз превысить эдс источника. В цепи переменного тока вследствие С. сила тока в катушке, обладающей индуктивностью, отстаёт по фазе от напряжения на концах катушки на π/2 (см. Переменный ток).

Явление С. играет важную роль в электротехнике и радиотехнике. Благодаря С. происходит перезарядка конденсатора, соединённого последовательно с катушкой индуктивности (см. Колебательный контур), в результате в контуре возникают свободные электромагнитные колебания.

Лит.: Калашников С. Г., Электричество, М., 1970 (Общий курс физики, т. 2).

Г. Я. Мякишев.

Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me

---

Значения в других словарях

1. САМОИНДУКЦИЯ — Возникновение эдс индукции в проводящем контуре при изменении в нём силы тока; частный случаи электромагнитной индукции. При изменении тока в контуре меняется поток магн. Физический энциклопедический словарь
2. самоиндукция — самоиндукция ж. Возбуждение электродвижущей силы в проводниках при изменении проходящего по ним тока и возбужденного этим током магнитного потока. Толковый словарь Ефремовой
3. самоиндукция — САМОИНД’УКЦИЯ, самоиндукции, ·жен. (физ.). 1. только ед. Явление, состоящее в том, что когда в проводнике изменяется ток, то в нем появляется электродвижущая сила, препятствующая этому изменению. Катушка самоиндукции. 2. Прибор, обладающий индуктивностью. Толковый словарь Ушакова
4. самоиндукция — сущ., кол-во синонимов: 1 возбуждение электродвижущей силы 1 Словарь синонимов русского языка
5. самоиндукция — орф. самоиндукция, -и Орфографический словарь Лопатина
6. Самоиндукция — Частный случай явления индукции токов (см. Индукция), а именно индукция тока в проводнике, вызываемая изменением силы тока, протекающего по этому проводнику. Это явление было замечено Фарадеем в 1834… Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
7. самоиндукция — Сам/о/инду́к/ци/я [й/а]. Морфемно-орфографический словарь
8. САМОИНДУКЦИЯ — САМОИНДУКЦИЯ — возбуждение электродвижущей силы индукции (эдс) в электрической цепи при изменении электрического тока в этой цепи; частный случай электромагнитной индукции. Большой энциклопедический словарь
9. самоиндукция — -и, ж. физ. Возбуждение электродвижущей силы индукции в электрической цепи при изменении в ней силы тока. Малый академический словарь
10. самоиндукция — САМОИНДУКЦИЯ -и; ж. Физ. Возбуждение электродвижущей силы индукции в электрической цепи при изменении в ней силы тока. Электродвижущая сила самоиндукции. Толковый словарь Кузнецова
11. самоиндукция — Самоиндукция, самоиндукции, самоиндукции, самоиндукций, самоиндукции, самоиндукциям, самоиндукцию, самоиндукции, самоиндукцией, самоиндукциею, самоиндукциями, самоиндукции, самоиндукциях Грамматический словарь Зализняка

ЭДС самоиндукции — это… Что такое ЭДС самоиндукции?



ЭДС самоиндукции

Самоиндукция — явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока.

При изменении тока в контуре меняется поток магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, изменение потока магнитной индукции приводит к возбуждению ЭДС самоиндукции. Направление ЭДС оказывается таким, что при увеличении тока в цепи эдс препятствует возрастанию тока, а при уменьшении тока — убыванию.

Величина ЭДС пропорциональна скорости изменения силы тока I и индуктивности контура L:

.

За счёт явления самоиндукции в электрической цепи с источником ЭДС при замыкании цепи ток устанавливается не мгновенно, а через какое-то время. Аналогичные процессы происходят и при размыкании цепи, при этом величина ЭДС самоиндукции может значительно превышать ЭДС источника. Чаще всего в обычной жизни это используется в катушках зажигания автомобилей. Типичное напряжение самоиндукции при напряжении питающей батареи 12В составляет 7-25кВ.

Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое «ЭДС самоиндукции» в других словарях:

• эдс самоиндукции — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN self induced emfFaraday voltageinductance voltageself induction… …   Справочник технического переводчика

• Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре [1]при изменении протекающего через контур тока. При изменении тока в контуре пропорционально меняется[2] и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром[3]. Изменение… …   Википедия

• ИНДУКТИВНОСТЬ — (от лат. inductio наведение, побуждение), величина, характеризующая магн. св ва электрич. цепи. Ток, текущий в проводящем контуре, создаёт в окружающем пр ве магн. поле, причём магнитный поток Ф, пронизывающий контур (сцепленный с ним), прямо… …   Физическая энциклопедия

• реактивная мощность — Величина, равная при синусоидальных электрическом токе и электрическом напряжении произведению действующего значения напряжения на действующее значение тока и на синус сдвига фаз между напряжением и током двухполюсника. [ГОСТ Р 52002 2003]… …   Справочник технического переводчика

• ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ — раздел физики, охватывающий знания о статическом электричестве, электрических токах и магнитных явлениях. ЭЛЕКТРОСТАТИКА В электростатике рассматриваются явления, связанные с покоящимися электрическими зарядами. Наличие сил, действующих между… …   Энциклопедия Кольера

• электрический трансформатор — электрический машина, не имеющая подвижных частей и преобразующая переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. В простейшем случае состоит из магнитопровода (сердечника) и расположенных на нём двух обмоток  первичной и… …   Энциклопедический словарь

• Импульсный стабилизатор напряжения — Импульсный стабилизатор напряжения  это стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент работает в ключевом режиме[1], то есть большую часть времени он находится либо в режиме отсечки, когда его сопротивление максимально, либо в… …   Википедия

• Катушка индуктивности — У этого термина существуют и другие значения, см. Катушка (значения). Катушка индуктивности (дроссель) на материнской плате компьютера …   Википедия

• Индуктивность — Размерность L2MT−2I−2 Единицы измерения СИ Гн СГС …   Википедия

• Диод — У этого термина существуют и другие значения, см. Диод (значения). Четыре диода и диодный мост. Диод (от др. греч …   Википедия

Объясните пожалуйста простыми словами. Что такое индукция? Что такое электро-магнитная индукция? Что такое самоиндукция?

Существует электромагнитное поле — это единая и неделимая составляющая. Подробнее: 1. Вокруг каждого проводника с током возникает магнитное поле. Если ток постоянный, то и магнитное поле постоянное и никак себя не проявляет. 2. Если есть разность потенциалов (напряжение) , то между разными потенциалами возникает электрическое поле. Если напряжение постоянное, то и это поле постоянное и никак себя не проявляет. Вернемся к 1. Если ток переменный, то вокруг проводника магнитное поле тоже будет переменным. Если в переменное поле поместить проводник, то на его концах под воздействием возникнет разность потенциалов (переменная) . Это и есть индукция. Вернемся к 2. Поскольку разность потенциалов переменная, то возникает переменное электрическое поле. Но если рассматривать такой проводник как большой конденсатор, то под воздействием переменного электрического поля на обкладках конденсатора возникнет движение электрических зарядов (т. е. электрический ток) . А вокруг проводника с током опять возникнет переменное магнитное поле. 3. Так они и будут преобразовываться одно в другое (в противофазе — максимум электрического поля — минимум магнитного и наоборот) . Это будет единое электромагнитное поле и явление это называется электромагнитной индукцией.

прелдставь ветер. . он может создать разность давления в квартире с окнами по обоим сторонам дома так вот — выходит что ветер синдуцировал появление ветра в квартире))

Электромагнитная индукция это явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре, находящимся в переменном магнитном поле. А самоиндукция явления возникновения ЭДС при изменении тока в цепи, причём эта ЭДС препятствует изменению. Википедия это единственный источник информации? Открой школьный учебник физики, там написано так, что и дурак поймёт.

самое простое объяснение в учебнике средней школы, дальнейшее упрощение непродуктивно.

Индукция — в общем случае можно перевести как наведение. В зависимости от области применения это слово может иметь разные значения. Электромагнитная индукция, это возникновение тока в проводнике под воздействием изменяющегося магнитного поля. Грубо говоря, если в проводящий контур засунуть магнит, в этом контуре появится ток и сила тока (ЭДС индукции) будет прямо пропорциональна скорости изменения потока магнитной индукции, т. е. грубо говоря чем бысрее вы будете засовывать магнит в контур (или высовывать его из контура) , тем больший ток пойдёт по контуру. Самоиндукция — это индукция, возникающая под действием изменяющегося магнитного поля, образованного изменяющимся электрическим полем самого проводника с током. Допустим, у вас есть катушка. Вы подаёте на эту катушку переменное напряжение, в ней возникает переменный ток, этот ток порождает переменное магнитное поле, которое вновь индуцируется на тот же проводник с током, создавая ЭДС самоиндукции, препятствующую изменению тока в этом проводнике.

способ передачи энергии