แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเอง การกระทำและสูตรของมัน ขนาดของการเหนี่ยวนำตนเอง

แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตนเองคืออะไร?

ตามกฎของฟาราเดย์ ℰ เป็น- ถ้า Ф = ลีจากนั้น ℰ เป็น- โดยมีเงื่อนไขว่าความเหนี่ยวนำของวงจรไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างการเปลี่ยนแปลงกระแส (เช่น ขนาดทางเรขาคณิตของวงจรและ คุณสมบัติทางแม่เหล็กสิ่งแวดล้อม) แล้ว

ℰ เป็น = – . (13.2)

จากสูตรนี้จะเห็นได้ว่าถ้าความเหนี่ยวนำของขดลวด ลมีขนาดใหญ่เพียงพอ และเวลาการเปลี่ยนแปลงของกระแสสั้น ดังนั้นค่า ℰ เป็นสามารถเข้าถึงได้ ขนาดใหญ่และเกิน EMF ของแหล่งจ่ายกระแสเมื่อวงจรเปิด นี่คือผลกระทบที่เราสังเกตเห็นในการทดลองที่ 1 อย่างแน่นอน

จากสูตร (13.2) เราสามารถแสดงได้ ล:

ล = – ℰ เป็น/(ด ฉัน/D ที),

เหล่านั้น. ตัวเหนี่ยวนำมีอีกอย่างหนึ่ง ความหมายทางกายภาพ: เป็นตัวเลขเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองที่อัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสผ่านวงจร 1 A ใน 1 วินาที

ผู้อ่าน: แต่แล้วปรากฎว่ามิติของการเหนี่ยวนำ

[ล] = Gn = .

หยุด! ตัดสินใจด้วยตัวเอง: A3, A4, B3–B5, C1, C2

ปัญหา 13.2.ข้อใดคือความเหนี่ยวนำของขดลวดที่มีแกนเหล็ก ถ้าในช่วงเวลา D ที= 0.50 วินาที กระแสไฟฟ้าในวงจรเปลี่ยนจาก ฉัน 1 = = 10.0 A ก่อนหน้า ฉัน 2 = 5.0 A และแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองที่ได้จะมีขนาดเท่ากับ |ℰ เป็น- = 25 โวลต์?

คำตอบ: ล = ℰ เป็น» 2.5 Gn.

หยุด! ตัดสินใจด้วยตัวเอง: A5, A6, B6

ผู้อ่าน: เครื่องหมายลบในสูตร (13.2) มีความหมายว่าอย่างไร?

ข้าว. 13.6

ผู้เขียน: พิจารณาวงจรตัวนำใดๆ ที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน มาเลือกกัน ทิศทางบายพาสรูปร่าง - ตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา (รูปที่ 13.6) เรียกคืน: หากทิศทางของกระแสตรงกับทิศทางบายพาสที่เลือก ความแรงของกระแสจะถือเป็นบวก และหากไม่เป็นเช่นนั้นจะเป็นลบ

การเปลี่ยนแปลงในปัจจุบัน D ฉัน = ฉันแย้ง - ฉันจุดเริ่มต้นยังเป็นปริมาณพีชคณิต (ลบหรือบวก) แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองเป็นงานที่ทำโดยสนามกระแสน้ำวนเมื่อเคลื่อนที่หน่วย ประจุบวกตามแนวเส้นโครงร่าง ตามทิศทางการเคลื่อนที่ของเส้นชั้นความสูง- หากเกิดความตึงเครียด สนามน้ำวนถูกชี้ไปในทิศทางของการเคลื่อนที่ไปตามรูปร่าง จากนั้นงานนี้จะเป็นค่าบวก และหากเป็นไปในทิศทางตรงกันข้าม จะเป็นค่าลบ ดังนั้นเครื่องหมายลบในสูตร (13.2) แสดงว่าค่าของ D ฉันและ ℰ ย่อมมีสัญญาณที่แตกต่างกันอยู่เสมอ

มาแสดงสิ่งนี้ด้วยตัวอย่าง (รูปที่ 13.7):

ก) ฉัน> 0 และ D ฉัน> 0 ซึ่งหมายถึง ℰ เป็น < 0, т.е. ЭДС самоиндукции «включена» навстречу направлению обхода;

ข) ฉัน> 0 และ D ฉัน < 0, значит, ℰเป็น >

วี) ฉัน < 0, а D|ฉัน|> 0 เช่น โมดูลัสปัจจุบันเพิ่มขึ้น และกระแสเองก็กลายเป็นลบมากขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้น D ฉัน < 0, тогда ℰเป็น> 0 เช่น EMF การเหนี่ยวนำตัวเองจะ “เปิด” ไปตามทิศทางบายพาส

ช) ฉัน < 0, а D|ฉัน| < 0, т.е. модуль тока уменьшается, а сам ток становится все «менее отрицательным». Значит, Dฉัน> 0 จากนั้น ℰ เป็น < 0, т.е. ЭДС самоиндукции «включена» навстречу направлению обхода.

หากเกิดปัญหาขึ้น ควรเลือกทิศทางบายพาสโดยให้กระแสไฟฟ้าเป็นบวก

ปัญหา 13.3.ในวงจรตามรูป 13.8, และล 1 = 0.02 ชม. และ ล 2 = 0.005 Gn ณ จุดหนึ่งกระแส ฉัน 1 = 0.1 A และเพิ่มขึ้นที่อัตรา 10 A/s และกระแส ฉัน 2 = 0.2 A และเพิ่มขึ้นที่อัตรา 20 A/s หาแนวต้าน ร.

	ขข้าว. 13.8 วิธีแก้ปัญหา เนื่องจากกระแสทั้งสองเพิ่มขึ้น แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเอง ℰ จึงเกิดขึ้นในขดลวดทั้งสอง เป็น 1
ล 1 = 0.02 ชม ล 2 = 0.005 ชม ฉัน 1 = 0.1 ก ฉัน 2 = 0.2 ค.ศ ฉัน 1/ด ที= 10 A/s D ฉัน 2/ด ที= 20 แอมแปร์/วินาที
ร= ?

และ ℰ เป็น 2 เชื่อมต่อกับกระแสน้ำ ฉัน 1 และ ฉัน 2 (รูปที่ 13.8, ข), ที่ไหน

|ℰ เป็น 1 | - |ℰ เป็น 2 | = .

ให้เราเลือกทิศทางของรอบตามเข็มนาฬิกา (ดูรูปที่ 13.8, ข) และใช้กฎข้อที่สองของ Kirchhoff

–|ℰ เป็น 1 | + |ℰ เป็น 2 | = ฉัน 1 ร-ฉัน 2 ร ,

ร = |ℰ เป็น 2 | – |ℰ เป็น 1 | / (ฉัน 1 - ฉัน 2) = =

1 โอห์ม

คำตอบ: ร = » 1 โอห์ม

หยุด! ตัดสินใจด้วยตัวเอง: B7, B8, C3

ปัญหา 13.4.คอยล์ต้านทาน ร= 20 โอห์มและความเหนี่ยวนำ ล= 0.010 H อยู่ในสนามแม่เหล็กสลับ เมื่อสร้างโดยสนามแห่งนี้ ฟลักซ์แม่เหล็กเพิ่มขึ้น DF = 0.001 Wb กระแสในคอยล์เพิ่มขึ้น D ฉัน = 0.050 A. ประจุที่ไหลผ่านคอยล์ในช่วงเวลานี้มีค่าเท่าใด?

ข้าว. 13.9

การชักนำ |ℰ เป็น- - นอกจากนี้ℰ เป็น“เปิดอยู่” ไปทาง ℰ ฉันเนื่องจากกระแสในวงจรเพิ่มขึ้น (รูปที่ 13.9)

ลองใช้ทิศทางการเคลื่อนที่ของวงจรตามเข็มนาฬิกา จากนั้นตามกฎข้อที่สองของ Kirchhoff เราจะได้:

|ℰ ฉัน| – |ℰ เป็น| = นักลงทุนสัมพันธ์ ,

ฉัน = (|ℰ ฉัน| – |ℰ เป็น|)/ร = .

ค่าใช้จ่าย ถาม, ผ่านขดลวดในเวลา D ทีมีค่าเท่ากัน

ถาม = ฉันดี ที =

คำตอบ: 25 ไมโครซี

หยุด! ตัดสินใจด้วยตัวเอง: B9, B10, C4

ปัญหา 13.5.ขดลวดที่มีความเหนี่ยวนำ ลและ ความต้านทานไฟฟ้า รเชื่อมต่อผ่านคีย์ไปยังแหล่งปัจจุบันด้วย EMF ℰ . ในขณะนี้ ที= 0 กุญแจปิดอยู่ ปัจจุบันเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาอย่างไร? ฉันในวงจรทันทีหลังจากปิดกุญแจ? ผ่าน เวลานานหลังจากปิด? ประเมิน เวลาลักษณะ t เพิ่มกระแสในวงจรดังกล่าว ความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดกระแสสามารถละเลยได้

ข้าว. 13.10

ข้าว. 13.11

ทันทีที่ปิดกุญแจ ฉัน= 0 ดังนั้นเราจึงพิจารณา » ℰ /ล, เช่น. กระแสเพิ่มขึ้นด้วย ความเร็วคงที่ (ฉัน = (ℰ /ล)ที;ข้าว. 13.11)

>> การเหนี่ยวนำตนเอง ตัวเหนี่ยวนำ

§ 15 การชักนำตนเอง ตัวเหนี่ยวนำ

การเหนี่ยวนำตนเอง. หากกระแสสลับไหลผ่านขดลวด ฟลักซ์แม่เหล็กที่ไหลผ่านขดลวดจะเปลี่ยนไป ดังนั้นในตัวนำเดียวกันซึ่งมีกระแสสลับไหลผ่าน แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ- ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การเหนี่ยวนำตนเอง.

ในระหว่างการเหนี่ยวนำตัวเอง วงจรการนำจะดำเนินการ บทบาทสองเท่า: กระแสสลับในตัวนำทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กปรากฏผ่านพื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยวงแหวน และเนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำจึงปรากฏขึ้น ตามกฎของ Lenz เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น ความเข้มข้นของกระแสน้ำวน สนามไฟฟ้ามุ่งต่อต้านกระแส ด้วยเหตุนี้ ในขณะนี้ สนามกระแสน้ำวนจึงป้องกันไม่ให้กระแสเพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้าม ในขณะที่กระแสน้ำลดลง สนามกระแสน้ำวนจะรองรับกระแสน้ำวนนั้น

สามารถสังเกตปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเองได้ใน การทดลองง่ายๆ- รูปที่ 2.13 แสดงวงจร การเชื่อมต่อแบบขนานโคมไฟสองดวงที่เหมือนกัน หนึ่งในนั้นเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดผ่านตัวต้านทาน R และอีกอันอยู่ในอนุกรมด้วยคอยล์ L ที่ติดตั้งแกนเหล็ก

เมื่อปิดกุญแจ ไฟดวงแรกจะกะพริบเกือบจะในทันที และไฟดวงที่สองจะกะพริบอย่างเห็นได้ชัด แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองในวงจรของหลอดไฟนี้มีขนาดใหญ่และกระแสไฟฟ้าไปไม่ถึงในทันที ค่าสูงสุด(รูปที่ 2.14)

ลักษณะที่ปรากฏของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในตัวเองเมื่อเปิดสามารถสังเกตได้ในการทดลองโดยมีวงจรแสดงไว้ในรูปที่ 2.15 เมื่อเปิดสวิตช์ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองจะปรากฏขึ้นในคอยล์ L เพื่อรักษากระแสเริ่มต้น เป็นผลให้ในขณะที่เปิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านกัลวาโนมิเตอร์ (ลูกศรสี) ตรงข้ามกับกระแสเริ่มต้นก่อนที่จะเปิด (ลูกศรสีดำ) กระแสไฟฟ้าเมื่อเปิดวงจรสามารถเกินกระแสที่ไหลผ่านกัลวาโนมิเตอร์เมื่อปิดสวิตช์ได้ ซึ่งหมายความว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเองนั้นมากกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่ขององค์ประกอบต่างๆ

เนื้อหาบทเรียน บันทึกบทเรียนสนับสนุนวิธีการเร่งความเร็วการนำเสนอบทเรียนแบบเฟรมเทคโนโลยีเชิงโต้ตอบ ฝึกฝน งานและแบบฝึกหัดการทดสอบตัวเอง การฝึกอบรม กรณีศึกษา การบ้านภารกิจ ปัญหาความขัดแย้ง คำถามเชิงวาทศิลป์จากนักเรียน ภาพประกอบ เสียง คลิปวิดีโอ และมัลติมีเดียภาพถ่าย รูปภาพ กราฟิก ตาราง แผนภาพ อารมณ์ขัน เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย เรื่องตลก การ์ตูน อุปมา คำพูด ปริศนาอักษรไขว้ คำพูด ส่วนเสริม บทคัดย่อบทความ เคล็ดลับสำหรับเปล ตำราเรียนขั้นพื้นฐาน และพจนานุกรมคำศัพท์เพิ่มเติมอื่นๆ การปรับปรุงตำราเรียนและบทเรียนแก้ไขข้อผิดพลาดในตำราเรียนการอัปเดตส่วนในตำราเรียน องค์ประกอบของนวัตกรรมในบทเรียน การแทนที่ความรู้ที่ล้าสมัยด้วยความรู้ใหม่ สำหรับครูเท่านั้น บทเรียนที่สมบูรณ์แบบ แผนปฏิทินเป็นเวลาหนึ่งปี คำแนะนำด้านระเบียบวิธีโปรแกรมการอภิปราย บทเรียนบูรณาการ

ในบทนี้ เราจะได้เรียนรู้ว่าปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเองถูกค้นพบอย่างไรและโดยใคร เราจะพิจารณาประสบการณ์ที่เราจะแสดงปรากฏการณ์นี้ เราจะพิจารณาว่าการเหนี่ยวนำตนเองนั้น กรณีพิเศษการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ในตอนท้ายของบทเรียนเราจะเข้าสู่ ปริมาณทางกายภาพแสดงการพึ่งพาแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำในขนาดและรูปร่างของตัวนำและสภาพแวดล้อมที่ตัวนำตั้งอยู่ เช่น การเหนี่ยวนำ

เฮนรีคิดค้นขดลวดแบนที่ทำจากทองแดงแถบ ด้วยความช่วยเหลือทำให้เขาได้รับเอฟเฟกต์ด้านพลังงานที่เด่นชัดกว่าเมื่อใช้โซลินอยด์แบบลวด นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นว่าเมื่อมีขดลวดที่ทรงพลังในวงจร กระแสในวงจรนี้จะถึงค่าสูงสุดช้ากว่ามากเมื่อไม่มีขดลวด

ข้าว. 2. โครงการ การตั้งค่าการทดลองดี. เฮนรี่

ในรูป 2 แสดง แผนภาพไฟฟ้าการตั้งค่าการทดลองบนพื้นฐานของที่สามารถแสดงให้เห็นปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเองได้ วงจรไฟฟ้าประกอบด้วยหลอดไฟสองดวงที่เชื่อมต่อแบบขนานซึ่งเชื่อมต่อผ่านกุญแจไปยังแหล่งกำเนิด ดี.ซี- ขดลวดเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับหลอดไฟหลอดใดหลอดหนึ่ง หลังจากปิดวงจรจะเห็นว่าหลอดไฟที่ต่ออนุกรมกับคอยล์จะสว่างช้ากว่าหลอดไฟดวงที่สอง (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. หลอดไส้ที่แตกต่างกันในขณะที่วงจรเปิดอยู่

เมื่อปิดแหล่งกำเนิดไฟ หลอดไฟที่ต่ออนุกรมกับคอยล์จะดับช้ากว่าหลอดไฟดวงที่สอง

ทำไมไฟไม่ดับพร้อมกัน?

เมื่อปิดสวิตช์ (รูปที่ 4) เนื่องจากการเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเอง กระแสในหลอดไฟที่มีคอยล์จะเพิ่มขึ้นช้าลง ดังนั้นหลอดไฟนี้จะสว่างช้าลง

ข้าว. 4. การปิดกุญแจ

เมื่อเปิดสวิตช์ (รูปที่ 5) แรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองที่เกิดขึ้นจะป้องกันไม่ให้กระแสลดลง ดังนั้นกระแสยังคงไหลต่อไปอีกระยะหนึ่ง เพื่อให้มีกระแสไฟอยู่ จำเป็นต้องมีวงจรปิด มีวงจรดังกล่าวในวงจรประกอบด้วยหลอดไฟทั้งสองดวง ดังนั้นเมื่อเปิดวงจรแล้วหลอดไฟก็ควรจะสว่างเหมือนเดิมสักระยะหนึ่งและการล่าช้าที่สังเกตอาจเกิดจากสาเหตุอื่น

ข้าว. 5. การเปิดกุญแจ

ให้เราพิจารณากระบวนการที่เกิดขึ้นในวงจรนี้เมื่อปิดและเปิดกุญแจ

1. การปิดกุญแจ

มีขดลวดนำกระแสอยู่ในวงจร ปล่อยให้กระแสในเทิร์นนี้ไหลทวนเข็มนาฬิกา จากนั้นสนามแม่เหล็กจะพุ่งขึ้นด้านบน (รูปที่ 6)

ดังนั้นขดลวดจึงไปอยู่ในพื้นที่ของมันเอง สนามแม่เหล็ก- เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น ขดลวดจะพบว่าตัวเองอยู่ในอวกาศของสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไปของกระแสของมันเอง หากกระแสเพิ่มขึ้นฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสนี้ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังที่ทราบกันดีว่าเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเจาะทะลุระนาบของวงจรเพิ่มขึ้น a แรงเคลื่อนไฟฟ้าการเหนี่ยวนำและผลที่ตามมาคือกระแสเหนี่ยวนำ ตามกฎของ Lenz กระแสนี้จะถูกส่งไปในลักษณะที่ป้องกันไม่ให้สนามแม่เหล็กเปลี่ยนฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะทะลุระนาบของวงจร

นั่นคือสำหรับสิ่งที่พิจารณาในรูป เมื่อครบ 6 รอบ กระแสเหนี่ยวนำควรหมุนตามเข็มนาฬิกา (รูปที่ 7) เพื่อป้องกันไม่ให้กระแสไฟเลี้ยวเพิ่มขึ้น ดังนั้นเมื่อปิดกุญแจ กระแสในวงจรจะไม่เพิ่มขึ้นทันทีเนื่องจากกระแสเหนี่ยวนำการเบรกปรากฏในวงจรนี้ ซึ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม

2. การเปิดกุญแจ

เมื่อเปิดสวิตช์ กระแสไฟฟ้าในวงจรจะลดลง ส่งผลให้ฟลักซ์แม่เหล็กผ่านระนาบของขดลวดลดลง การลดลงของฟลักซ์แม่เหล็กจะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำและกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในกรณีนี้ กระแสเหนี่ยวนำจะมีทิศทางเดียวกับกระแสของคอยล์เอง สิ่งนี้ส่งผลให้กระแสภายในลดลงช้าลง

บทสรุป:เมื่อกระแสในตัวนำเปลี่ยนแปลง การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในตัวนำเดียวกัน ซึ่งสร้างกระแสเหนี่ยวนำที่มุ่งตรงในลักษณะที่จะป้องกันการเปลี่ยนแปลงของกระแสในตัวนำ (รูปที่ 8) นี่คือแก่นแท้ของปรากฏการณ์การชักนำตนเอง การเหนี่ยวนำตัวเองเป็นกรณีพิเศษของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

ข้าว. 8. ช่วงเวลาของการเปิดและปิดวงจร

สูตรการหาความเหนี่ยวนำแม่เหล็กของตัวนำตรงที่มีกระแสไฟฟ้า:

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กอยู่ที่ไหน - ค่าคงที่แม่เหล็ก - ความแรงในปัจจุบัน - ระยะห่างจากตัวนำถึงจุด

ฟลักซ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านพื้นที่เท่ากับ:

โดยที่พื้นที่ผิวที่ถูกทะลุผ่านโดยฟลักซ์แม่เหล็ก

ดังนั้นฟลักซ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กจึงเป็นสัดส่วนกับขนาดของกระแสในตัวนำ

สำหรับขดลวดซึ่งเป็นจำนวนรอบและความยาว การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กจะถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

ฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดที่มีจำนวนรอบ เอ็นเท่ากับ:

เข้ามาทดแทน การแสดงออกนี้สูตรสำหรับการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กเราได้รับ:

อัตราส่วนของจำนวนรอบต่อความยาวของขดลวดแสดงด้วยตัวเลข:

เราได้รับนิพจน์สุดท้ายสำหรับฟลักซ์แม่เหล็ก:

จากความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้น เห็นได้ชัดว่าค่าฟลักซ์ขึ้นอยู่กับค่าปัจจุบันและรูปทรงของขดลวด (รัศมี ความยาว จำนวนรอบ) ค่าเท่ากับเรียกว่าตัวเหนี่ยวนำ:

หน่วยของการเหนี่ยวนำคือเฮนรี่:

ดังนั้นฟลักซ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสในขดลวดจึงเท่ากับ:

เมื่อคำนึงถึงสูตรสำหรับแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ เราพบว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองมีค่าเท่ากับผลคูณของอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสและการเหนี่ยวนำ โดยมีเครื่องหมาย "-":

การเหนี่ยวนำตนเอง- นี่คือปรากฏการณ์ของการเกิดขึ้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในตัวนำเมื่อความแรงของกระแสที่ไหลผ่านตัวนำนี้เปลี่ยนไป

แรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำตัวเองเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่ไหลผ่านตัวนำโดยมีเครื่องหมายลบ เรียกว่าปัจจัยสัดส่วน ตัวเหนี่ยวนำซึ่งขึ้นอยู่กับ พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตตัวนำ

ตัวนำมีความเหนี่ยวนำเท่ากับ 1 H หากอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสในตัวนำเท่ากับ 1 A ต่อวินาที เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำในตัวเองเท่ากับ 1 V เกิดขึ้นในตัวนำนี้

ผู้คนพบกับปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเองทุกวัน ทุกครั้งที่เราเปิดหรือปิดไฟเราจะปิดหรือเปิดวงจรพร้อมกับกระตุ้น กระแสเหนี่ยวนำ- บางครั้งกระแสเหล่านี้ก็สามารถไปถึงได้ ปริมาณมากว่ามีประกายไฟอยู่ภายในสวิตช์ที่เรามองเห็นได้

อ้างอิง

Myakishev G.Ya. ฟิสิกส์: หนังสือเรียน. สำหรับเกรด 11 การศึกษาทั่วไป สถาบัน - อ.: การศึกษา, 2553.
Kasyanov V.A. ฟิสิกส์. เกรด 11: ทางการศึกษา เพื่อการศึกษาทั่วไป สถาบัน - ม.: อีแร้ง, 2548.
Gendenstein L.E., Dick Yu.I., ฟิสิกส์ 11. - M.: Mnemosyne.

พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Myshared.ru ()
พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Physics.ru ()
พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Festival.1september.ru ()

การบ้าน

คำถามท้ายย่อหน้า 15 (หน้า 45) - Myakishev G.Ya. ฟิสิกส์ 11 (ดูรายการการอ่านที่แนะนำ)
ตัวเหนี่ยวนำของตัวนำใดคือ 1 เฮนรี่?

ในบทนี้ เราจะได้เรียนรู้วิธีและโดยใครที่ค้นพบปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า พิจารณาประสบการณ์ที่เราจะแสดงปรากฏการณ์นี้ และพิจารณาว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นกรณีพิเศษ ในตอนท้ายของบทเรียน เราจะแนะนำปริมาณทางกายภาพที่แสดงการพึ่งพาแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำในขนาดและรูปร่างของตัวนำและสภาพแวดล้อมที่ตัวนำตั้งอยู่ เช่น ความเหนี่ยวนำ

ข้าว. 2. แผนผังการตั้งค่าการทดลองโดย D. Henry

ในรูป รูปที่ 2 แสดงแผนภาพทางไฟฟ้าของการตั้งค่าการทดลอง โดยสามารถแสดงปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตัวเองได้ วงจรไฟฟ้าประกอบด้วยหลอดไฟที่เชื่อมต่อแบบขนานสองหลอดที่เชื่อมต่อผ่านสวิตช์ไปยังแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง ขดลวดเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับหลอดไฟหลอดใดหลอดหนึ่ง หลังจากปิดวงจรจะเห็นว่าหลอดไฟที่ต่ออนุกรมกับคอยล์จะสว่างช้ากว่าหลอดไฟดวงที่สอง (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. หลอดไส้ที่แตกต่างกันในขณะที่วงจรเปิดอยู่

ทำไมไฟไม่ดับพร้อมกัน?

ข้าว. 4. การปิดกุญแจ

ข้าว. 5. การเปิดกุญแจ

ให้เราพิจารณากระบวนการที่เกิดขึ้นในวงจรนี้เมื่อปิดและเปิดกุญแจ

1. การปิดกุญแจ

ดังนั้นขดลวดจึงไปอยู่ในอวกาศของสนามแม่เหล็กของมันเอง เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น ขดลวดจะพบว่าตัวเองอยู่ในช่องว่างของสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไปของกระแสไฟฟ้าในตัวมันเอง หากกระแสเพิ่มขึ้นฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสนี้ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังที่ทราบกันดีว่าด้วยการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะทะลุระนาบของวงจร แรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้นในวงจรนี้ และผลที่ตามมาคือกระแสเหนี่ยวนำ ตามกฎของ Lenz กระแสนี้จะถูกส่งไปในลักษณะที่ป้องกันไม่ให้สนามแม่เหล็กเปลี่ยนฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะทะลุระนาบของวงจร

2. การเปิดกุญแจ

ข้าว. 8. ช่วงเวลาของการเปิดและปิดวงจร

สูตรการหาความเหนี่ยวนำแม่เหล็กของตัวนำตรงที่มีกระแสไฟฟ้า:

ฟลักซ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านพื้นที่เท่ากับ:

โดยที่พื้นที่ผิวที่ถูกทะลุผ่านโดยฟลักซ์แม่เหล็ก

ฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดที่มีจำนวนรอบ เอ็นเท่ากับ:

เราได้รับสมการนี้แทนสูตรการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก:

อัตราส่วนของจำนวนรอบต่อความยาวของขดลวดแสดงด้วยตัวเลข:

เราได้รับนิพจน์สุดท้ายสำหรับฟลักซ์แม่เหล็ก:

หน่วยของการเหนี่ยวนำคือเฮนรี่:

แรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำตัวเองเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่ไหลผ่านตัวนำโดยมีเครื่องหมายลบ เรียกว่าปัจจัยสัดส่วน ตัวเหนี่ยวนำซึ่งขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของตัวนำ

ผู้คนพบกับปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเองทุกวัน ทุกครั้งที่เราเปิดหรือปิดไฟ เราจะปิดหรือเปิดวงจร ทำให้เกิดกระแสเหนี่ยวนำที่น่าตื่นเต้น บางครั้งกระแสเหล่านี้สามารถไปถึงค่าที่สูงมากจนประกายไฟกระโดดเข้าไปในสวิตช์ซึ่งเราสามารถมองเห็นได้

อ้างอิง

Myakishev G.Ya. ฟิสิกส์: หนังสือเรียน. สำหรับเกรด 11 การศึกษาทั่วไป สถาบัน - อ.: การศึกษา, 2553.
Kasyanov V.A. ฟิสิกส์. เกรด 11: ทางการศึกษา เพื่อการศึกษาทั่วไป สถาบัน - ม.: อีแร้ง, 2548.
Gendenstein L.E., Dick Yu.I., ฟิสิกส์ 11. - M.: Mnemosyne.

พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Myshared.ru ()
พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Physics.ru ()
พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Festival.1september.ru ()

การบ้าน

คำถามท้ายย่อหน้า 15 (หน้า 45) - Myakishev G.Ya. ฟิสิกส์ 11 (ดูรายการการอ่านที่แนะนำ)
ตัวเหนี่ยวนำของตัวนำใดคือ 1 เฮนรี่?

เมื่อกระแสในวงจรเปลี่ยนแปลง ฟลักซ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านพื้นผิวที่ถูกจำกัดโดยวงจรนี้จะเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กจะนำไปสู่การกระตุ้นของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในตัวเอง ทิศทางของ EMF จะเป็นเช่นนั้นเมื่อกระแสเพิ่มขึ้น วงจรแรงเคลื่อนไฟฟ้าป้องกันไม่ให้กระแสเพิ่มขึ้น และเมื่อกระแสลดลง ก็ป้องกันไม่ให้กระแสลดลง

ขนาดของ EMF เป็นสัดส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแส ฉันและตัวเหนี่ยวนำลูป ล :

เนื่องด้วยปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเองเข้ามา วงจรไฟฟ้าด้วยแหล่งกำเนิด EMF เมื่อปิดวงจร กระแสไฟฟ้าจะไม่เกิดขึ้นทันที แต่หลังจากผ่านไประยะหนึ่ง กระบวนการที่คล้ายกันเกิดขึ้นเมื่อเปิดวงจร และค่าของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองอาจเกินแรงเคลื่อนไฟฟ้าต้นทางอย่างมีนัยสำคัญ บ่อยที่สุดในชีวิตประจำวันสิ่งนี้ใช้ในคอยล์จุดระเบิดรถยนต์ แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองทั่วไปที่มีแรงดันไฟฟ้า 12V คือ 7-25kV

มูลนิธิวิกิมีเดีย

2010.

ดูว่า "แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเอง" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเอง

- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov พจนานุกรมภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซียเกี่ยวกับวิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมกำลัง มอสโก 2542] หัวข้อวิศวกรรมไฟฟ้า แนวคิดพื้นฐาน EN แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำฟาราเดย์ แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเอง... ...

- (จากคำแนะนำแบบเหนี่ยวนำภาษาละติน แรงจูงใจ) ค่าที่แสดงลักษณะของแม่เหล็ก เซนต์วาการไฟฟ้า โซ่ กระแสที่ไหลในวงจรนำไฟฟ้าจะสร้างสนามแม่เหล็กในบริเวณรอบๆ และสนามแม่เหล็ก Ф ที่เจาะวงจร (ที่ต่อกับมัน) จะเป็นเส้นตรง... ... สารานุกรมกายภาพ

พลังงานปฏิกิริยา- มีค่าเท่ากับกระแสไฟฟ้าไซน์และ แรงดันไฟฟ้าผลคูณของค่าประสิทธิผลของแรงดันไฟฟ้าด้วยค่าประสิทธิผลของกระแสและไซน์ของการเปลี่ยนเฟสระหว่างแรงดันและกระแสของเครือข่ายสองขั้ว [GOST R 52002 2003]… … คู่มือนักแปลทางเทคนิค

สาขาวิชาฟิสิกส์ครอบคลุมความรู้เกี่ยวกับ ไฟฟ้าสถิตย์, กระแสไฟฟ้าและ ปรากฏการณ์ทางแม่เหล็ก- ไฟฟ้าสถิต ไฟฟ้าสถิตเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับวัตถุที่อยู่นิ่ง ค่าไฟฟ้า- การมีอยู่ของแรงที่กระทำระหว่าง... ... สารานุกรมถ่านหิน

เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและแปลงกระแสสลับของแรงดันไฟฟ้าหนึ่งเป็นกระแสสลับของแรงดันไฟฟ้าอื่น ในกรณีที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยวงจรแม่เหล็ก (แกนกลาง) และขดลวดสองเส้นที่อยู่บนนั้น วงจรหลักและ... ... พจนานุกรมสารานุกรม