수업 주제: “자기 유도 현상. 인덕턴스

계획 - 수업 요약

« 자기 유도 . 그리고 인덕턴스 . 자기장 에너지 현재의"

5학년 학생이 완성함

FM-112 그룹

풀타임 교육

물리학 및 수학 교육

케주티나 올가 블라디슬라보브나

날짜: 16/09/23

블라디미르 2016

수업 주제: 자기 유도 . 그리고 인덕턴스 .

수업: "11b"

수업 유형 : 새로운 지식을 배우는 수업.

수업 유형: 수업-강의.

표적 : 도체의 전류 세기 변화가 소용돌이 파를 생성하여 움직이는 전자를 가속하거나 감속시킬 수 있다는 아이디어를 형성합니다. 도체의 전류가 갖는 에너지와 전류에 의해 생성되는 자기장의 에너지에 대한 아이디어를 형성합니다.

작업:

교육적인: 전자기 유도 현상에 대한 학생들의 지식을 반복하고 심화시킵니다. 이를 바탕으로 자기유도현상을 연구한다. 현상을 설명하기 위해 전자기 유도 법칙을 사용하도록 가르칩니다.전류 자기장의 에너지를 계산하는 공식과 전자기장의 개념을 소개합니다.

교육적인: 주제에 대한 관심, 노력, 동료의 답변을 신중하게 평가하는 능력, 공동 및 쌍으로 작업하는 능력을 기르기 위해.

교육적인: 학생들의 신체적 사고의 발달, 학생들의 개념적 장치의 확장, 정보 분석 능력의 형성, 관찰과 실험을 통해 결론 도출.

장비:

수업 중:

조직 단계.

11.20 – 11.21

안녕하세요 여러분, 앉아보세요.

학생들이 수업 준비를 하고 있습니다.

지식을 업데이트 중입니다.

11.22-11.28

숙제를 확인하고, 학생들이 궁금한 점이 있으면 정리해드립니다.

정면 조사:

소용돌이 전기장이라고 불리는 필드는 무엇입니까?

소용돌이 장의 근원은 무엇입니까?

푸코 전류란 무엇입니까? 사용 예를 들어보십시오.

시변 자기장에서 움직이는 도체에서 발생하는 유도 EMF를 결정하는 것은 무엇입니까?

학생들은 숙제를 확인하고 질문에 대답합니다.

생성하는 필드시간에 따라 변하는 자기장.

시간에 따라 변하는 자기장.

저항이 낮기 때문에 대규모 도체에서 큰 수치에 도달하는 유도 전류.

균일한 자기장에서 도체의 이동 속도.

샘플 안내 질문:

4. 움직이는 도체에서 유도된 EMF를 찾을 수 있는 공식을 기억하세요.

동기 부여 단계.

11.29-11.31

전기역학의 기초는 1820년 앙페르에 의해 확립되었습니다. Ampere의 작업은 많은 엔지니어들에게 전기 모터(B. S. Jacobi가 설계), 전신(S. Morse), 유명한 미국 과학자 Henry가 설계한 전자석과 같은 다양한 기술 장치를 설계하도록 영감을 주었습니다.

조셉 헨리(Joseph Henry)는 자석 자체 무게가 10kg일 때 30~1500kg의 리프팅 힘을 지닌 독특하고 강력한 전자석 시리즈를 만든 것으로 유명해졌습니다. 다양한 전자석을 만드는 동안 1832년 과학자는 전자기학의 새로운 현상, 즉 자기 유도 현상을 발견했습니다. 이번 강의는 이 현상에 대해 다룹니다.

칠판에 주제를 적는다: “ 자기 유도 . 그리고 인덕턴스 . 현재 자기장 에너지 ».

새로운 자료를 학습합니다.

11.32-11.45

Henry는 스트립 구리로 만든 평면 코일을 발명했으며 이를 통해 와이어 솔레노이드를 사용할 때보다 더 뚜렷한 전력 효과를 얻었습니다. 과학자는 회로에 강력한 코일이 있을 때 이 회로의 전류가 코일이 없을 때보다 훨씬 더 느리게 최대값에 도달한다는 사실을 알아냈습니다.

경험: 그림은 자기 유도 현상을 입증할 수 있는 실험 설정의 전기 다이어그램을 보여줍니다. 전기 회로는 스위치를 통해 직류 전원에 연결된 두 개의 병렬 연결된 전구로 구성됩니다. 코일은 전구 중 하나와 직렬로 연결됩니다. 회로를 닫은 후 코일과 직렬로 연결된 전구가 두 번째 전구보다 더 천천히 켜지는 것을 볼 수 있습니다.

소스가 꺼지면 코일과 직렬로 연결된 전구는 두 번째 전구보다 더 천천히 꺼집니다.

키가 닫히고 열릴 때 이 회로에서 발생하는 프로세스를 고려해 보겠습니다.

1. 열쇠 잠금.

회로에는 전류가 흐르는 코일이 있습니다. 이번 턴의 전류가 시계 반대 방향으로 흐르도록 하십시오. 그러면 자기장이 위쪽으로 향하게 됩니다.

따라서 코일은 자체 자기장의 공간에 있게 됩니다. 전류가 증가함에 따라 코일은 자체 전류의 자기장이 변화하는 공간에 있게 됩니다. 전류가 증가하면 이 전류에 의해 생성된 자속도 증가합니다. 알려진 바와 같이, 회로 평면을 관통하는 자속이 증가하면 이 회로에서 유도 기전력이 발생하고 결과적으로 유도 전류가 발생합니다. 렌츠의 법칙에 따르면, 이 전류는 자기장이 회로 평면을 관통하는 자속의 변화를 방지하는 방식으로 전달됩니다.

즉, 그림 4에서 고려한 턴의 경우 유도 전류를 시계 방향으로 유도해야 턴 자체 전류의 증가를 방지할 수 있습니다. 결과적으로 키를 닫으면 회로의 전류가 즉시 증가하지 않습니다. 왜냐하면 이 회로에 반대 방향으로 향하는 제동 유도 전류가 나타나기 때문입니다.

2. 열쇠를 여세요.

스위치가 열리면 회로의 전류가 감소하여 코일 평면을 통과하는 자속이 감소합니다. 자속이 감소하면 유도 EMF 및 유도 전류가 나타납니다. 이 경우 유도 전류는 코일 자체 전류와 동일한 방향으로 향합니다. 이로 인해 고유 전류가 더 느리게 감소합니다.

결론: 도체의 전류가 변하면 동일한 도체에서 전자기 유도가 발생하여 도체의 자체 전류 변화를 방지하는 방식으로 유도 전류가 생성됩니다. 이것이 자기 유도 현상의 본질입니다. 자기 유도는 전자기 유도의 특별한 경우입니다.

자기 유도 -이 도체를 통해 흐르는 전류의 세기가 변할 때 도체에 전자기 유도가 발생하는 현상입니다.

인덕턴스. 전류에 의해 생성된 자기장의 유도 벡터 B의 크기는 전류 강도에 비례합니다. 자속 Ф는 B에 비례하므로 Ф ~ В~ I입니다.

그러므로 다음과 같이 주장할 수 있다.

Ф = 리,

여기서 L은 전도성 회로의 전류와 자속 사이의 비례 계수입니다.

L의 값을 회로의 인덕턴스 또는 자체 인덕턴스 계수라고 합니다.

전자기 유도 법칙과 결과 표현을 사용하여 우리는 평등을 얻습니다.

공식에서 다음과 같습니다인덕턴스는 회로의 전류가 1초에 1A만큼 변할 때 회로에서 발생하는 자기 유도 EMF와 수치적으로 동일한 물리량입니다.

전기 용량과 마찬가지로 인덕턴스는 도체의 크기와 모양 등 기하학적 요소에 따라 달라지지만 도체의 전류 강도에 직접적으로 의존하지는 않습니다. 도체의 기하학적 구조 외에도 인덕턴스는 도체가 위치한 환경의 자기 특성에 따라 달라집니다.

분명히, 코일의 자속이 N배 증가하기 때문에 한 권의 와이어 권선의 인덕턴스는 N개의 유사한 권선으로 구성된 코일(솔레노이드)의 인덕턴스보다 작습니다.

인덕턴스의 SI 단위는 헨리(Gn으로 표시)라고 합니다. 전류 강도가 1초에 1A씩 균일하게 변화하여 1V의 자기 유도 EMF가 발생하는 경우 도체의 인덕턴스는 1H와 같습니다.

사람들은 매일 자기 유도 현상에 직면합니다. 조명을 켜거나 끌 때마다 회로를 닫거나 열어 유도 전류를 자극합니다. 때때로 이러한 전류는 우리가 볼 수 있는 스위치 내부에서 스파크가 튀어 나올 정도로 높은 값에 도달할 수 있습니다.

자기 유도와 관성의 유사성. 자기 유도 현상은 역학의 관성 현상과 유사합니다. 따라서 관성은 힘의 영향으로 신체가 특정 속도를 즉시 획득하지 않고 점차적으로 획득한다는 사실로 이어집니다. 제동력이 아무리 커도 신체의 속도가 즉시 느려질 수는 없습니다. 마찬가지로 자기 유도로 인해 회로가 닫히면 전류 강도가 즉시 특정 값을 얻지 않고 점차 증가합니다. 소스를 꺼도 전류가 즉시 중단되지 않습니다. 자기 유도는 회로의 저항에도 불구하고 일정 시간 동안 이를 유지합니다.

전류와 그에 따른 자기장을 생성하려면 맴돌이 전기장의 힘에 대항하여 작업을 수행해야 합니다. 이 작업 (에너지 보존 법칙에 따라)은 전류 에너지 또는 전류 자기장의 에너지와 같습니다.

현재에너지의 표현을 쓰시오나, 인덕턴스가 있는 회로를 통해 흐르는엘, 즉 전류의 자기장의 에너지는 관성과 자기 유도 사이의 유추를 기반으로 가능합니다.

자기 유도가 관성과 유사하다면 인덕턴스는 속도가 증가할 때 역학에서 질량이 작용하는 것과 마찬가지로 전류를 생성하는 과정에서 동일한 역할을 합니다. 전기 역학에서 신체 속도의 역할은 전하의 움직임을 특징 짓는 양인 전류 강도에 의해 수행됩니다.

그러면 현재 에너지는 역학의 운동 에너지와 유사한 값으로 간주될 수 있습니다.

현재 자기장 에너지.

그들은 질문에 대답하고, 토론에 참여하고, 결론을 도출하고, 노트북에 메모합니다.

배운 내용을 강화

11.46-11.56

문제 해결 제안:

보드와 현장에서 문제를 해결하세요.

요약. 숙제.

11.57-11.58

마크 발행 및 정당화. 숙제를 녹음하고 토론합니다.

D/Z: §14-16, 번호 932, 934, 938.

숙제를 적으세요

반사

11.59-12.00

수업 참가자가 수업 중에 자신의 행동을 이해할 수 있도록 대화가 구성됩니다.

질문:

1. 수업 중에 새로 배운 내용은 무엇입니까?

2. 수업 내용이 명확했나요?

3. 수업이 마음에 들었나요?

대화에 참여하세요

№931. 5A의 전류 강도에서 0.5mWb의 자속이 나타나는 경우 회로의 인덕턴스는 얼마입니까?

№933. 0.25초 동안 전류 강도가 2A씩 균일하게 변화하면 20mV의 자기 유도 EMF가 여기되는 도체의 인덕턴스를 찾습니다.

№937. 인덕턴스가 0.6H인 코일에서 전류는 20A입니다. 이 코일의 자기장의 에너지는 얼마입니까? 현재 강도가 절반으로 줄어들면 장 에너지는 어떻게 변합니까?

№939. 10A의 전류에서 0.5Wb의 자속이 발생하는 솔레노이드 자기장의 에너지를 구하십시오.

№932. 전류 10A에서 인덕턴스가 0.2mH인 회로에서 어떤 자속이 발생합니까?

№934. 전류가 0.02초 동안 5A만큼 균일하게 변할 때 인덕턴스가 0.4H인 전자석 권선에서 어떤 자기 유도 EMF가 여기됩니까?

№938. 필드 에너지가 1J와 같도록 인덕턴스가 0.5H인 초크 권선의 전류 강도는 얼마여야 합니까?

수업의 목적: 도체의 전류 변화가 움직이는 전자를 가속하거나 감속할 수 있는 소용돌이를 생성한다는 아이디어를 형성합니다.

수업 중에는

개별 질문을 통해 숙제 확인하기

1. 자기장 내에서 움직이는 도체의 유도 기전력을 계산하는 공식을 구합니다.

2. 전자기 유도 법칙을 이용하여 유도 기전력을 계산하는 공식을 도출하십시오.

3. 전기다이나믹 마이크는 어디에 사용되며 어떻게 설계됩니까?

4. 과제. 와이어 코일의 저항은 0.03Ω입니다. 코일 내부의 자속은 12mWb만큼 감소합니다. 코일의 단면을 통과하는 전하는 어떤 전하입니까?

해결책. ξi=ΔФ/Δt; ξi= Ii·R; Ii =Δq/Δt; ΔФ/Δt = ΔqR/Δt; Δq = ΔФΔt/RΔt; Δq= ΔФ/R;

새로운 자료를 학습

1. 자기 유도.

교류가 도체를 통해 흐르면 동일한 도체에 유도 EMF가 생성됩니다. 이는 현상입니다.

자기 유도. 전도성 회로는 이중 역할을 합니다. 전류가 회로를 통해 흐르고 이 전류에 의해 유도 EMF가 생성됩니다.

렌츠의 법칙에 기초함; 전류가 증가하면 와류 전기장의 강도는 전류에 반대되는 방향으로 향합니다. 증가하는 것을 방지합니다.

전류가 감소함에 따라 소용돌이 장은 이를 유지합니다.

현재 강도가 특정 수준에 도달했음을 보여주는 다이어그램을 살펴 보겠습니다.

시간이 지남에 따라 점차적으로 가치를 부여합니다.

회로 실험 시연.첫 번째 회로를 사용하여 회로가 닫힐 때 유도 EMF가 어떻게 나타나는지 보여줍니다.

키를 닫으면 첫 번째 램프가 즉시 켜지고 두 번째 램프는 코어가 있는 코일에 의해 생성된 회로의 큰 자체 유도로 인해 지연됩니다.

두 번째 회로를 사용하여 회로가 열렸을 때 유도된 EMF의 모양을 보여줍니다.

개방 순간 전류계를 통해 초기 전류와 반대로 전류가 흐릅니다.

열 때 전류가 원래 전류 값을 초과할 수 있습니다. 이는 자기 유도 EMF가 현재 소스의 EMF보다 클 수 있음을 의미합니다.

관성과 자기 유도 사이의 비유를 그려보세요.

인덕턴스.

자속은 자기유도의 크기와 전류세기에 비례합니다. F~B~I.

Ф= LI; 여기서 L은 전류와 자속 사이의 비례 계수입니다.

이 계수는 종종 다음과 같이 불립니다. 회로 인덕턴스또는 자기 유도 계수.

인덕턴스의 크기를 사용하여 전자기 유도 법칙은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

ξis= – ΔФ/Δt = – L ΔI/Δt

인덕턴스는 전류가 1초에 1A씩 변할 때 회로에서 발생하는 자기 유도 EMF와 수치적으로 동일한 물리량입니다.

인덕턴스는 헨리(H) 1 H = 1 V s/A 단위로 측정됩니다.

전기 및 무선 공학에서 자기 유도의 중요성.

결론: 변화하는 전류가 도체를 통해 흐를 때 와상 전기장이 나타납니다.

소용돌이 장은 전류가 증가할 때 자유 전자의 속도를 늦추고 전류가 감소할 때 이를 유지합니다.

연구된 자료의 통합.

– 자기 유도 현상을 설명하는 방법은 무엇입니까?

– 관성과 자기 유도 사이의 비유를 그려보세요.

– 회로 인덕턴스란 무엇이며 인덕턴스는 어떤 단위로 측정됩니까?

- 일. 5A의 전류에서 0.5mWb의 자속이 회로에 나타납니다. 회로의 인덕턴스는 어떻게 될까요?

해결책. ΔФ/Δt = – L ΔI/Δt; L = ΔФ/ΔI; L =1·10-4H

강의를 요약해보자

숙제: §15, 대표. §13, 예. 2호 10호

수업 목표: 전자기 유도의 양적 법칙을 공식화합니다. 학생들은 자기 유도 EMF가 무엇인지, 자속이 무엇인지 이해해야 합니다. 수업 진행 숙제를 확인하는 중...
수업의 목적 : 학생들에게 교류 회로에서만 저항이 존재한다는 아이디어를 형성하는 것 - 이는 용량 성 및 유도 성 리액턴스입니다. 수업 진행 숙제를 확인하는 중...
수업의 목적: 도체의 전류가 갖는 에너지와 전류에 의해 생성되는 자기장의 에너지에 대한 아이디어를 형성하는 것입니다. 수업 진행 테스트를 통해 숙제를 확인 중...
수업 목표: 기전력의 개념을 소개합니다. 폐쇄 회로에 대한 옴의 법칙을 구합니다. 학생들에게 EMF, 전압 및 전위차의 차이에 대한 아이디어를 창출합니다. 진전...
수업의 목적: 학생들에게 교류 회로의 능동 저항과 전류 및 전압의 유효 값에 대한 아이디어를 형성합니다. 수업 진행 숙제 확인 중...
수업 목표: 유도 EMF가 변화하는 자기장에 있는 고정 도체 또는 일정한 위치에 있는 움직이는 도체에서 발생할 수 있다는 개념을 형성합니다.
수업의 목적: 전자기 유도의 발견이 어떻게 발생했는지 알아봅니다. 패러데이의 현대 전기 공학 발견의 중요성인 전자기 유도의 개념을 형성합니다. 수업 진행 1. 시험 분석...
수업 목적: 변압기의 구조와 작동 원리를 고려합니다. 한때 전류가 그렇게 널리 사용되지 않았을 것이라는 증거를 제시하십시오.
수업의 목적: 일정한 자기장에 있는 움직이는 도체에서 유도 EMF의 원인을 알아내는 것입니다. 학생들이 혐의에 대해 힘이 작용한다는 결론을 내리게 됩니다.
수업의 목적: 학습 주제에 대한 학생들의 동화 제어, 논리적 사고 개발, 계산 능력 향상. 수업 진행 상황 학생들이 시험 옵션 1 No. 1을 완료하도록 구성합니다. 현상...
수업의 목적 : 학생들에게 전기장과 자기장에 대한 아이디어를 하나의 전체, 즉 전자기장으로 형성하는 것입니다. 수업 진행 테스트를 통해 숙제를 확인 중...
수업의 목적: 연구 주제에 대한 학생들의 지식을 테스트하고 다양한 유형의 문제 해결 능력을 향상시키는 것입니다. 수업진행 숙제 확인 집에서 준비한 내용을 바탕으로 학생들의 답변을 확인합니다...
수업의 목적: 다루는 주제에 대한 지식을 반복하고 요약합니다. 논리적 사고, 일반화, 질적 및 계산 문제 해결 능력을 향상시킵니다. 수업 진행 숙제 확인하기 1....
수업의 목적: 회로의 자유 전자기 진동이 실제로 적용되지 않는다는 것을 학생들에게 증명합니다. 실제로는 폭넓게 적용되는 연속 강제 진동이 사용됩니다. 진전...
수업 목적: 자기 유도 모듈과 암페어력의 개념을 형성합니다. 이러한 수량을 결정하기 위해 문제를 해결할 수 있습니다. 수업 진행 상황 개인별 방법으로 숙제 확인하기...

레슨 번호 46-169

자기 유도- 전류 강도가 변할 때 전도 회로에서 유도 EMF가 발생하는 현상. 결과 EMF는 다음과 같습니다. 자기 유도 EMF.

자기 유도 현상의 발현.

회로를 닫습니다.전기 회로에서 단락이 발생하면 전류가 증가하여 코일의 자속이 증가하고 전류에 반대되는 소용돌이 전기장이 나타납니다. 코일에서 자체 유도 EMF가 발생하여 회로의 전류 증가를 방지합니다(와류 장은 전자를 억제합니다).

그 결과 L1 나중에 불이 켜진다 L2보다

개방 회로.

전기 회로가 열리면 전류가 감소하고 코일의 자속이 감소하며 전류와 같은 방향으로 소용돌이 전기장이 나타납니다 (동일한 전류 강도를 유지하려고 시도). 코일에서 자체 유도 EMF가 발생하여 회로의 전류를 유지합니다. 결과적으로 꺼지면 L이 밝게 깜박입니다.

인덕턴스또는 자기 유도 계수 - 회로를 통해 흐르는 전류가 변경 및/또는 변형될 때 회로에 유도되는 자기 유도 EMF를 결정하는 전기 회로의 매개변수입니다. "인덕턴스"라는 용어는 회로의 유도 특성을 결정하는 자체 유도 코일을 의미하기도 합니다.

자기 유도 - 전류 강도가 변할 때 전도성 회로에서 유도 EMF가 발생합니다. 유도 EMF는 자속이 변할 때 발생합니다. 이 변화가 자체 전류로 인해 발생하는 경우 자체 유도 EMF에 대해 말합니다.

ε은 =–
= -L ,

어디 엘 - 회로 인덕턴스 또는 그 계수자기 유도 cit.

인덕턴스- 전류가 1초에 1A씩 변할 때 회로에서 발생하는 자기 유도 EMF와 수치적으로 동일한 물리량입니다.

F - 회로를 통한 자속, I - 회로의 전류 강도.인덕턴스의 SI 단위헨리(GN): [엘] = [

] = [

]= Gn; 1GN = 1

전기 커패시턴스와 마찬가지로 인덕턴스는 도체의 기하학적 구조(크기 및 모양)에 따라 다르지만 도체의 전류 강도에는 의존하지 않습니다. 또한 인덕턴스는 도체가 위치한 환경의 자기 특성에 따라 달라집니다.

코일 인덕턴스다음에 따라 달라집니다.

- 회전 수,

− 코일 크기 및 모양;

− 매체(아마도 코어)의 상대 투자율에 따라 달라집니다.

폐쇄 및 개방 전류 회로에서 전류가 켜지거나 꺼질 때마다 소위 자기 유도의 추가 전류(폐쇄 및 시간의 추가 전류)음매 하고 우는 것),자기 유도 현상으로 인해 회로에서 발생하고 (렌츠의 법칙에 따라) 회로의 전류 증가 또는 감소를 방지합니다. 인덕턴스는 관성을 특징으로 합니다.전류 변화와 관련된 회로 및 그전기역학적으로 간주될 수 있다측정값인 역학의 체질량 유사체신체 관성. 이 경우 현재 강도는나신체 속도의 역할을합니다. 현재 자기장 에너지. 도체에 흐르는 전류가 갖는 에너지를 찾아보자. 에너지 보존 법칙에 따르면 전류에 의해 생성된 자기장의 에너지는 전류원(갈바니 전지, 발전소의 발전기 등)이 전류를 생성하기 위해 소비해야 하는 에너지와 같습니다. 전류가 멈추면 이 에너지는 어떤 형태로든 방출됩니다. 전류를 생성하려면 왜 에너지를 소비해야 하는지, 즉 일을 해야 하는지 알아봅시다. 이는 회로가 닫힐 때 전류가 증가하기 시작하면 전류원으로 인해 도체에 생성된 전기장에 반대되는 와류 전기장이 도체에 나타나기 때문입니다. 전류가 같아지려면나, 전류 소스는 소용돌이 장의 힘에 대항하여 작동해야 합니다. 이 작업은 전류의 자기장의 에너지를 증가시키는 데 사용됩니다.

회로가 열리면 전류가 사라지고 소용돌이 장이 양의 작용을 합니다. 전류에 저장된 에너지가 방출됩니다. 이는 인덕턴스가 높은 회로가 열릴 때 발생하는 강력한 스파크에 의해 감지됩니다.

인덕턴스 L이 있는 회로를 통해 흐르는 I(즉, 전류 자기장의 에너지)는 위에서 설명한 관성과 자기 유도 사이의 비유를 기반으로 할 수 있습니다. Wm은 신체의 운동에너지와 유사한 양으로 간주될 수 있습니다.

역학에서는 Wm = 형식으로 씁니다.

(**) L, 그 안에 있는 현재 세기는 I입니다. 그러나 이 동일한 에너지는 장의 특성을 통해서도 표현될 수 있습니다. 계산에 따르면 전기장의 에너지 밀도가 전기장 강도의 제곱에 비례하는 것처럼 자기장의 에너지 밀도(즉, 단위 부피당 에너지)는 자기 유도의 제곱에 비례합니다.

전류에 의해 생성된 자기장은 전류의 제곱에 정비례하는 에너지를 갖습니다.

5. 저항이 2옴인 코일에 3A의 전류가 흐르고, 코일의 인덕턴스는 50mH이다. 전류가 200의 속도로 균일하게 증가하면 코일 단자의 전압은 얼마입니까? ?

레슨 번호 46-169 자기 유도. 인덕턴스. 현재 자기장 에너지. D/z:§15; § 161. 자기 유도- 전류 강도가 변할 때 전도 회로에서 EMF가 발생하는 현상. 이 경우에 발생하는 EMF를 자기 유도 EMF라고 합니다.렌츠의 법칙에 따르면 전류가 증가하는 순간 소용돌이 전기장의 강도는 전류에 반대되는 방향으로 향합니다. 소용돌이 장은 전류가 증가하는 것을 방지합니다. 그리고 전류가 감소하는 순간 소용돌이 장은 이를 지원합니다.

자기유도 현상은 간단한 실험을 통해 관찰할 수 있다.

와 함께 두 개의 동일한 램프를 병렬로 연결한 다이어그램입니다. 그 중 하나는 저항을 통해 소스에 연결됩니다.아르 자형 , ㅏ 다른 하나 - 코일과 직렬로 연결됨 엘, 철심이 장착되어 있습니다.

피
키를 닫으면 첫 번째 램프가 거의 즉시 깜박이고 두 번째 램프는 눈에 띄게 지연됩니다. 이 램프 회로의 자기 유도 EMF는 크고 전류 강도는 즉시 최대 값에 도달하지 않습니다 (그림).

개봉 중 자기 유도 EMF의 출현:

코일에 있는 열쇠가 열리면엘 만지작거리고 초기를 유지하는 자체 유도 EMF를 보여줍니다.뉴욕 현재. 결과적으로 개방 순간 검류계를 통해 전류가 흐릅니다. R에서 A로 ), 반대 방향개방 전 초기 전류(나 전류계에). 힘회로를 열 때의 전류는 전류 강도를 초과할 수 있습니다.

스위치가 닫힌 상태에서 검류계를 통과합니다.이는 자기 유도 EMF를 의미합니다.ε 이다 . 더 많은 EMF ε 바 요소의 컨테이너.

2. 인덕턴스.유도 벡터 모듈 전류에 의해 생성된 자기장은 전류의 세기에 비례합니다. 자속 Ф는 비례하므로 , 그럼 F~ 비~ 나. Ф=LI라고 주장할 수 있습니다. (1)

어디서 L -도체 회로의 전류와 자속 사이의 비례 계수. L의 가치 ~라고 불리는 회로 인덕턴스,아니면 그 사람 계수자기 유도의 양.

전자기 유도 법칙과 표현 (1)을 사용하여 우리는 평등을 얻습니다.

ε 이다 = -= - 엘 (2), 윤곽선의 모양이 전체적으로 변하지 않는다고 가정하면전류는 전류 강도의 변화에 의해서만 변경됩니다.공식 (2)로부터 다음과 같다:인덕턴스 - 이건 fi야 자기 유도 EMF와 수치적으로 동일한 양, 회로의 전류 강도가 다음과 같이 변할 때 회로에서 발생합니다. 1초 동안 1A

인덕턴스는 기하학적 요인, 즉 도체의 크기와 모양에 따라 달라지지만 도체의 전류 강도에 직접적으로 의존하지는 않습니다. 도체의 기하학적 구조 외에도 인덕턴스는 도체가 위치한 환경의 자기 특성에 따라 달라집니다.

한 권의 와이어 권선의 인덕턴스는 N개의 유사한 권선으로 구성된 코일(솔레노이드)의 인덕턴스보다 작습니다. 왜냐하면 코일의 자속은 다음과 같이 증가하기 때문입니다. N 번.

인덕턴스의 SI 단위는 다음과 같습니다. 헨리(Gn으로 표시). 도체 인덕턴스는 다음과 같습니다. 1GN, 만약에현재 강도가 균일하게 변경됩니다. 1A 뒤에 1초 자기 유도 EMF 발생 1V: 1GN = = 1

3. 현재 자기장 에너지 에너지 보존 법칙에 따르면 전류에 의해 생성된 자기장의 에너지는 전류원(갈바니 전지, 발전소의 발전기 등)이 전류를 생성하기 위해 소비해야 하는 에너지와 같습니다. 회로가 열리면 전류가 사라지고 소용돌이 장이 양의 작용을 합니다. 전류에 저장된 에너지가 방출됩니다. 예를 들어, 이는 인덕턴스가 높은 회로가 열릴 때 발생하는 강력한 스파크에 의해 감지됩니다. 현재에너지의 표현을 쓰시오인덕턴스 L(즉, 전류 자기장의 에너지)이 있는 회로를 통해 흐르는 I는 관성과 자기 유도 간의 유사성을 기반으로 할 수 있습니다. 자기 유도가 관성과 유사하다면 전류 생성 과정의 인덕턴스는 역학에서 몸체의 속도를 높일 때 질량과 동일한 역할을 해야 합니다. 전기역학에서 신체 속도의 역할은 전류 강도에 의해 결정됩니다. I는 전하의 움직임을 특징짓는 양입니다. 그렇다면 현재 에너지는 W m은 역학에서 신체의 운동 에너지와 유사한 양으로 간주될 수 있으며 W m = (**) 형식으로 표시됩니다. 계산 결과로 얻은 현재 에너지에 대한 표현이 바로 이것입니다. 전류에너지(**)는 도체의 기하학적 특성을 통해 표현됩니다. L, 그리고 그 안에 있는 현재 강도는 I입니다. 그러나 이 동일한 에너지는 필드의 특성을 통해서도 표현될 수 있습니다. 계산에 따르면 자기장 에너지 밀도(즉, 단위 부피당 에너지)는 자기 유도의 제곱에 비례합니다. 승 M ~ V 2, 전기장의 에너지 밀도가 전기장의 세기의 제곱에 비례하는 것과 같습니다. 승이자~이자 2

기억하세요: 전류에 의해 생성된 자기장은 전류의 제곱에 정비례하는 에너지를 갖습니다.

기본 공식: 패러데이의 법칙(전자기 유도 법칙): ε = –,여기서 ΔФ는 자속의 변화이고, Δt는 이러한 변화가 발생한 기간입니다.

자기 유도 현상은 회로의 전류가 변할 때 이러한 변화에 대응하는 EMF가 나타나는 것입니다. 윤곽선으로 둘러싸인 표면을 통과하는 자속 Ф는 전류 강도에 정비례합니다. I 회로: Ф = LI,

어디서 L - 인덕턴스라고 불리는 비례 계수.

자기 유도 EMF는 회로 Δ의 전류 강도 변화를 통해 표현됩니다.나는 다음 공식으로:

ε = - = -L 여기서 Δt는 이러한 변화가 발생한 시간입니다.

자기장 에너지 W는 다음 공식으로 표현됩니다. W=

작업. 자기 유도. 인덕턴스.

1. 3.8A의 전류가 0.012초 안에 사라지면 인덕턴스가 86mH인 코일에서 어떤 자기 유도 EMF가 발생합니까?

2. 인덕턴스가 0.016mH인 코일의 전류가 0.5kA/s의 속도로 감소하는 경우 자기 유도 EMF를 결정합니다.

3. 0.1초 동안 전류가 2A에서 12A로 균일하게 변화할 때 10V에 해당하는 자기 유도 EMF가 발생하는 경우 코일의 인덕턴스는 얼마입니까?

4. 저항이 0.2Ω인 도체의 회로를 관통하는 자속은 2ms 동안 1.2∙10 -3 Wb에서 0.4∙10 -3 Wb로 균일하게 변경됩니다. 회로의 전류 강도를 결정합니다.

5. 저항이 2옴인 코일에 3A의 전류가 흐르고, 코일의 인덕턴스는 50mH이다. 코일 단자의 전류가 200A/s의 속도로 균일하게 증가하면 코일 단자의 전압은 얼마입니까?

6. 105V의 자기 유도 EMF가 여기되면 인덕턴스가 3.5H인 계전기 권선의 전류 변화율은 얼마입니까?

7. 무시할 수 있는 저항과 3H의 인덕턴스를 갖는 코일이 EMF가 15V이고 내부 저항이 무시할 수 있는 전류원에 연결됩니다. 코일의 전류는 얼마 후에 50A에 도달합니까? 8. 인덕턴스가 0.2H인 코일이 EMF = 10V이고 내부 저항이 0.4Ω인 전류 소스에 연결됩니다. 회로의 전류가 0.04초 내에 사라지고 코일 와이어의 저항이 1.6Ω인 경우 회로가 열리는 순간의 총 EMF를 결정합니다. 9. 저항이 10Ω이고 인덕턴스가 0.01H인 코일이 교류 자기장에 위치합니다. 이 자기장에 의해 생성된 자속이 0.01Wb 증가하면 코일의 전류는 0.5A 증가합니다. 이 시간 동안 코일을 통과하는 전하는 얼마나 됩니까?

이번 수업에서 우리는 자기 유도 현상이 어떻게, 누구에 의해 발견되었는지 배우고, 이 현상을 증명할 경험을 고려하며, 자기 유도가 전자기 유도의 특별한 경우임을 판단할 것입니다. 수업 마지막에는 도체의 크기와 모양, 그리고 도체가 위치한 환경, 즉 인덕턴스에 대한 자기 유도 EMF의 의존성을 보여주는 물리량을 소개합니다.

쌀. 2. D. Henry의 실험 설정 다이어그램

그림에서. 그림 2는 자기 유도 현상을 입증할 수 있는 실험 설정의 전기 다이어그램을 보여줍니다. 전기 회로는 스위치를 통해 직류 전원에 연결된 두 개의 병렬 연결된 전구로 구성됩니다. 코일은 전구 중 하나와 직렬로 연결됩니다. 회로를 닫은 후 코일과 직렬로 연결된 전구가 두 번째 전구보다 더 천천히 켜지는 것을 볼 수 있습니다(그림 3).

쌀. 3. 회로를 켤 때 전구의 백열량이 다릅니다.

소스가 꺼지면 코일과 직렬로 연결된 전구는 두 번째 전구보다 더 천천히 꺼집니다.

왜 불이 동시에 꺼지지 않습니까?

스위치가 닫히면 (그림 4) 자기 유도 EMF의 발생으로 인해 코일이 있는 전구의 전류가 더 천천히 증가하므로 이 전구가 더 천천히 켜집니다.

쌀. 4. 열쇠 잠금

스위치가 열리면(그림 5) 결과적인 자기 유도 EMF가 전류 감소를 방지합니다. 따라서 전류는 한동안 계속 흐릅니다. 전류가 존재하려면 폐쇄 회로가 필요합니다. 회로에는 이러한 회로가 있으며 두 개의 전구가 모두 포함되어 있습니다. 따라서 회로가 열리면 전구가 일정 시간 동안 동일하게 빛나야 하며 관찰된 지연은 다른 이유로 인해 발생할 수 있습니다.

쌀. 5. 열쇠 열기

키가 닫히고 열릴 때 이 회로에서 발생하는 프로세스를 고려해 보겠습니다.

1. 열쇠 잠금.

회로에는 전류가 흐르는 코일이 있습니다. 이번 턴의 전류가 시계 반대 방향으로 흐르도록 하십시오. 그러면 자기장이 위쪽으로 향하게 됩니다(그림 6).

즉, 그림에서 고려한 경우입니다. 6턴일 때 유도 전류는 시계 방향으로 향해야 하며(그림 7), 턴 자체 전류의 증가를 방지해야 합니다. 결과적으로 키를 닫을 때 이 회로에 반대 방향으로 향하는 제동 유도 전류가 나타나기 때문에 회로의 전류가 즉시 증가하지 않습니다.

2. 열쇠 열기

결론:도체의 전류가 변하면 동일한 도체에서 전자기 유도가 발생하여 도체의 자체 전류 변화를 방지하는 방식으로 유도 전류가 생성됩니다(그림 8). 이것이 자기 유도 현상의 본질입니다. 자기 유도는 전자기 유도의 특별한 경우입니다.

쌀. 8. 회로를 켜고 끄는 순간

전류에 따른 직선 도체의 자기 유도를 찾는 공식:

자기 유도는 어디에 있습니까? - 자기 상수; - 현재 강도; - 도체에서 지점까지의 거리.

해당 영역을 통한 자기 유도의 자속은 다음과 같습니다.

자속이 침투하는 표면적은 어디에 있습니까?

따라서 자기 유도의 자속은 도체의 전류 크기에 비례합니다.

감은 수와 길이가 인 코일의 경우 자기장 유도는 다음 관계식에 의해 결정됩니다.

감은 수에 따라 코일이 생성하는 자속 N, 동일하다:

이 식에 자기장 유도 공식을 대입하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.

코일 길이에 대한 회전 수의 비율은 다음 숫자로 표시됩니다.

자속의 최종 표현은 다음과 같습니다.

결과 관계에서 자속 값은 현재 값과 코일의 형상(반경, 길이, 회전 수)에 따라 달라짐이 분명합니다. 다음과 같은 값을 인덕턴스라고 합니다.

인덕턴스의 단위는 헨리입니다.

따라서 코일의 전류로 인한 자기 유도의 자속은 다음과 같습니다.

유도 EMF의 공식을 고려하면 자기 유도 EMF는 "-" 기호를 사용하여 전류 및 인덕턴스 변화율의 곱과 동일하다는 것을 알 수 있습니다.

자기 유도-이 도체를 통해 흐르는 전류의 세기가 변할 때 도체에 전자기 유도가 발생하는 현상입니다.

자기유도의 기전력마이너스 기호를 사용하여 도체를 통해 흐르는 전류의 변화율에 정비례합니다. 비례 계수는 다음과 같습니다. 인덕턴스, 이는 도체의 기하학적 매개변수에 따라 달라집니다.

도체의 전류 변화율이 초당 1A인 경우 이 도체에서 1V에 해당하는 자기 유도 기전력이 발생하면 도체의 인덕턴스는 1H입니다.

서지

Myakishev G.Ya. 물리학: 교과서. 11학년용 일반 교육 기관. - M .: 교육, 2010.
Kasyanov V.A. 물리학. 11학년: 교육적. 일반 교육용 기관. -M .: Bustard, 2005.
Gendenstein L.E., Dick Yu.I., 물리학 11. - M.: Mnemosyne.

인터넷 포털 Myshared.ru ().
인터넷 포털 Physics.ru ().
인터넷 포털 Festival.1september.ru ().

숙제

단락 15 끝의 질문 (p. 45) - Myakishev G.Ya. 물리학 11(권장 도서 목록 참조)
어느 도체의 인덕턴스가 1헨리입니까?

인터넷 자원을 활용한 물리학 수업.

11학년, 주제: "자기 유도, 인덕턴스" - 2시간.

목표:

교육 역량 형성 - 물리적 개념과 법칙을 연구하는 과정을 독립적으로 구성하고 교육 문제를 해결합니다.
연구 역량 형성 - 독립적인 지식 습득 개발, 인터넷 자원 활용, 필요한 정보 분석 및 선택.
사회적 및 개인적 역량 형성 - 자신과 사회에 대한 지식의 중요성을 결정하는 능력.

수업 실행을 위한 자원: 인터넷 연결이 가능한 컴퓨터실이 필요합니다.

문제 설명: 독립적으로 인터넷 리소스를 사용하여 자기 유도 현상을 연구하고, 인덕턴스 개념을 고려하고, 자기 유도의 EMF가 어떻게 결정되는지 알아보세요. 자기 유도의 실제 적용을 고려하십시오. 자신과 과학에 대한 현상의 중요성을 결정하십시오.

2. 학생들의 독립적인 작업

정보를 획득하고 선택하고 분류하기 위한 연구 활동
다이어그램, 그래프, 설명의 형태로 받은 정보를 기반으로 자신의 지식 시스템을 그래픽으로 표현한 것입니다. 연구된 현상과 법칙의 실제적인 방향을 그림과 사진의 형태로 반영합니다.
획득한 지식이 자신과 사회에 미치는 중요성을 그래픽 형식이나 짧은 에세이, 에세이 형식으로 추론합니다.

모든 학생활동은 전자워크북에 반영됩니다.

3. 자가 테스트: 학생들은 학습한 자료에 대한 테스트를 받게 됩니다(부록 2의 테스트 링크). 학생들은 자신의 수준을 선택합니다. 통합 문서에는 답변 옵션만 배치됩니다.

학생 작품 평가:

로컬 네트워크를 통한 통합 문서 교환, 습득한 지식 분석, 자체 테스트(답변은 부록 3 참조). 학생들은 반 친구들의 워크북을 스스로 평가합니다.

수업 요약: 반성, 어려움에 대한 토론, 소망, 성취된 결과.

숙제: 습득한 지식을 이해하고 "자기 유도, 유도성" 주제에 대한 토론을 위한 문제 자료를 준비합니다. 숙제를 하려면 교과서와 추가 정보를 가지고 독립적으로 작업해야 합니다.

www.physics.nad.ru- 애니메이션의 물리학

www.physics.ru- 오픈칼리지 물리학

http://www.spin.nw.ru/학교를 위한 물리학

http://physicomp.lipetsk.ru/- 전자잡지 "Physikomp"

http://www.omsknet.ru/acad/fr_elect.htm- 물리학에 관한 전자 교과서.

www.alsak.ru-교사와 학생을 위한 학교 물리학.

www.physics-regelman.com

부록 3

테스트“자기 유도. 인덕턴스"

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