ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 132
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
III. Решение задач
1. Из провода длиной 2 м сделали квадрат, расположенный горизонтально. Какой заряд пройдет по проводу, если его потянуть за две диагонально противоположные вершины так, чтобы он сложился. Сопротивление провода 0,1 Ом. Вертикальная составляющая индукции магнитного поля Земли равна 50 мкТл.
Тема.ЭДС индукции в движущихся проводниках.
Цель урока.Дать учащимся понять ЭДС индукции в движущихся проводниках
Ход урока
Что называют ЭДС индукции в движущихся проводниках
ЭДС индукции в проводниках, движущихся в постоянном магнитном поле, соответствует второму типу электромагнитной индукции, обусловленному не переменным внешним магнитным полем, а действием сил Лоренца на свободные заряды проводника.
ЭДС индукции, возникающая на концах проводника длиной l, движущегося с постоянной скоростью
| → |
| υ |
под некоторым углом α к вектору индукции
| → |
| В |
однородного магнитного поля, равна:
εi=
| A |
| |q| |
=
| FLl |
| |q| |
=
| |q|υBlsinα |
| |q| |
=υBlsinα
где А — работа силы Лоренца по перемещению заряда q на пути l,FL — сила Лоренца, действующая на движущийся заряд.
Если такой проводник входит в состав замкнутой цепи, остальные части которой неподвижны, то в цепи возникает электрический ток. Сила тока равна:
I=
| εi |
| R+r |
=
| υBlsinα |
| R+r |
где R — сопротивление нагрузки (лампочки); r — сопротивление проводника, играющего роль внутреннего сопротивления источника тока (сопротивлением соединяющих проводников пренебрегаем).
С другой стороны, ту же ЭДС индукции можно получить, используя основной закон электромагнитной индукции εi=−
| ∆Ф |
| ∆t |
и формулу Ф=BnS:
εi=−
| ∆Ф |
| ∆t |
=
| BSsinα |
| ∆t |
В данном случае изменение потока осуществляется не за счет изменения индукции поля, а за счет изменения площади контура, равного ∆S=−lυ∆t. В результате получим:
εi=υBlsinα
Тема. Самоиндукция.Индуктивность.Энергия магнитного поля тока.
Цель.Изучить Самоиндукцию,индуктивность,Энергию магнитного поля.
Ход урока. Что называют Самоиндукцией.
Самоиндукция. Индуктивность
Индуктивность, или коэффициент самоиндукции (от лат. inductio — наведение, возбуждение) — это параметр электрической цепи, который определяет ЭДС самоиндукции, наводимой в цепи при изменении протекающего по ней тока или (и) ее деформации.
Термином «индуктивность» обозначают также катушку самоиндукции, которая определяет индуктивные свойства цепи.
Самоиндукция — возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока. Самоиндукция была открыта в 1832 г. американским ученым Дж. Генри. Независимо от него в 1835 г. это явление открыл М. Фарадей.
ЭДС индукции возникает при изменении магнитного потока. Если это изменение вызывается собственным током, то говорят об ЭДС самоиндукции:
εis=−
| ∆Ф |
| ∆t |
=−L
| ∆I |
| ∆t |
где L — индуктивность контура, или его коэффициент самоиндукции.
Индуктивность — это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1А за 1с.
Индуктивность, как и электроемкость, зависит от геометрии проводника — его размеров и формы, но не зависит от силы тока в проводнике. Так, индуктивность прямого провода гораздо меньше индуктивности того же провода, свернутого в спираль.
Расчеты показывают, что индуктивность описанного выше соленоида в воздухе определяется по формуле:
L=
| μ0N2S |
| l |
где μ0 — магнитная постоянная, N — число витков соленоида, l — длина соленоида, S — площадь поперечного сечения.
Кроме того, индуктивность зависит от магнитных свойств среды, в которой находится проводник, а именно от его магнитной проницаемости, которая определяется по формуле:
| L |
| L0 |
=μ
где L0 — индуктивность контура в вакууме, L — индуктивность контура в однородном веществе, заполняющем магнитное поле.
Единицей индуктивности в СИ является генри (Гн): 1 Гн=1В·с/А.
Токи замыкания и размыкания
При любом включении и выключении тока в цепи наблюдаются так называемые экстратоки самоиндукции (экстратоки замыкания и размыкания), возникающие в цепи вследствие явления самоиндукции и препятствующие, согласно правилу Ленца, нарастанию либо убыванию тока в цепи. На рисунке показана схема соединения двух одинаковых ламп. Одна из них подключена к источнику через резистор R, а другая — последовательно соединена с катушкой L с железным сердечником.
При замыкании цепи первая лампа вспыхивает практически мгновенно, а вторая — с заметным опозданием. Это вызвано тем, что ЭДС самоиндукции в цепи этой лампы велика, и сила тока не сразу достигает своего максимального значения.
При размыкании ключа в катушке L возникает ЭДС самоиндукции, поддерживающая первоначальный ток. В результате в момент размыкания через гальванометр течет ток (светлая стрелка), направленный против начального тока до размыкания (черная стрелка). При этом ЭДС самоиндукции может быть гораздо больше ЭДС батареи элементов, что будет проявляться в том, что экстраток размыкания будет существенно превышать стационарный ток при замкнутом ключе.
Индуктивность характеризует инерционность цепи по отношению к изменению в ней тока, и ее можно рассматривать как электродинамический аналог массы тела в механике, являющейся мерой инертности тела. При этом ток I играет роль скорости тела.
Энергия магнитного поля
По аналогии с кинетической энергией тела для цепей постоянного тока энергия магнитного поля
Wм записывается в форме, аналогичной выражению для кинетической энергии
| mυ2 |
| 2 |
WM=
| LI2 |
| 2 |
При этом индуктивность включает часть, связанную с энергией магнитного поля, сосредоточенную в проводниках, внутреннюю индуктивность Li и внешнюю Le, связанную с внешним магнитным полем: L=Li+Le.
Тема. Электромагнитное поле. Вихревое электрическое поле.
Цель: выяснить условия возникновения ЭДВ в движущихся проводниках.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Повторение
- В чем заключается явление электромагнитной индукции?
- Какие условия необходимы для существования явления электромагнитной индукции?
- Как устанавливается направление индукционного тока правилом Ленца?
- По какой формуле определяется ЭДС индукции и какой физический смысл имеет знак «минус» в эт Формула используется в любом проводнике, движущемся в магнитном поле, если
Если между векторами 
есть угол α, то используется формула:
Так как
то
Причина возникновения ЭДC - сила Лоренца. Знак е можно определить по правилу правой руки.
IV. Закрепление изученного материала
- Какое поле называется индукционными или вихревым электрическим полем?
- Что является источником индукционного электрического поля?
ой формуле?
III. Изучение нового материала
Возьмем трансформатор. Включив одну из обмоток в сеть переменного тока, получим ток в другой катушке. На свободные заряды действует электрическое поле.
Электроны в неподвижном проводнике приводятся в движение электрическим полем, и электрическое поле непосредственно порождается переменным магнитным полем.