--> § 15. Ñàìîèíäóêöèÿ. Èíäóêòèâíîñòü. Ôèçèêà 11 êëàññ. Ìÿêèøåâ Èíòåðàêòèâíûå óïðàæíåíèÿ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 

 

 

Ãëàâíàÿ >> Ôèçèêà 11 êëàññ. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 2. Ýëåêòðîìàãíèòíàÿ èíäóêöèÿ

 


ÃÄÇ Ôèçèêà 11 Ìÿêèøåâ

§ 15. Ñàìîèíäóêöèÿ. Èíäóêòèâíîñòü

ßâëåíèå ñàìîèíäóêöèè

Ñàìîèíäóêöèÿ. Åñëè ïî êàòóøêå èäåò ïåðåìåííûé òîê, òî ìàãíèòíûé ïîòîê, ïðîíèçûâàþùèé êàòóøêó, ìåíÿåòñÿ. Ïîýòîìó â òîì æå ñàìîì ïðîâîäíèêå, ïî êîòîðîìó èäåò ïåðåìåííûé òîê, âîçíèêàåò ÝÄÑ èíäóêöèè. Ýòî ÿâëåíèå íàçûâàþò ñàìîèíäóêöèåé.

Ïðè ñàìîèíäóêöèè ïðîâîäÿùèé êîíòóð âûïîëíÿåò äâîéíóþ ðîëü: ïåðåìåííûé òîê â ïðîâîäíèêå âûçûâàåò ïîÿâëåíèå ìàãíèòíîãî ïîòîêà ÷åðåç ïîâåðõíîñòü, îãðàíè÷åííóþ êîíòóðîì. À òàê êàê ìàãíèòíûé ïîòîê èçìåíÿåòñÿ ñî âðåìåíåì, òî ïîÿâëÿåòñÿ ÝÄÑ èíäóêöèè . Ïî ïðàâèëó Ëåíöà â ìîìåíò íàðàñòàíèÿ òîêà íàïðÿæåííîñòü âèõðåâîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ íàïðàâëåíà ïðîòèâ òîêà. Ñëåäîâàòåëüíî, â ýòîò ìîìåíò âèõðåâîå ïîëå ïðåïÿòñòâóåò íàðàñòàíèþ òîêà. Íàîáîðîò, â ìîìåíò óìåíüøåíèÿ òîêà âèõðåâîå ïîëå ïîääåðæèâàåò åãî.

ßâëåíèå ñàìîèíäóêöèè ìîæíî íàáëþäàòü â ïðîñòûõ îïûòàõ. Íà ðèñóíêå 2.13 ïîêàçàíà ñõåìà ïàðàëëåëüíîãî ñîåäèíåíèÿ äâóõ îäèíàêîâûõ ëàìï. Îäíó èç íèõ ïîäêëþ÷àþò ê èñòî÷íèêó ÷åðåç ðåçèñòîð R, à äðóãóþ — ïîñëåäîâàòåëüíî ñ êàòóøêîé L, ñíàáæåííîé æåëåçíûì ñåðäå÷íèêîì.

Ïðè çàìûêàíèè êëþ÷à ïåðâàÿ ëàìïà âñïûõèâàåò ïðàêòè÷åñêè ñðàçó, à âòîðàÿ — ñ çàìåòíûì çàïîçäàíèåì. ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè â öåïè ýòîé ëàìïû âåëèêà, è ñèëà òîêà íå ñðàçó äîñòèãàåò ñâîåãî ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ (ðèñ. 2.14).

Ïîÿâëåíèå ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè ïðè ðàçìûêàíèè ìîæíî íàáëþäàòü â îïûòå ñ öåïüþ, ñõåìàòè÷åñêè ïîêàçàííîé íà ðèñóíêå 2.15. Ïðè ðàçìûêàíèè êëþ÷à â êàòóøêå L âîçíèêàåò ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè, ïîääåðæèâàþùàÿ ïåðâîíà÷àëüíûé òîê.  ðåçóëüòàòå â ìîìåíò ðàçìûêàíèÿ ÷åðåç ãàëüâàíîìåòð èäåò òîê (öâåòíàÿ ñòðåëêà), íàïðàâëåííûé ïðîòèâ íà÷àëüíîãî òîêà äî ðàçìûêàíèÿ (÷åðíàÿ ñòðåëêà). Ñèëà òîêà ïðè ðàçìûêàíèè öåïè ìîæåò ïðåâûøàòü ñèëó òîêà, ïðîõîäÿùåãî ÷åðåç ãàëüâàíîìåòð ïðè çàìêíóòîì êëþ÷å. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè áîëüøå ÝÄÑ áàòàðåè ýëåìåíòîâ.

ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè â öåïè ýòîé

Èíäóêòèâíîñòü. Ìîäóëü âåêòîðà èíäóêöèè Â ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ñîçäàâàåìîãî òîêîì, ïðîïîðöèîíàëåí ñèëå òîêà. Òàê êàê ìàãíèòíûé ïîòîê Ô ïðîïîðöèîíàëåí Â, òî Ô ~ Â~ I.

Ìîæíî, ñëåäîâàòåëüíî, óòâåðæäàòü, ÷òî

Ô = LI,                     (2.7)

ãäå L — êîýôôèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè ìåæäó òîêîì â ïðîâîäÿùåì êîíòóðå è ìàãíèòíûì ïîòîêîì. Âåëè÷èíó L íàçûâàþò èíäóêòèâíîñòüþ êîíòóðà, èëè åãî êîýôôèöèåíòîì ñàìîèíäóêöèè.

Èñïîëüçóÿ çàêîí ýëåêòðîìàãíèòíîé èíäóêöèè è âûðàæåíèå (2.7), ïîëó÷àåì ðàâåíñòâî

çàêîí ýëåêòðîìàãíèòíîé èíäóêöèè

åñëè ñ÷èòàòü, ÷òî ôîðìà êîíòóðà îñòàåòñÿ íåèçìåííîé è ïîòîê ìåíÿåòñÿ òîëüêî çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ ñèëû òîêà.

Èç ôîðìóëû (2.8) ñëåäóåò, ÷òî èíäóêòèâíîñòü — ýòî ôèçè÷åñêàÿ âåëè÷èíà, ÷èñëåííî ðàâíàÿ ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè, âîçíèêàþùåé â êîíòóðå ïðè èçìåíåíèè ñèëû òîêà â íåì íà 1 À çà 1 ñ.

Èíäóêòèâíîñòü, ïîäîáíî ýëåêòðîåìêîñòè, çàâèñèò îò ãåîìåòðè÷åñêèõ ôàêòîðîâ: ðàçìåðîâ ïðîâîäíèêà è åãî ôîðìû, íî íå çàâèñèò íåïîñðåäñòâåííî îò ñèëû òîêà â ïðîâîäíèêå. Êðîìå ãåîìåòðèè ïðîâîäíèêà, èíäóêòèâíîñòü çàâèñèò îò ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ ñðåäû, â êîòîðîé íàõîäèòñÿ ïðîâîäíèê.

Î÷åâèäíî, ÷òî èíäóêòèâíîñòü îäíîãî ïðîâîëî÷íîãî âèòêà ìåíüøå, ÷åì ó êàòóøêè (ñîëåíîèäà), ñîñòîÿùåé èç N òàêèõ æå âèòêîâ, òàê êàê ìàãíèòíûé ïîòîê êàòóøêè óâåëè÷èâàåòñÿ â À ðàç.

Åäèíèöó èíäóêòèâíîñòè â ÑÈ íàçûâàþò ãåíðè (îáîçíà÷àåòñÿ Ãí). Èíäóêòèâíîñòü ïðîâîäíèêà ðàâíà 1 Ãí, åñëè â íåì ïðè ðàâíîìåðíîì èçìåíåíèè ñèëû òîêà íà 1 À çà 1 ñ âîçíèêàåò ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè 1 Â:

ãåíðè

Àíàëîãèÿ ìåæäó ñàìîèíäóêöèåé è èíåðöèåé. ßâëåíèå ñàìîèíäóêöèè ïîäîáíî ÿâëåíèþ èíåðöèè â ìåõàíèêå. Òàê, èíåðöèÿ ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ïîä äåéñòâèåì ñèëû òåëî íå ìãíîâåííî ïðèîáðåòàåò îïðåäåëåííóþ ñêîðîñòü, à ïîñòåïåííî. Òåëî íåëüçÿ ìãíîâåííî çàòîðìîçèòü, êàê áû âåëèêà íè áûëà òîðìîçÿùàÿ ñèëà. Òî÷íî òàê æå çà ñ÷åò ñàìîèíäóêöèè ïðè çàìûêàíèè öåïè ñèëà òîêà íå ñðàçó ïðèîáðåòàåò îïðåäåëåííîå çíà÷åíèå, à íàðàñòàåò ïîñòåïåííî. Âûêëþ÷àÿ èñòî÷íèê, ìû íå ïðåêðàùàåì òîê ñðàçó. Ñàìîèíäóêöèÿ ïîääåðæèâàåò åãî íåêîòîðîå âðåìÿ, íåñìîòðÿ íà ñîïðîòèâëåíèå öåïè.

ßâëåíèå ñàìîèíäóêöèè âûïîëíÿåò î÷åíü âàæíóþ ðîëü â ýëåêòðîòåõíèêå è ðàäèîòåõíèêå. Èíäóêòèâíîñòü öåïè îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ïðîõîæäåíèå ïî öåïè ïåðåìåííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà. Ïîäðîáíî îá ýòîì áóäåò ðàññêàçàíî â ãëàâå 4.


Ïðè èçìåíåíèè ñèëû òîêà â ïðîâîäíèêå â íåì âîçíèêàåò âèõðåâîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå. Ýòî ïîëå òîðìîçèò ýëåêòðîíû ïðè âîçðàñòàíèè ñèëû òîêà è óñêîðÿåò ïðè óáûâàíèè.


Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó

1. ×òî íàçûâàþò ñàìîèíäóêöèåé?

2. Êàê íàïðàâëåíû ïî îòíîøåíèþ ê òîêó ëèíèè íàïðÿæåííîñòè âèõðåâîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â ïðîâîäíèêå ïðè óâåëè÷åíèè è óìåíüøåíèè ñèëû òîêà? 3. ×òî íàçûâàþò èíäóêòèâíîñòüþ ïðîâîäíèêà?

4. ×òî ïðèíèìàþò çà åäèíèöó èíäóêòèâíîñòè â ÑÈ?

5. ×åìó ðàâíà ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè?

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->