Indukcyjność, Lub współczynnik samoindukcji(od łac. indykacja- prowadzenie, wzbudzenie) - to parametr obwodu elektrycznego określający samoindukcyjną siłę emf, która indukuje się w obwodzie w wyniku zmiany przepływającego przez niego prądu i/lub jego odkształcenia.
Termin „indukcyjność” odnosi się również do cewki samoindukcyjnej, która określa właściwości indukcyjne obwodu.
Samoindukcja- powstawanie indukowanego emf w obwodzie przewodzącym, gdy zmienia się w nim siła prądu. Samoindukcję odkrył w 1832 roku amerykański naukowiec J. Henry. Niezależnie od niego zjawisko to odkrył M. Faradaya w 1835 roku.
Indukowany emf powstaje, gdy zmienia się strumień magnetyczny. Jeśli ta zmiana jest spowodowana własnym prądem, wówczas mówią o samoindukowanym emf:
Gdzie L- indukcyjność obwodu lub jego współczynnik samoindukcji.
Indukcyjność, podobnie jak pojemność elektryczna, zależy od geometrii przewodnika – jego wielkości i kształtu, ale nie jest zależna od natężenia prądu w przewodniku. Zatem indukcyjność prostego drutu jest znacznie mniejsza niż indukcyjność tego samego drutu zwiniętego.
Z obliczeń wynika, że indukcyjność opisanego powyżej elektromagnesu w powietrzu oblicza się ze wzoru:
.
Gdzie μ 0 — stała magnetyczna, N- liczba zwojów elektromagnesu, l— długość elektromagnesu, S- powierzchnia przekroju.
Indukcyjność zależy również od właściwości magnetycznych ośrodka, w którym znajduje się przewodnik, a mianowicie od jego przenikalności magnetycznej, którą określa się za pomocą wzoru:
Gdzie L 0 - indukcyjność obwodu w próżni, L- indukcyjność obwodu w jednorodnej substancji wypełniającej pole magnetyczne.
Jednostką indukcyjności w układzie SI jest: Henz(H): 1 H = 1 V s/A.
Prądy zamykające i otwierające.
Każdorazowe załączenie i wyłączenie prądu w obwodzie, tzw prądy dodatkowe samoindukcja (prądy dodatkowe domknięcia I erozja), które powstają w obwodzie na skutek zjawiska samoindukcji i które zgodnie z regułą Lenza zapobiegają wzrostowi lub spadkowi prądu w obwodzie.
Powyższy rysunek przedstawia schemat podłączenia 2 identycznych lamp. Jeden z nich jest podłączony do źródła poprzez rezystor R, a drugi jest połączony szeregowo z cewką L z żelaznym rdzeniem. Gdy obwód jest zamknięty, pierwsza lampka miga niemal natychmiast, a druga ze znacznym opóźnieniem. Wynika to z faktu, że emf samoindukcji w obwodzie tej lampy jest duży, a natężenie prądu nie osiąga od razu maksymalnej wartości.
Gdy klucz w cewce jest otwarty L Powstaje samoindukowany emf, który utrzymuje prąd początkowy.
W rezultacie w momencie otwarcia przez galwanometr przepływa prąd (jasna strzałka), który jest skierowany przeciwnie do prądu początkowego przed otwarciem (czarna strzałka). W tym przypadku pole elektromagnetyczne samoindukcji może być znacznie większe niż pole elektromagnetyczne baterii elementów, co przejawi się w tym, że dodatkowy prąd otwierania znacznie przekroczy prąd stacjonarny, gdy przełącznik jest zamknięty.
Indukcyjność charakteryzuje bezwładność obwodu w stosunku do zmian prądu w nim płynącego i można ją uznać za elektrodynamiczny analogię masy ciała w mechanice, która jest miarą bezwładności ciała. W tym przypadku prąd I odgrywa rolę prędkości ciała.
Do tej pory rozważaliśmy zmianę pola magnetycznego, nie zwracając uwagi na jego źródło. W praktyce pola magnetyczne najczęściej wytwarza się za pomocą różnego rodzaju elektromagnesów, tj. obwody wielozwojowe z prądem.
Możliwe są tutaj dwa przypadki: gdy zmienia się prąd w obwodzie, zmienia się strumień magnetyczny: a ) ten sam obwód ; B ) sąsiedni obwód.
Nazywa się indukowany emf powstający w samym obwodzie Samoindukowane emf i samo zjawisko – samoindukcja.
Jeśli indukowany emf występuje w sąsiednim obwodzie, wówczas mówią o tym zjawisku indukcja wzajemna.
Oczywiste jest, że natura zjawiska jest taka sama, ale stosuje się różne nazwy, aby podkreślić miejsce wystąpienia indukowanego emf.
Zjawisko samoindukcji odkrył amerykański naukowiec J. Henry.
| Henryk Józef(1797–1878) – amerykański fizyk, członek Narodowej Akademii Nauk, jej prezes (1866–1878), prace poświęcone elektromagnetyzmowi. Pierwsi zaprojektowali potężne elektromagnesy w kształcie podkowy (1828), wykorzystując wielowarstwowe zwoje izolowanego drutu (ich nośność sięgała jednej tony), a zasadę indukcji elektromagnetycznej odkryli w 1831 (M. Faradaya jako pierwszy opublikował odkrycie indukcji). . Zbudował silnik elektryczny (1831), odkrył (1832) zjawisko samoindukcji i prądu dodatkowego oraz ustalił przyczyny wpływające na indukcyjność obwodu. Wynalazł przekaźnik elektromagnetyczny. Zbudował telegraf, który działał na terenie Princeton College, a w 1842 roku ustalił oscylacyjny charakter wyładowania kondensatora. |
Zjawisko samoindukcji można zdefiniować następująco.
Prąd I płynący w dowolnym obwodzie wytwarza strumień magnetyczny F przenikający ten sam obwód. Kiedy zmienię I, zmieni się F. W rezultacie w obwodzie zostanie indukowany indukowany emf.
Ponieważ Indukcja magnetyczna W proporcjonalna do prądu I stąd
Gdzie L – współczynnik proporcjonalności, tzw indukcyjność obwodu .
Jeśli w obwodzie nie ma ferromagnesów, to tak
(ponieważ 
).
Indukcyjność pętli L zależy od geometrii obwodu, liczby zwojów i obszaru zwoju obwodu.
Jednostka indukcyjności w układzie SI to indukcyjność obwodu, w którym podczas przepływu prądu występuje całkowity strumień. Jednostka ta nazywa się Henry (Gn).
Wymiar indukcyjności:
Obliczmy indukcyjność elektromagnesu L . Jeśli długość elektromagnesu l znacznie większa niż jej średnica D ( ) , wówczas można do niego zastosować wzory na nieskończenie długi solenoid. Następnie
Tutaj N - Liczba tur. Przepływaj przez każdy z zakrętów
Połączenie strumieniowe
Ale wiemy, skąd bierze się indukcyjność elektromagnesu
Gdzie N
– liczba zwojów na jednostkę długości, tj. 
oznacza objętość solenoidu
| , | (5.1.1) |
Z tego wzoru można znaleźć wymiar stałej magnetycznej:
Kiedy prąd zmienia się w obwodzie, powstaje samoindukcyjny emf równy:
| , | (5.1.2) |
Znak minus w tym wzorze wynika z reguły Lenza.
Zjawisko samoindukcji odgrywa ważną rolę w elektrotechnice i radiu. Jak zobaczymy później, na skutek samoindukcji kondensator połączony szeregowo z cewką indukcyjną jest ładowany, w wyniku czego powstaje taki L.C.-powstają oscylacje elektromagnetyczne łańcucha (obwodu oscylacyjnego).
SAMOINDUKCJA
Każdy przewodnik, przez który przepływa prąd. prąd płynie we własnym polu magnetycznym.
Kiedy zmienia się natężenie prądu w przewodniku, zmienia się pole m, tj. strumień magnetyczny wytworzony przez ten prąd zmienia się. Zmiana strumienia magnetycznego prowadzi do powstania wiru elektrycznego. pola i w obwodzie pojawia się indukowany emf. 
Zjawisko to nazywa się samoindukcją.
Samoindukcja to zjawisko występowania indukowanego pola elektromagnetycznego w elektryczności. obwodu w wyniku zmian natężenia prądu.
Powstały emf nazywa się Samoindukowane emf
Zamknięcie obwodu 
W przypadku zwarcia w instalacji elektrycznej obwodzie wzrasta prąd, co powoduje wzrost strumienia magnetycznego w cewce i powstaje wir elektryczny. pole skierowane pod prąd, tj. W cewce powstaje emf samoindukcyjny, który zapobiega wzrostowi prądu w obwodzie (pole wirowe hamuje elektrony).
W rezultacie L1 zapala się później, niż L2.
Otwarty obwód 
Po otwarciu obwodu elektrycznego prąd maleje, następuje zmniejszenie strumienia w cewce i pojawia się wirowe pole elektryczne, skierowane jak prąd (starający się utrzymać tę samą siłę prądu), tj. W cewce powstaje samoindukowany emf, utrzymujący prąd w obwodzie.
W rezultacie L po wyłączeniu miga jasno.
Wniosek
w elektrotechnice zjawisko samoindukcji objawia się przy zamykaniu obwodu (prąd elektryczny stopniowo wzrasta) i przy otwieraniu obwodu (prąd elektryczny nie zanika natychmiast).
Od czego zależy samoindukowany emf?
E-mail prąd wytwarza własne pole magnetyczne. Strumień magnetyczny przez obwód jest proporcjonalny do indukcji pola magnetycznego (Ф ~ B), indukcja jest proporcjonalna do natężenia prądu w przewodniku
(B ~ I), dlatego strumień magnetyczny jest proporcjonalny do natężenia prądu (Ф ~ I).
Sem samoindukcji zależy od szybkości zmian prądu w prądzie elektrycznym. obwód, z właściwości przewodnika
(rozmiar i kształt) oraz od względnej przenikalności magnetycznej ośrodka, w którym znajduje się przewodnik.
Wielkość fizyczna pokazująca zależność siły elektromotorycznej od rozmiaru i kształtu przewodnika oraz od środowiska, w którym przewodnik się znajduje, nazywa się współczynnikiem samoindukcji lub indukcyjnością. 
Indukcyjność - fizyczna. wartość liczbowa równa samoindukcyjnemu emf występującemu w obwodzie, gdy prąd zmienia się o 1 amper w ciągu 1 sekundy.
Indukcyjność można również obliczyć ze wzoru:
gdzie Ф jest strumieniem magnetycznym w obwodzie, I jest natężeniem prądu w obwodzie.
Jednostki indukcyjności w układzie SI:
Indukcyjność cewki zależy od:
liczba zwojów, rozmiar i kształt cewki oraz względna przenikalność magnetyczna ośrodka
(możliwy rdzeń).
Samoindukcyjny emf zapobiega wzrostowi prądu, gdy obwód jest włączony, i zmniejszeniu prądu, gdy obwód jest otwarty.
Wokół przewodnika, w którym płynie prąd, znajduje się pole magnetyczne posiadające energię.
Skąd to pochodzi? Źródło prądu zawarte w elektryce łańcuch ma rezerwę energii.
W momencie zamknięcia elektrycznego. Obwód źródła prądu zużywa część swojej energii, aby przezwyciężyć efekt powstającego samoindukcyjnego pola elektromagnetycznego. Ta część energii, zwana energią własną prądu, jest wykorzystywana do tworzenia pola magnetycznego.
Energia pola magnetycznego wynosi własną energię prądu.
Energia własna prądu jest liczbowo równa pracy, jaką źródło prądu musi wykonać, aby pokonać siłę samoindukcji i wytworzyć prąd w obwodzie.
Energia pola magnetycznego wytworzonego przez prąd jest wprost proporcjonalna do kwadratu prądu.
Gdzie ucieka energia pola magnetycznego po ustaniu prądu? - wyróżnia się (w przypadku otwarcia obwodu o wystarczająco dużym prądzie może wystąpić iskra lub łuk)
PYTANIA DO PRACY TESTOWEJ
na temat „Indukcja elektromagnetyczna”
|
1. Wymień 6 sposobów uzyskania prądu indukcyjnego. |
Indukcyjność
Indukcyjność
Aktualny I, płynąc w zamkniętej pętli, wytwarza wokół siebie pole magnetyczne B .
F ~ I.
gdzie jest współczynnikiem proporcjonalności L zwany indukcyjność obwodu .
Zjawisko samoindukcji
Kiedy prąd się zmienia I pole magnetyczne powoduje zmiany w obwodzie. W rezultacie w obwodzie indukowany jest emf.
Proces ten nazywa się samoindukcja .
W układzie SI indukcyjność mierzy się w henrach: [ L] = Gn = Vb/A = Vs/A.
Zjawisko samoindukcji
E.m.f. indukcja E I wytworzonego przez zewnętrzne pole magnetyczne.
E.m.f. samoindukcja E S powstaje, gdy zmienia się jego własne pole magnetyczne.
Ogólnie rzecz biorąc, indukcyjność pętli L zależy od
1) geometryczny kształt konturu i jego wymiary,
2) przenikalność magnetyczna ośrodka, w którym znajduje się obwód.
W elektrostatyce analogiem indukcyjności jest pojemność elektryczna Z pojedynczy przewodnik, który zależy od kształtu, rozmiaru, stałej dielektrycznej ε środowisko.
L = stała, jeśli przenikalność magnetyczna μ środowisko i wymiary geometryczne konturu są stałe.
Prawo Faradaya dotyczące samoindukcji
Znak minus w prawie Faradaya, zgodnie z regułą Lenza, oznacza, że obecność indukcyjności L powoduje wolniejszą zmianę prądu I w obwodzie.
Jeśli prąd I wzrasta zatem dI/dt> 0 i odpowiednio E S < 0, т.е. ток самоиндукции JEST skierowany w stronę prądu I
Jeśli prąd I wzrasta zatem dI/dt> 0 i odpowiednio E S < 0, т.е. ток самоиндукции JEST skierowany w stronę prądu Iźródła zewnętrznego i spowalnia jego wzrost.
Jeśli prąd I wtedy maleje dI/dt< 0 и, соответственно, ES> 0, tj. prąd samoindukcyjny JEST ma ten sam kierunek co prąd malejący Iźródła zewnętrznego i spowalnia jego spadek.
^ Prawo Faradaya dotyczące samoindukcji
Jeśli obwód ma określoną indukcyjność L, a następnie jakakolwiek zmiana prądu I im bardziej zwalnia, tym bardziej L kontur, tj. obwód ma bezwładność elektryczna .
Indukcyjność elektromagnesu
Indukcyjność L zależy tylko od wymiarów geometrycznych obwodu i przenikalności magnetycznej μ środowisko.
ФN– strumień indukcji magnetycznej przez N zakręty,
F = B.S.- strumień magnetyczny przez podkładkę S, ograniczone do jednej tury.
Indukcyjność elektromagnesu
Pole elektromagnetyczne:
l– długość elektrozaworu,
N = N/ l– liczba zwojów na jednostkę długości elektromagnesu.
(2) (1):
Zgodnie z regułą Lenza, podczas włączania i wyłączania prądu w obwodzie zawierającym indukcyjność L, pojawia się prąd samoindukcyjny JEST, który jest skierowany tak, aby zapobiec zmianie prądu I w łańcuchu.
Dodatkowe prądy
Klucz DO w ciąży 1 :
Klucz DO w ciąży 2 (obwód otwarty):
Powstaje E S i prąd przez to wywołany
Dodatkowe prądy
stała tzw czas relaksu – czas, w którym aktualna siła I maleje w mi raz.
Więcej L, więcej τ , a im wolniej prąd maleje I.
Dodatkowe prądy
Na zamknięcie obwodu oprócz zewnętrznego emf. Powstaje EEM. samoindukcja E S.
Dodatkowe prądy
W momencie zamknięcia T= 0 prądu I= 0, zmienna A 0 = – I 0, w odpowiednim czasie T obecna siła I, zmienny A =I – I 0
Dodatkowe prądy
I 0 – prąd stały.
Ustalenie prądu następuje im szybciej, tym mniejsze L obwodu i jego większej rezystancji R
Dodatkowe prądy zamykania i rozłączania
Ze względu na rezystancję baterii R jest zwykle mała, to możemy to założyć R R 0, gdzie
R 0 – rezystancja obwodu bez uwzględnienia rezystancji źródła pola elektromagnetycznego. Prąd stały
R 0 do R.
● Natychmiastowy wzrost rezystancji obwodu od R 0 do R.
Stały prąd był
Na wyłączenie źródła e.m.f.
(otwarty obwód) prąd różni się w zależności od prawa
Wielkość pola elektromagnetycznego samoindukcja
RR>>R 0), następnie E S
Jeżeli obwód zostanie przełączony przy bardzo dużej rezystancji zewnętrznej R na przykład pęka łańcuch ( R>>R 0), następnie E S może stać się ogromny i pomiędzy otwartymi końcami przełącznika utworzy się łuk galwaniczny.
e.m.f. samoindukcja
W obwodzie o dużej indukcyjności E S może być więcej emf. źródło E włączone do obwodu, co może prowadzić do uszkodzenia izolacji i awarii sprzętu.
Dlatego rezystancję należy wprowadzać do obwodu stopniowo, zmniejszając stosunek dI /dt.
Indukcja wzajemna
Strumień magnetyczny wytworzony przez obwód 1 przenika do obwodu 2:
L 21 – współczynnik proporcjonalności.
Jeśli I 1 zmienia się, następnie w obwodzie 2 indukowany jest emf.
Indukcja wzajemna
Podobnie, jeśli zmieni się obwód 2 I 2, wówczas w pierwszym obwodzie zmiana strumienia magnetycznego indukuje emf:
Szanse L 12 = L 21 – indukcyjność wzajemna kontury zależą od
1. kształt geometryczny,
2. rozmiary,
3. wzajemne stanowisko,
4. przenikalność magnetyczna ośrodka μ .
Dla dwóch cewek na wspólnym rdzeniu toroidalnym
N 1, N 2 – liczba zwojów odpowiednio pierwszego i drugiego obwodu,
l– długość rdzenia (toroidu) wzdłuż linii środkowej,
S– część podstawowa.
Transformator - urządzenie składające się z dwóch lub więcej cewek nawiniętych na jeden wspólny rdzeń.
Służy do zwiększania lub zmniejszania napięcia prądu przemiennego:
współczynnik transformacji.
Strukturalnie transformatory są zaprojektowane w taki sposób, że pole magnetyczne jest prawie całkowicie skoncentrowane w rdzeniu.
W większości transformatorów uzwojenie wtórne jest nawinięte na uzwojenie pierwotne.
Autotransformator – transformator składający się z jednego uzwojenia.
Wzmocnienie:
1-2 U dostarczone, 1-3 U REMOVED.
Nachylenie:
1-3 U dostarczone, 1-2 U REMOVED.
Efekt skóry
Kiedy prąd przemienny przepływa przez przewodnik, zmienia się pole magnetyczne wewnątrz przewodnika. W przewodniku wytwarza się zmienne w czasie pole magnetyczne samoindukcyjne prądy wirowe .
Efekt skóry
Płaszczyzny prądów wirowych przechodzą przez oś przewodnika.
Zgodnie z regułą Lenza prądy wirowe zapobiegają zmianom prądu głównego wewnątrz przewodnika i sprzyjają jego zmianom w pobliżu powierzchni.
W przypadku prądu przemiennego rezystancja wewnątrz przewodnika jest większa niż rezystancja na powierzchni R wewnątrz > R na szczycie
Efekt skóry
Gęstość prądu przemiennego nie jest taka sama w całym przekroju:
jmaks na powierzchni, jmin wewnątrz na osi.
Zjawisko to nazywa się efekt skóry .
Konsekwencje efektu skórnego
Prądy RF przepływają przez cienką warstwę powierzchniową, dlatego przewodniki dla nich są puste, a część zewnętrznej powierzchni jest pokryta srebrem.
Aplikacja:
metoda utwardzania powierzchniowego metali, w której podczas nagrzewania prądami o wysokiej częstotliwości (HF) nagrzewana jest tylko warstwa powierzchniowa.
Energia pola magnetycznego. Wolumetryczna gęstość energii pola magnetycznego
Energia pola magnetycznego jest równa pracy wykonanej przez prąd, aby wytworzyć to pole.
Praca pod wpływem zjawisk indukcyjnych
Energia pola magnetycznego
Stanowisko dA wydaje się na zmianę strumienia magnetycznego o kwotę dФ.
Pracuj nad wytworzeniem strumienia magnetycznego F:
Wolumetryczna gęstość energii pola magnetycznego
Znajdziemy ω na przykład elektromagnes
Na tej lekcji dowiemy się, jak i przez kogo odkryto zjawisko samoindukcji, rozważymy doświadczenie, za pomocą którego zademonstrujemy to zjawisko i ustalimy, że samoindukcja jest szczególnym przypadkiem indukcji elektromagnetycznej. Na koniec lekcji wprowadzimy wielkość fizyczną pokazującą zależność siły elektromotorycznej samoindukcyjnej od wielkości i kształtu przewodnika oraz od otoczenia, w którym przewodnik się znajduje, czyli indukcyjności.
Henry wynalazł płaskie cewki z taśmy miedzianej, za pomocą których uzyskał efekty mocy wyraźniejsze niż przy zastosowaniu elektromagnesów drutowych. Naukowiec zauważył, że gdy w obwodzie znajduje się silna cewka, prąd w tym obwodzie osiąga swoją wartość maksymalną znacznie wolniej niż bez cewki.
Ryż. 2. Schemat układu doświadczalnego D. Henry'ego
Na ryc. Na rysunku 2 przedstawiono schemat elektryczny układu doświadczalnego, na podstawie którego można wykazać zjawisko samoindukcji. Obwód elektryczny składa się z dwóch połączonych równolegle żarówek podłączonych za pomocą przełącznika do źródła prądu stałego. Cewka jest połączona szeregowo z jedną z żarówek. Po zamknięciu obwodu widać, że żarówka włączona szeregowo z cewką świeci wolniej niż druga żarówka (rys. 3).
Ryż. 3. Różne żarzenie żarówek w momencie włączenia obwodu
Gdy źródło jest wyłączone, żarówka połączona szeregowo z cewką gaśnie wolniej niż druga żarówka.
Dlaczego światła nie gasną jednocześnie?
Gdy wyłącznik jest zamknięty (rys. 4), na skutek wystąpienia samoindukcyjnego pola elektromagnetycznego, prąd w żarówce wraz z cewką narasta wolniej, przez co żarówka ta zapala się wolniej.
Ryż. 4. Zamknięcie na klucz
Po otwarciu wyłącznika (rys. 5) powstałe samoindukcyjne pole elektromagnetyczne zapobiega spadkowi prądu. Dlatego prąd płynie jeszcze przez jakiś czas. Aby prąd mógł istnieć potrzebny jest obwód zamknięty. W obwodzie jest taki obwód, w którym znajdują się obie żarówki. Dlatego po rozwarciu obwodu żarówki powinny przez jakiś czas świecić tak samo, a obserwowane opóźnienie może mieć inną przyczynę.
Ryż. 5. Otwarcie klucza
Rozważmy procesy zachodzące w tym obwodzie, gdy klucz jest zamykany i otwierany.
1. Zamknięcie na klucz.
W obwodzie znajduje się cewka przewodząca prąd. Niech prąd w tym zakręcie płynie w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Następnie pole magnetyczne zostanie skierowane w górę (ryc. 6).
W ten sposób cewka trafia w przestrzeń własnego pola magnetycznego. W miarę wzrostu prądu cewka znajdzie się w przestrzeni zmieniającego się pola magnetycznego własnego prądu. Jeśli prąd wzrasta, wówczas wzrasta również strumień magnetyczny wytwarzany przez ten prąd. Jak wiadomo, wraz ze wzrostem strumienia magnetycznego przenikającego płaszczyznę obwodu, w tym obwodzie powstaje elektromotoryczna siła indukcji, a w konsekwencji prąd indukcyjny. Zgodnie z regułą Lenza prąd ten będzie skierowany w taki sposób, aby jego pole magnetyczne nie powodowało zmiany strumienia magnetycznego przenikającego przez płaszczyznę obwodu.
Oznacza to, że dla rozważanego na ryc. 6 zwojów, prąd indukcyjny należy skierować w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara (rys. 7), zapobiegając w ten sposób wzrostowi prądu własnego zwoju. W konsekwencji, gdy kluczyk jest zamknięty, prąd w obwodzie nie wzrasta natychmiastowo, ponieważ w tym obwodzie pojawia się prąd indukcyjny hamowania, skierowany w przeciwnym kierunku.
2. Otwarcie klucza
Po otwarciu przełącznika prąd w obwodzie maleje, co prowadzi do zmniejszenia strumienia magnetycznego przez płaszczyznę cewki. Zmniejszenie strumienia magnetycznego prowadzi do pojawienia się indukowanego emf i indukowanego prądu. W tym przypadku indukowany prąd jest kierowany w tym samym kierunku, co prąd własny cewki. Prowadzi to do wolniejszego spadku prądu wewnętrznego.
Wniosek: gdy zmienia się prąd w przewodniku, w tym samym przewodniku następuje indukcja elektromagnetyczna, która generuje prąd indukowany, skierowany w taki sposób, aby zapobiec zmianie jego własnego prądu w przewodniku (rys. 8). Na tym polega istota zjawiska samoindukcji. Samoindukcja jest szczególnym przypadkiem indukcji elektromagnetycznej.
Ryż. 8. Moment załączenia i wyłączenia obwodu
Wzór na znalezienie indukcji magnetycznej prostego przewodnika z prądem:
gdzie jest indukcja magnetyczna; - stała magnetyczna; - aktualna siła; - odległość od przewodnika do punktu.
Strumień indukcji magnetycznej przez ten obszar jest równy:
gdzie jest powierzchnią, przez którą przenika strumień magnetyczny.
Zatem strumień indukcji magnetycznej jest proporcjonalny do wielkości prądu w przewodniku.
Dla cewki, w której jest liczba zwojów, a jest długość, indukcję pola magnetycznego wyznacza się z zależności:
Strumień magnetyczny wytwarzany przez cewkę z liczbą zwojów N, jest równe:
Podstawiając do tego wyrażenia wzór na indukcję pola magnetycznego otrzymujemy:
Stosunek liczby zwojów do długości cewki jest oznaczony liczbą:
Otrzymujemy końcowe wyrażenie na strumień magnetyczny:
Z otrzymanej zależności jasno wynika, że wartość strumienia zależy od wartości prądu oraz od geometrii cewki (promień, długość, liczba zwojów). Wartość równa nazywa się indukcyjnością:
Jednostką indukcyjności jest Henry:
Dlatego strumień indukcji magnetycznej wywołanej prądem w cewce jest równy:
Biorąc pod uwagę wzór na indukowaną siłę emf, stwierdzamy, że samoindukcja emf jest równa iloczynowi szybkości zmian prądu i indukcyjności, przyjętej ze znakiem „-”:
Samoindukcja- jest to zjawisko występowania indukcji elektromagnetycznej w przewodniku, gdy zmienia się natężenie prądu płynącego przez ten przewodnik.
Siła elektromotoryczna samoindukcji jest wprost proporcjonalna do szybkości zmian prądu płynącego przez przewodnik, brane ze znakiem minus. Nazywa się współczynnikiem proporcjonalności indukcyjność, co zależy od parametrów geometrycznych przewodnika.
Przewodnik ma indukcyjność równą 1 H, jeśli przy szybkości zmiany prądu w przewodniku równej 1 A na sekundę powstaje w tym przewodniku samoindukcyjna siła elektromotoryczna równa 1 V.
Ludzie na co dzień spotykają się ze zjawiskiem samoindukcji. Za każdym razem, gdy włączamy lub wyłączamy światło, zamykamy lub otwieramy obwód, wzbudzając w ten sposób prądy indukcyjne. Czasami prądy te mogą osiągnąć tak duże wartości, że wewnątrz wyłącznika przeskakuje iskra, co widzimy.
Bibliografia
- Myakishev G.Ya. Fizyka: Podręcznik. dla 11 klasy ogólne wykształcenie instytucje. - M.: Edukacja, 2010.
- Kasjanow V.A. Fizyka. Klasa 11: Edukacyjna. dla edukacji ogólnej instytucje. - M.: Drop, 2005.
- Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Fizyka 11. - M.: Mnemosyne.
- Portal internetowy Myshared.ru ().
- Portal internetowy Physics.ru ().
- Portal internetowy Festival.1september.ru ().
Praca domowa
- Pytania na końcu akapitu 15 (s. 45) – Myakishev G.Ya. Fizyka 11 (zobacz listę zalecanych lektur)
- Indukcyjność którego przewodnika wynosi 1 Henry?