หัวข้อบทเรียน: “ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเอง ตัวเหนี่ยวนำ

แผน-สรุปบทเรียน

« การเหนี่ยวนำตนเอง . และ ตัวเหนี่ยวนำ . พลังงาน สนามแม่เหล็ก ปัจจุบัน"

จบโดยนักศึกษาชั้นปีที่ 5

กลุ่มเอฟเอ็ม-112

การศึกษาเต็มเวลา

การศึกษาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์

เคซูติน่า โอลก้า วลาดิสลาฟนา

วันที่: 09/23/59

วลาดิมีร์ 2559

หัวข้อบทเรียน: การเหนี่ยวนำตนเอง . และ ตัวเหนี่ยวนำ .

ระดับ: "11บี"

ประเภทบทเรียน : บทเรียนในการเรียนรู้ความรู้ใหม่

ประเภทบทเรียน: บทเรียนบรรยาย

เป้า : สร้างแนวคิดที่ว่าการเปลี่ยนแปลงความแรงของกระแสในตัวนำจะสร้างคลื่นน้ำวนซึ่งสามารถเร่งหรือชะลอการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน สร้างแนวคิดเกี่ยวกับพลังงานที่มีกระแสไฟฟ้าในตัวนำและพลังงานของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสไฟฟ้า

งาน:

ทางการศึกษา: ทบทวนความรู้ของนักเรียนเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้พวกเขาลึกซึ้งยิ่งขึ้น บนพื้นฐานนี้ให้ศึกษาปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเอง สอนการใช้กฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่ออธิบายปรากฏการณ์แนะนำสูตรในการคำนวณพลังงานของสนามแม่เหล็กของกระแสไฟฟ้าและแนวคิดของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

ทางการศึกษา: เพื่อพัฒนาความสนใจในเรื่อง การทำงานหนัก และความสามารถในการประเมินคำตอบของสหายอย่างรอบคอบ ความสามารถในการทำงานร่วมกันและเป็นคู่.

ทางการศึกษา: การพัฒนาการคิดทางกายภาพของนักเรียน การขยายเครื่องมือแนวคิดของนักเรียน การพัฒนาทักษะในการวิเคราะห์ข้อมูล การสรุปผลจากการสังเกตและการทดลอง

อุปกรณ์:

ความคืบหน้าของบทเรียน:

เวทีองค์กร

11.20 – 11.21

สวัสดีเพื่อนๆ นั่งลง

นักเรียนกำลังเตรียมตัวสำหรับบทเรียน

อัพเดทความรู้.

11.22-11.28

การตรวจสอบ การบ้านหากนักเรียนมีคำถาม เราก็จะจัดการให้

การสำรวจหน้าผาก:

สนามใดเรียกว่าสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวน?

แหล่งกำเนิดของสนามวอร์เท็กซ์คืออะไร?

กระแสฟูโกต์คืออะไร? ยกตัวอย่างการใช้งาน

มันขึ้นอยู่กับอะไร? แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในตัวนำที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กที่แปรผันตามเวลา?

นักเรียนตรวจการบ้านและตอบคำถาม:

สนามที่สร้างสนามแม่เหล็กที่แปรผันตามเวลา

สนามแม่เหล็กที่แปรผันตามเวลา

กระแสเหนี่ยวนำถึงค่าตัวเลขขนาดใหญ่ในตัวนำขนาดใหญ่เนื่องจากความต้านทานของพวกมันต่ำ

เกี่ยวกับความเร็วการเคลื่อนที่ของตัวนำในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ

ตัวอย่างคำถามชี้แนะ:

4.จำสูตรที่คุณสามารถหาแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในตัวนำที่กำลังเคลื่อนที่ได้

เวทีสร้างแรงบันดาลใจ

11.29-11.31

แอมแปร์เป็นผู้วางรากฐานของพลศาสตร์ไฟฟ้าในปี พ.ศ. 2363 งานของแอมแปร์เป็นแรงบันดาลใจให้วิศวกรหลายคนออกแบบอุปกรณ์ทางเทคนิคต่างๆ เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า (ออกแบบโดย B. S. Jacobi) โทรเลข (S. Morse) และแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งออกแบบโดย Henry นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันผู้โด่งดัง

โจเซฟ เฮนรี่มีชื่อเสียงจากการสร้างชุดแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทรงพลังและมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวด้วยแรงยกตั้งแต่ 30 ถึง 1,500 กก. โดยมีน้ำหนักแม่เหล็กอยู่ที่ 10 กก. ในขณะที่สร้างแม่เหล็กไฟฟ้าหลายชนิด ในปี พ.ศ. 2375 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบปรากฏการณ์ใหม่ในแม่เหล็กไฟฟ้า - ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตัวเอง บทเรียนนี้จัดทำขึ้นเพื่อปรากฏการณ์นี้โดยเฉพาะ

เขียนหัวข้อบนกระดาน: “ การเหนี่ยวนำตนเอง . และ ตัวเหนี่ยวนำ . พลังงานสนามแม่เหล็กในปัจจุบัน ».

การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

11.32-11.45

เฮนรีคิดค้นขดลวดแบนที่ทำจากทองแดงแถบ ด้วยความช่วยเหลือทำให้เขาได้รับเอฟเฟกต์ด้านพลังงานที่เด่นชัดกว่าเมื่อใช้โซลินอยด์แบบลวด นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นว่าเมื่อมีขดลวดที่ทรงพลังในวงจร กระแสในวงจรนี้จะถึงค่าสูงสุดช้ากว่ามากเมื่อไม่มีขดลวด

ประสบการณ์: รูปนี้แสดงแผนภาพทางไฟฟ้าของการตั้งค่าการทดลอง โดยสามารถแสดงปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตัวเองได้ วงจรไฟฟ้าประกอบด้วยหลอดไฟที่เชื่อมต่อแบบขนานสองหลอดที่เชื่อมต่อผ่านสวิตช์ไปยังแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง ขดลวดเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับหลอดไฟหลอดใดหลอดหนึ่ง หลังจากปิดวงจรจะเห็นว่าหลอดไฟที่ต่ออนุกรมกับคอยล์จะสว่างช้ากว่าหลอดไฟดวงที่สอง

เมื่อปิดแหล่งกำเนิดไฟ หลอดไฟที่ต่ออนุกรมกับคอยล์จะดับช้ากว่าหลอดไฟดวงที่สอง

ให้เราพิจารณากระบวนการที่เกิดขึ้นในวงจรนี้เมื่อปิดและเปิดกุญแจ

1. การปิดกุญแจ

มีขดลวดนำกระแสอยู่ในวงจร ปล่อยให้กระแสในเทิร์นนี้ไหลทวนเข็มนาฬิกา จากนั้นสนามแม่เหล็กจะพุ่งขึ้น

ดังนั้นขดลวดจึงไปอยู่ในอวกาศของสนามแม่เหล็กของมันเอง เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น ขดลวดจะพบว่าตัวเองอยู่ในช่องว่างของสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไปของกระแสไฟฟ้าในตัวมันเอง หากกระแสเพิ่มขึ้นฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสนี้ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังที่ทราบกันดีว่าด้วยการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะทะลุระนาบของวงจร แรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้นในวงจรนี้ และผลที่ตามมาคือกระแสเหนี่ยวนำ ตามกฎของ Lenz กระแสนี้จะถูกส่งไปในลักษณะที่สนามแม่เหล็กของมันป้องกันการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะทะลุระนาบของวงจร

นั่นคือสำหรับการหมุนที่พิจารณาในรูปที่ 4 กระแสเหนี่ยวนำควรถูกกำหนดทิศทางตามเข็มนาฬิกา เพื่อป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าของเทิร์นเพิ่มขึ้น ดังนั้นเมื่อปิดกุญแจ กระแสในวงจรจะไม่เพิ่มขึ้นทันที เนื่องจากกระแสเหนี่ยวนำการเบรกปรากฏในวงจรนี้ ซึ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม

2. การเปิดกุญแจ

เมื่อเปิดสวิตช์ กระแสไฟฟ้าในวงจรจะลดลง ส่งผลให้ฟลักซ์แม่เหล็กผ่านระนาบของขดลวดลดลง การลดลงของฟลักซ์แม่เหล็กจะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำและกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในกรณีนี้ กระแสเหนี่ยวนำจะมีทิศทางเดียวกับกระแสของคอยล์เอง สิ่งนี้ส่งผลให้กระแสภายในลดลงช้าลง

บทสรุป: เมื่อกระแสในตัวนำเปลี่ยนแปลง การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในตัวนำเดียวกัน ซึ่งสร้างกระแสเหนี่ยวนำที่มุ่งตรงในลักษณะที่จะป้องกันการเปลี่ยนแปลงใดๆ ของกระแสในตัวตัวนำ นี่คือแก่นแท้ของปรากฏการณ์การชักนำตนเอง การเหนี่ยวนำตัวเองเป็นกรณีพิเศษของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

การเหนี่ยวนำตนเอง - นี่คือปรากฏการณ์ของการเกิดขึ้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในตัวนำเมื่อความแรงของกระแสที่ไหลผ่านตัวนำนี้เปลี่ยนไป

ตัวเหนี่ยวนำ ขนาดของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำ B ของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสนั้นแปรผันตามความแรงของกระแส เนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็ก Ф เป็นสัดส่วนกับ B ดังนั้น Ф ~ В~ I.

จึงสามารถโต้แย้งได้ว่า

Ф = LI

โดยที่ L คือสัมประสิทธิ์สัดส่วนระหว่างกระแสในวงจรนำไฟฟ้าและฟลักซ์แม่เหล็ก

ค่าของ L เรียกว่าความเหนี่ยวนำของวงจรหรือค่าสัมประสิทธิ์การเหนี่ยวนำตัวเอง

การใช้กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและการแสดงออกที่ได้ทำให้เราได้รับความเท่าเทียมกัน

จากสูตรเป็นไปตามนั้นตัวเหนี่ยวนำเป็นปริมาณทางกายภาพเป็นตัวเลขเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองที่เกิดขึ้นในวงจรเมื่อกระแสในนั้นเปลี่ยนแปลง 1 A ใน 1 วินาที

ความเหนี่ยวนำ เช่นเดียวกับความจุไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับปัจจัยทางเรขาคณิต ได้แก่ ขนาดของตัวนำและรูปร่าง แต่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสไฟฟ้าในตัวนำโดยตรง นอกจากรูปทรงของตัวนำแล้ว ความเหนี่ยวนำยังขึ้นอยู่กับอีกด้วย คุณสมบัติทางแม่เหล็กสภาพแวดล้อมที่ตัวนำตั้งอยู่

แน่นอนว่าความเหนี่ยวนำของการหมุนลวดหนึ่งเส้นนั้นน้อยกว่าของขดลวด (โซลินอยด์) ซึ่งประกอบด้วยการหมุนที่คล้ายกัน N เนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็กของขดลวดจะเพิ่มขึ้น N ครั้ง

หน่วย SI ของการเหนี่ยวนำเรียกว่าเฮนรี่ (แสดงโดย Gn) ความเหนี่ยวนำของตัวนำเท่ากับ 1 H หากมีการเปลี่ยนแปลงความแรงของกระแสสม่ำเสมอ 1 A ใน 1 วินาทีจะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองที่ 1 V:

ผู้คนพบกับปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเองทุกวัน ทุกครั้งที่เราเปิดหรือปิดไฟ เราจะปิดหรือเปิดวงจร ทำให้เกิดกระแสเหนี่ยวนำที่น่าตื่นเต้น บางครั้งกระแสเหล่านี้สามารถไปถึงค่าที่สูงมากจนประกายไฟกระโดดเข้าไปในสวิตช์ซึ่งเราสามารถมองเห็นได้

การเปรียบเทียบระหว่างการเหนี่ยวนำตัวเองและความเฉื่อย ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตัวเองนั้นคล้ายคลึงกับปรากฏการณ์ความเฉื่อยในกลศาสตร์ ดังนั้นความเฉื่อยนำไปสู่ความจริงที่ว่าภายใต้อิทธิพลของแรงร่างกายไม่ได้รับความเร็วที่แน่นอนในทันที แต่จะค่อยๆ ร่างกายไม่สามารถชะลอความเร็วลงได้ในทันทีไม่ว่าแรงเบรกจะแรงแค่ไหนก็ตาม ในทำนองเดียวกัน เนื่องจากการเหนี่ยวนำตัวเอง เมื่อปิดวงจร ความแรงของกระแสจะไม่ได้รับค่าที่แน่นอนในทันที แต่จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น การปิดแหล่งจ่ายจะไม่หยุดกระแสทันที การเหนี่ยวนำตัวเองจะคงอยู่ระยะหนึ่งแม้จะมีความต้านทานของวงจรก็ตาม

ในการสร้างกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจึงจำเป็นต้องทำการต่อต้านแรงกระแสน้ำวน สนามไฟฟ้า- งานนี้ (ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน) มีค่าเท่ากับพลังงานของกระแสไฟฟ้าหรือพลังงานของสนามแม่เหล็กของกระแสไฟฟ้า

เขียนนิพจน์สำหรับพลังงานปัจจุบันฉันไหลผ่านวงจรที่มีความเหนี่ยวนำลกล่าวคือ สำหรับพลังงานของสนามแม่เหล็กของกระแสไฟฟ้านั้นเป็นไปได้โดยอาศัยการเปรียบเทียบระหว่างความเฉื่อยและการเหนี่ยวนำตัวเอง

หากการเหนี่ยวนำตัวเองนั้นคล้ายคลึงกับความเฉื่อย การเหนี่ยวนำจะมีบทบาทเดียวกันในกระบวนการสร้างกระแสไฟฟ้าเหมือนกับที่มวลทำในกลศาสตร์เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น บทบาทของความเร็วของร่างกายในพลศาสตร์ไฟฟ้านั้นเล่นโดยความแรงของกระแสไฟฟ้าซึ่งเป็นปริมาณที่แสดงถึงการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า

จากนั้นพลังงานปัจจุบันก็ถือว่ามีค่าใกล้เคียงกัน พลังงานจลน์ในกลศาสตร์:

พลังงานสนามแม่เหล็กในปัจจุบัน

พวกเขาตอบคำถาม เข้าร่วมการอภิปราย สรุปผล และจดบันทึกลงในสมุดบันทึก

เสริมสร้างเนื้อหาที่เรียนรู้

11.46-11.56

ข้อเสนอในการแก้ปัญหา:

แก้ไขปัญหาที่กระดานและตรงจุด

สรุป.. การบ้าน.

11.57-11.58

การออกและแสดงเครื่องหมายแสดงเหตุผล การบันทึกและการอภิปรายการบ้าน

D/Z: §14-16, เลขที่ 932, 934, 938

เขียนการบ้าน

การสะท้อนกลับ

11.59-12.00

การสนทนาจัดขึ้นเพื่อให้ผู้เข้าร่วมบทเรียนเข้าใจการกระทำของตนเองในระหว่างบทเรียน

คำถาม:

1. คุณได้เรียนรู้อะไรใหม่ๆ ในระหว่างบทเรียน?

2. เนื้อหาบทเรียนชัดเจนหรือไม่

3. คุณชอบบทเรียนหรือไม่?

มีส่วนร่วมในการสนทนา

№931. ค่าความเหนี่ยวนำของวงจรจะเป็นเท่าใดหากที่ความแรงของกระแส 5 A มีฟลักซ์แม่เหล็ก 0.5 mWb ปรากฏขึ้น?

№933. ค้นหาความเหนี่ยวนำของตัวนำซึ่งเมื่อความแรงของกระแสเปลี่ยนแปลงสม่ำเสมอ 2 A เป็นเวลา 0.25 วินาที แรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองที่ 20 mV จะตื่นเต้น

№937. ในขดลวดที่มีความเหนี่ยวนำ 0.6 H กระแสไฟฟ้าคือ 20 A พลังงานของสนามแม่เหล็กของขดลวดนี้คืออะไร? พลังงานสนามจะเปลี่ยนไปอย่างไรหากความแรงของกระแสลดลงครึ่งหนึ่ง?

№939. ค้นหาพลังงานของสนามแม่เหล็กของโซลินอยด์ซึ่งมีฟลักซ์แม่เหล็ก 0.5 Wb เกิดขึ้นที่กระแส 10 A

№932. ฟลักซ์แม่เหล็กชนิดใดเกิดขึ้นในวงจรที่มีความเหนี่ยวนำ 0.2 mH ที่กระแส 10 A

№934. แรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองอะไรที่น่าตื่นเต้นในการคดเคี้ยวของแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความเหนี่ยวนำ 0.4 H เมื่อกระแสในนั้นเปลี่ยนแปลงสม่ำเสมอ 5 A ใน 0.02 วินาที?

№938. ความแรงของกระแสในขดลวดโช้คที่มีความเหนี่ยวนำ 0.5 H ควรเป็นเท่าใดเพื่อให้พลังงานสนามมีค่าเท่ากับ 1 J

วัตถุประสงค์ของบทเรียน: สร้างแนวคิดที่ว่าการเปลี่ยนแปลงของกระแสในตัวนำจะสร้างกระแสน้ำวนที่สามารถเร่งหรือชะลอการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนได้

ความคืบหน้าของบทเรียน

ตรวจการบ้านโดยใช้คำถามรายบุคคล

1. หาสูตรคำนวณแรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำของตัวนำที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก

2. หาสูตรคำนวณแรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำโดยใช้กฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

3. ไมโครโฟนแบบอิเล็กโทรไดนามิกใช้ที่ไหนและได้รับการออกแบบอย่างไร?

4. งาน ความต้านทานของขดลวดคือ 0.03 โอห์ม ฟลักซ์แม่เหล็กลดลงภายในขดลวด 12 mWb ประจุไฟฟ้าใดที่ผ่านหน้าตัดของขดลวด?

สารละลาย. ξi=ΔФ/Δt; ξi= iiʹ·R; II = Δq/Δt; ΔФ/Δt = Δq R/Δt; Δq = ΔФΔt/ RΔt; ∆q= ∆F/R;

การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

1. การเหนี่ยวนำตนเอง

หากกระแสสลับไหลผ่านตัวนำ มันจะสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในตัวนำเดียวกัน - นี่คือปรากฏการณ์

การเหนี่ยวนำตนเอง วงจรสื่อกระแสไฟฟ้ามีบทบาทสองประการ: กระแสไหลผ่านและแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำถูกสร้างขึ้นในนั้นโดยกระแสนี้

ตามกฎของเลนซ์; เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น ความแรงของสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนจะพุ่งตรงต่อกระแส กล่าวคือ ป้องกันการเพิ่มขึ้น

เมื่อกระแสน้ำลดลง สนามกระแสน้ำวนจะคงไว้

ลองดูแผนภาพที่แสดงว่าความแรงในปัจจุบันถึงจุดหนึ่ง

ค่าต่างๆ จะค่อยๆ หายไปเมื่อเวลาผ่านไป

การสาธิตการทดลองกับวงจรเมื่อใช้วงจรแรก เราจะแสดงให้เห็นว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำปรากฏขึ้นอย่างไรเมื่อปิดวงจร

เมื่อปิดกุญแจ หลอดไฟดวงแรกจะสว่างขึ้นทันที หลอดไฟดวงที่สองจะเกิดความล่าช้าเนื่องจากการเหนี่ยวนำตัวเองขนาดใหญ่ในวงจรที่สร้างโดยขดลวดที่มีแกนกลาง

เมื่อใช้วงจรที่สอง เราจะสาธิตลักษณะของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำเมื่อเปิดวงจร

ในขณะที่เปิด กระแสจะไหลผ่านแอมมิเตอร์ ตรงกับกระแสเริ่มต้น

เมื่อเปิดกระแสอาจเกินค่ากระแสเดิม ซึ่งหมายความว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองสามารถมากกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดปัจจุบันได้

วาดการเปรียบเทียบระหว่างความเฉื่อยและการเหนี่ยวนำตนเอง

ตัวเหนี่ยวนำ

ฟลักซ์แม่เหล็กเป็นสัดส่วนกับขนาดของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กและความแรงของกระแส เอฟ~บี~ฉัน

Ф= L ฉัน; โดยที่ L คือสัมประสิทธิ์สัดส่วนระหว่างกระแสและฟลักซ์แม่เหล็ก

สัมประสิทธิ์นี้มักเรียกว่า ตัวเหนี่ยวนำวงจรหรือสัมประสิทธิ์การเหนี่ยวนำตนเอง

การใช้ขนาดของตัวเหนี่ยวนำ กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเขียนได้ดังนี้:

ξis= – ΔФ/Δt = – L ΔI/Δt

ตัวเหนี่ยวนำเป็นปริมาณทางกายภาพเป็นตัวเลขเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองที่เกิดขึ้นในวงจรเมื่อกระแสเปลี่ยนแปลง 1 A ใน 1 วินาที

ความเหนี่ยวนำวัดเป็นเฮนรี่ (H) 1 H = 1 V s/A

ความสำคัญของการเหนี่ยวนำตัวเองในวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยุ

สรุป: เมื่อกระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงไหลผ่านตัวนำ จะมีสนามไฟฟ้าไหลวนปรากฏขึ้น

สนามกระแสน้ำวนจะทำให้อิเล็กตรอนอิสระช้าลงเมื่อกระแสเพิ่มขึ้นและคงไว้เมื่อมันลดลง

การรวมเนื้อหาที่ศึกษา

– จะอธิบายปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเองได้อย่างไร?

– วาดการเปรียบเทียบระหว่างความเฉื่อยและการเหนี่ยวนำตนเอง

– ความเหนี่ยวนำของวงจรคืออะไร วัดความเหนี่ยวนำในหน่วยใด

- งาน. ที่กระแส 5 A ฟลักซ์แม่เหล็ก 0.5 mWb จะปรากฏขึ้นในวงจร ความเหนี่ยวนำของวงจรจะเป็นเท่าใด?

สารละลาย. ∆Ф/∆t = – L ∆I/∆t; L = ΔF/ΔI; ยาว =1 ·10-4ชม

มาสรุปบทเรียนกันดีกว่า

การบ้าน: §15 ตัวแทน §13 เช่น 2 หมายเลข 10

1. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อกำหนดกฎเชิงปริมาณของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า นักเรียนต้องเข้าใจว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำแม่เหล็กคืออะไร และฟลักซ์แม่เหล็กคืออะไร ความคืบหน้าของบทเรียน ตรวจการบ้าน...
2. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อสร้างความคิดให้นักเรียนเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของความต้านทานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น - สิ่งเหล่านี้คือปฏิกิริยาแบบคาปาซิทีฟและอุปนัย ความคืบหน้าของบทเรียน ตรวจการบ้าน...
3. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อสร้างแนวคิดเกี่ยวกับพลังงานที่มีกระแสไฟฟ้าในตัวนำและพลังงานของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแส ความคืบหน้าของบทเรียน ตรวจการบ้านโดยใช้แบบทดสอบ...
4. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: แนะนำแนวคิดเรื่องแรงเคลื่อนไฟฟ้า รับกฎของโอห์มสำหรับวงจรปิด สร้างความคิดให้นักเรียนเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้า แรงดัน และความต่างศักย์ ความคืบหน้า...
5. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อสร้างแนวคิดให้กับนักเรียนเกี่ยวกับความต้านทานแบบแอคทีฟในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับและค่าประสิทธิผลของกระแสและแรงดันไฟฟ้า ความคืบหน้าของบทเรียน ตรวจการบ้าน...
6. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อสร้างแนวคิดที่ว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้ในตัวนำที่อยู่นิ่งที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็กที่กำลังเปลี่ยนแปลง หรือในตัวนำที่กำลังเคลื่อนที่ซึ่งอยู่ในค่าคงที่...
7. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อค้นหาว่าการค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร เป็นแนวคิดของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นความสำคัญของการค้นพบของฟาราเดย์สำหรับวิศวกรรมไฟฟ้าสมัยใหม่ ความก้าวหน้าของบทเรียน 1. การวิเคราะห์ ทดสอบงาน...
8. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อพิจารณาโครงสร้างและหลักการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า แสดงหลักฐานว่ากระแสไฟฟ้าคงไม่มีการใช้อย่างแพร่หลายเช่นนี้หากในคราวเดียว...
9. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อค้นหาว่าอะไรเป็นสาเหตุของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในตัวนำที่กำลังเคลื่อนที่ซึ่งวางอยู่ในสนามแม่เหล็กคงที่ นำนักเรียนไปสู่ข้อสรุปว่าแรงกระทำต่อข้อกล่าวหา...
10. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: ติดตามการดูดซึมของนักเรียนในหัวข้อที่ศึกษาการพัฒนา การคิดเชิงตรรกะ,พัฒนาทักษะการใช้คอมพิวเตอร์ ความก้าวหน้าของบทเรียน การจัดนักเรียนให้ทำแบบทดสอบ ตัวเลือกที่ 1 หมายเลข 1 ปรากฏการณ์...
11. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อสร้างแนวคิดเกี่ยวกับสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กโดยรวมให้กับนักเรียน - สนามแม่เหล็กไฟฟ้า ความคืบหน้าของบทเรียน ตรวจการบ้านโดยใช้แบบทดสอบ...
12. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อทดสอบความรู้ของนักเรียนในหัวข้อที่เรียนเพื่อพัฒนาทักษะในการแก้ปัญหาประเภทต่างๆ ความคืบหน้าของบทเรียน ตรวจการบ้าน คำตอบของนักเรียนจากสิ่งที่เตรียมไว้ที่บ้าน...
13. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อทำซ้ำและสรุปความรู้ในหัวข้อที่ครอบคลุม ปรับปรุงความสามารถในการคิดอย่างมีเหตุผล สรุป แก้ปัญหาเชิงคุณภาพและการคำนวณ ความก้าวหน้าของบทเรียน ตรวจการบ้าน 1....
14. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อพิสูจน์ให้นักเรียนเห็นว่าฟรี การสั่นสะเทือนทางแม่เหล็กไฟฟ้าไม่รวมอยู่ในวงจร การประยุกต์ใช้จริง- มีการใช้อันที่ไม่ทำให้หมาด ๆ การสั่นบังคับซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในทางปฏิบัติ ความคืบหน้า...
15. วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อสร้างแนวคิดของโมดูลการเหนี่ยวนำแม่เหล็กและแรงแอมแปร์ สามารถแก้ปัญหาเพื่อกำหนดปริมาณเหล่านี้ได้ ความคืบหน้าของบทเรียน ตรวจการบ้านแบบรายบุคคล...

บทเรียนที่ 46-169

การเหนี่ยวนำตนเอง- ปรากฏการณ์ของการเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจรตัวนำเมื่อความแรงของกระแสในนั้นเปลี่ยนไป แรงเคลื่อนไฟฟ้าผลลัพธ์เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตนเอง

การแสดงปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเอง

ปิดวงจร.เมื่อไฟฟ้าลัดวงจรเกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กในขดลวดเพิ่มขึ้น และสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนจะปรากฏขึ้น พุ่งตรงต่อกระแส กล่าวคือ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองเกิดขึ้นในขดลวด ป้องกันไม่ให้กระแสเพิ่มขึ้นในวงจร (สนามกระแสน้ำวนยับยั้งอิเล็กตรอน)

ผลลัพธ์ก็คือ L1 จะสว่างขึ้นในภายหลังกว่า L2

วงจรเปิด.

เมื่อเปิดวงจรไฟฟ้ากระแสจะลดลงฟลักซ์แม่เหล็กในขดลวดลดลงและสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนจะปรากฏขึ้นทิศทางเหมือนกระแส (พยายามรักษาความแรงของกระแสไฟฟ้าเท่าเดิม) เช่น แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตัวเองเกิดขึ้นในขดลวดเพื่อรักษากระแสในวงจร ด้วยเหตุนี้ L จะกะพริบสว่างเมื่อปิดเครื่อง

ตัวเหนี่ยวนำหรือค่าสัมประสิทธิ์การเหนี่ยวนำตัวเอง - พารามิเตอร์ของวงจรไฟฟ้าที่กำหนดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองที่เกิดขึ้นในวงจรเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมีการเปลี่ยนแปลงและ/หรือการเสียรูป คำว่า "ตัวเหนี่ยวนำ" ยังหมายถึงขดลวดเหนี่ยวนำในตัว ซึ่งเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติอุปนัยของวงจร

การเหนี่ยวนำตนเอง - การเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจรนำไฟฟ้าเมื่อความแรงของกระแสในนั้นเปลี่ยนไป แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำเกิดขึ้นเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลง หากการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดจากกระแสของตัวเอง พวกเขาก็พูดถึงแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตัวเอง:

ε คือ =–
= –ล ,

ที่ไหน ล - ตัวเหนี่ยวนำวงจรหรือของมัน ค่าสัมประสิทธิ์การอ้างอิงตนเอง

ตัวเหนี่ยวนำ- ปริมาณทางกายภาพเป็นตัวเลขเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองที่เกิดขึ้นในวงจรเมื่อกระแสเปลี่ยนแปลง 1 A ใน 1 วินาที

F - ฟลักซ์แม่เหล็กผ่านวงจร I - ความแรงของกระแสในวงจรหน่วย SI ของการเหนี่ยวนำเฮนรี่(GN): [ล] = [ ] = []= Gn; 1 Gn = 1
.

ความเหนี่ยวนำ เช่นเดียวกับความจุไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับรูปทรงของตัวนำ - ขนาดและรูปร่าง แต่ไม่ขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสในตัวนำ นอกจากนี้ การเหนี่ยวนำยังขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสภาพแวดล้อมที่ตัวนำตั้งอยู่

ตัวเหนี่ยวนำคอยล์ขึ้นอยู่กับ:

- จำนวนรอบ

− ขนาดและรูปร่างของคอยล์

− เกี่ยวกับการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ของตัวกลาง (อาจเป็นแกนกลาง)

กระแสปิดและเปิด เมื่อใดก็ตามที่กระแสไฟถูกเปิดปิดในวงจรจะเรียกว่า กระแสพิเศษของการเหนี่ยวนำตัวเอง (กระแสการปิดและเวลาพิเศษมอ),เกิดขึ้นในวงจรเนื่องจากปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตัวเองและการป้องกัน (ตามกฎของ Lenz) การเพิ่มหรือลดกระแสในวงจร ตัวเหนี่ยวนำแสดงลักษณะความเฉื่อยวงจรที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของกระแสในนั้นและของมันถือได้ว่าเป็นไฟฟ้าไดนามิกอะนาล็อกของมวลกายในกลศาสตร์ซึ่งเป็นการวัดความเฉื่อยของร่างกาย ในกรณีนี้คือความแรงในปัจจุบันฉันมีบทบาทเป็นความเร็วของร่างกาย พลังงานสนามแม่เหล็กในปัจจุบัน ลองหาพลังงานที่กระแสไฟฟ้าในตัวนำมีอยู่ ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน พลังงานของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสจะเท่ากับพลังงานที่แหล่งกำเนิดกระแส (เซลล์กัลวานิก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า ฯลฯ) ต้องใช้เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า เมื่อกระแสหยุด พลังงานนี้จะถูกปล่อยออกมาในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง เรามาดูกันว่าเหตุใดจึงต้องใช้พลังงานเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้านั่นคือจำเป็นต้องทำงาน สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อปิดวงจรเมื่อกระแสเริ่มเพิ่มขึ้น สนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนจะปรากฏขึ้นในตัวนำ โดยทำหน้าที่ต่อต้านสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นในตัวนำเนื่องจากแหล่งกำเนิดกระแส เพื่อให้กระแสเท่ากันฉัน แหล่งกำเนิดปัจจุบันจะต้องทำงานกับพลังของสนามกระแสน้ำวน งานนี้ไปเพื่อเพิ่มพลังงานของสนามแม่เหล็กของกระแสไฟฟ้า

เมื่อวงจรถูกเปิด กระแสไฟฟ้าจะหายไปและสนามกระแสน้ำวนจะทำงานในเชิงบวก พลังงานที่สะสมอยู่ในกระแสจะถูกปล่อยออกมา สิ่งนี้ถูกตรวจพบโดยประกายไฟอันทรงพลังที่เกิดขึ้นเมื่อเปิดวงจรที่มีความเหนี่ยวนำสูง

ฉันไหลผ่านวงจรที่มีความเหนี่ยวนำ L (เช่นพลังงานของสนามแม่เหล็กของกระแส) สามารถอยู่บนพื้นฐานของการเปรียบเทียบระหว่างความเฉื่อยและการเหนี่ยวนำตัวเองที่กล่าวถึงข้างต้น
W m ถือได้ว่าเป็นปริมาณที่คล้ายคลึงกับพลังงานจลน์ของร่างกาย
ในกลศาสตร์ และเขียนไว้ในรูป W m =

(**) L และความแรงในปัจจุบันคือ I แต่พลังงานเดียวกันนี้สามารถแสดงออกผ่านลักษณะของสนามได้เช่นกัน การคำนวณแสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นของพลังงานของสนามแม่เหล็ก (เช่น พลังงานต่อหน่วยปริมาตร) เป็นสัดส่วนกับกำลังสองของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก เช่นเดียวกับที่ความหนาแน่นของพลังงานของสนามไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความแรงของสนามไฟฟ้า

สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสไฟฟ้ามีพลังงานเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังสองของกระแสไฟฟ้า ?

5. กระแสไฟฟ้า 3 A ไหลเข้าสู่ขดลวดที่มีความต้านทาน 2 โอห์ม ความเหนี่ยวนำของขดลวดคือ 50 mH แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วคอยล์จะเป็นอย่างไรหากกระแสในนั้นเพิ่มขึ้นสม่ำเสมอที่ความเร็ว 200 บทเรียนที่ 46-169การเหนี่ยวนำตนเอง ตัวเหนี่ยวนำ พลังงานสนามแม่เหล็กในปัจจุบัน1. การเหนี่ยวนำตนเอง D/z:§15; มาตรา 16– ปรากฏการณ์การเกิด EMF ในวงจรตัวนำเมื่อความแรงของกระแสในวงจรเปลี่ยนไป แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในกรณีนี้เรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตนเอง

ตามกฎของ Lenz ในขณะที่กระแสเพิ่มขึ้น ความเข้มของสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนจะพุ่งตรงต่อกระแส กล่าวคือ สนามกระแสน้ำวนจะป้องกันไม่ให้กระแสเพิ่มขึ้น และในขณะที่กระแสน้ำลดลง สนามกระแสน้ำวนก็รองรับกระแสน้ำนั้น

ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเองสามารถสังเกตได้จากการทดลองง่ายๆ กับแผนผังการเชื่อมต่อแบบขนานของหลอดไฟสองดวงที่เหมือนกัน หนึ่งในนั้นเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดผ่านตัวต้านทาน , ร ก ล, อีกอันหนึ่งอยู่ในอนุกรมกับคอยล์

พร้อมกับแกนเหล็ก
เมื่อปิดกุญแจ ไฟดวงแรกจะกะพริบเกือบจะในทันที และดวงที่สอง - โดยมีความล่าช้าอย่างเห็นได้ชัด แรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองในวงจรของหลอดไฟนี้มีขนาดใหญ่และความแรงของกระแสไฟฟ้าไม่ถึงค่าสูงสุดในทันที (รูปที่)

การปรากฏตัวของ EMF เหนี่ยวนำตัวเองระหว่างการเปิด:

เมื่อกุญแจในคอยล์เปิดออกล เล่นซอไปรอบ ๆ แสดงแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตัวเองซึ่งคงค่าเริ่มต้นไว้ยังไม่มีกระแส เป็นผลให้ในขณะที่เปิดกระแสจะไหลผ่านกัลวาโนมิเตอร์ (จากอาร์ถึงเอ ) มุ่งต่อต้านกระแสเริ่มต้นก่อนเปิด (ฉัน ถึงแอมมิเตอร์) ความแข็งแกร่งกระแสเมื่อเปิดวงจรอาจเกินความแรงของกระแส

ผ่านกัลวาโนมิเตอร์โดยที่สวิตช์ปิดอยู่ซึ่งหมายความว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตนเองε เป็น . แรงเคลื่อนไฟฟ้ามากขึ้น ε บริติชแอร์เวย์ ภาชนะบรรจุองค์ประกอบ

2. ตัวเหนี่ยวนำโมดูลเวกเตอร์การเหนี่ยวนำ สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสนั้นแปรผันตามความแรงของกระแส เนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็ก Ф เป็นสัดส่วน , แล้วเอฟ~ บี~ ฉัน. อาจเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่า Ф=LI, (1)

ที่ไหน L - สัมประสิทธิ์สัดส่วนระหว่างกระแสในวงจรนำไฟฟ้าและฟลักซ์แม่เหล็ก ค่าของ L เรียกว่า ตัวเหนี่ยวนำวงจร,หรือเขา ค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณการเหนี่ยวนำตนเอง

การใช้กฎของการเหนี่ยวนำและการแสดงออกของแม่เหล็กไฟฟ้า (1) เราได้รับความเท่าเทียมกัน

ε เป็น = -= - ล (2), ถ้าเราถือว่ารูปร่างของเส้นชั้นความสูงยังคงไม่เปลี่ยนแปลงตลอดการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความแรงในปัจจุบันเท่านั้นจากสูตร (2) จะได้ว่าตัวเหนี่ยวนำ - นี่คือไฟ ปริมาณ ical ซึ่งเท่ากับตัวเลขเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเอง เกิดขึ้นในวงจรเมื่อความแรงของกระแสในนั้นเปลี่ยนแปลงไป 1 A เป็นเวลา 1 วินาที

ความเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับปัจจัยทางเรขาคณิต: ขนาดของตัวนำและรูปร่าง แต่ไม่ขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสไฟฟ้าในตัวนำโดยตรง นอกจากรูปทรงของตัวนำแล้ว ความเหนี่ยวนำยังขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสภาพแวดล้อมที่ตัวนำนั้นตั้งอยู่ด้วย

ความเหนี่ยวนำของการหมุนลวดหนึ่งเส้นมีค่าน้อยกว่าของขดลวด (โซลินอยด์) ที่ประกอบด้วยการหมุนที่คล้ายกัน N รอบ เนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็กของขดลวดเพิ่มขึ้นยังไม่มีข้อความ ครั้ง

หน่วย SI ของการเหนี่ยวนำเรียกว่า เฮนรี่(แสดงโดย Gn) ความเหนี่ยวนำของตัวนำมีค่าเท่ากับ 1 Gn, ถ้าในนั้นมีการเปลี่ยนแปลงความแรงในปัจจุบันสม่ำเสมอโดย 1 ก สำหรับ 1 วิ แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตัวเองเกิดขึ้น 1 โวลต์: 1 Gn = = 1

3. พลังงานสนามแม่เหล็กในปัจจุบัน ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน พลังงานของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสจะเท่ากับพลังงานที่แหล่งกำเนิดกระแส (เซลล์กัลวานิก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า ฯลฯ) ต้องใช้เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า เมื่อวงจรถูกเปิด กระแสไฟฟ้าจะหายไปและสนามกระแสน้ำวนจะทำงานในเชิงบวก พลังงานที่สะสมอยู่ในกระแสจะถูกปล่อยออกมา สิ่งนี้ถูกตรวจพบโดยประกายไฟอันทรงพลังที่เกิดขึ้นเมื่อเปิดวงจรที่มีความเหนี่ยวนำสูง เขียนนิพจน์สำหรับพลังงานปัจจุบันฉันไหลผ่านวงจรที่มีความเหนี่ยวนำ L (เช่นพลังงานของสนามแม่เหล็กของกระแส) สามารถขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบระหว่างความเฉื่อยและการเหนี่ยวนำตัวเอง หากการเหนี่ยวนำตัวเองคล้ายกับความเฉื่อย การเหนี่ยวนำในกระบวนการสร้างกระแสไฟฟ้าควรมีบทบาทเช่นเดียวกับมวลเมื่อเพิ่มความเร็วของร่างกายในกลศาสตร์ บทบาทของความเร็วของร่างกายในไฟฟ้าพลศาสตร์นั้นขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสฉัน เป็นปริมาณที่แสดงลักษณะของการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า หากเป็นเช่นนั้นก็แสดงว่าเป็นพลังงานในปัจจุบัน W m ถือได้ว่าเป็นปริมาณที่คล้ายคลึงกับพลังงานจลน์ของร่างกายในกลศาสตร์ และเขียนอยู่ในรูป W m = (**) เป็นการแสดงออกอย่างแม่นยำสำหรับพลังงานปัจจุบันที่ได้รับจากการคำนวณ พลังงานปัจจุบัน (**) แสดงผ่านลักษณะทางเรขาคณิตของตัวนำ L และความแรงในปัจจุบันคือ I แต่พลังงานเดียวกันนี้สามารถแสดงออกผ่านลักษณะของสนามได้เช่นกัน การคำนวณแสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นของพลังงานของสนามแม่เหล็ก (เช่น พลังงานต่อหน่วยปริมาตร) เป็นสัดส่วนกับกำลังสองของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ว M ~ V 2 เช่นเดียวกับความหนาแน่นของพลังงานของสนามไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความแรงของสนามไฟฟ้า วอี ~ อี 2

ข้อควรจำ: สนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้ามีพลังงานเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังสองของกระแสไฟฟ้า

สูตรพื้นฐาน: กฎของฟาราเดย์ (กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า): ε = –โดยที่ ΔФ คือการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็ก Δt คือช่วงเวลาที่การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้น

ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำตัวเองคือเมื่อกระแสเปลี่ยนแปลงในวงจร แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะปรากฏขึ้นเพื่อต่อต้านการเปลี่ยนแปลงนี้ ฟลักซ์แม่เหล็ก Ф ผ่านพื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยเส้นขอบจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแรงของกระแสไฟฟ้าฉันอยู่ในวงจร: Ф = LI

ที่ไหน L - ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนเรียกว่าตัวเหนี่ยวนำ

แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองแสดงผ่านการเปลี่ยนแปลงความแรงของกระแสในวงจรΔฉันตามสูตรต่อไปนี้:

ε = - = -L โดยที่ Δt คือเวลาที่การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้น

พลังงานสนามแม่เหล็ก W แสดงได้ด้วยสูตร: W=

งาน การเหนี่ยวนำตนเอง ตัวเหนี่ยวนำ

1. แรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองใดเกิดขึ้นในขดลวดที่มีความเหนี่ยวนำ 86 mH หากกระแส 3.8 A หายไปในนั้นใน 0.012 วินาที?

2. ตรวจสอบ EMF การเหนี่ยวนำตัวเองหากกระแสในขดลวดที่มีความเหนี่ยวนำ 0.016 mH ลดลงในอัตรา 0.5 kA / s

3. ค่าเหนี่ยวนำของขดลวดคืออะไรหากมีการเปลี่ยนแปลงสม่ำเสมอของกระแสในนั้นจาก 2 เป็น 12 A ใน 0.1 วินาที เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองเท่ากับ 10 V?

4. ฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะวงจรของตัวนำที่มีความต้านทาน 0.2 โอห์มเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอจาก 1.2 ∙ 10 -3 Wb เป็น 0.4 ∙ 10 - 3 Wb ใน 2 ms กำหนดความแรงของกระแสในวงจร

5. กระแสไฟฟ้า 3 A ไหลเข้าสู่ขดลวดที่มีความต้านทาน 2 โอห์ม ความเหนี่ยวนำของขดลวดคือ 50 mH ถ้ากระแสในขั้วขดลวดเพิ่มขึ้นสม่ำเสมอที่อัตรา 200 A/s จะมีแรงดันไฟเท่าไร

6. อัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสในขดลวดรีเลย์ที่มีความเหนี่ยวนำ 3.5 H คืออะไรหากแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองที่ 105 V ตื่นเต้นอยู่?

7. ขดลวดที่มีความต้านทานเล็กน้อยและความเหนี่ยวนำ 3 H เชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดกระแสด้วยแรงเคลื่อนไฟฟ้า 15 V และความต้านทานภายในเล็กน้อย กระแสในคอยล์จะถึง 50A หลังจากช่วงระยะเวลาใด? 8. ขดลวดที่มีความเหนี่ยวนำ 0.2 H เชื่อมต่อกับแหล่งกระแสด้วย EMF = 10 V และความต้านทานภายใน 0.4 โอห์ม กำหนด EMF ทั้งหมด ณ เวลาที่วงจรเปิดหากกระแสในนั้นหายไปใน 0.04 วินาทีและความต้านทานของขดลวดคือ 1.6 โอห์ม 9. ขดลวดที่มีความต้านทาน 10 โอห์มและความเหนี่ยวนำ 0.01 H ตั้งอยู่ในสนามแม่เหล็กสลับ เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างโดยสนามนี้เพิ่มขึ้น 0.01 Wb กระแสในขดลวดเพิ่มขึ้น 0.5 A ประจุที่ไหลผ่านขดลวดในช่วงเวลานี้มีค่าเท่าใด

8

บน บทเรียนนี้เราจะค้นหาว่าปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเองถูกค้นพบอย่างไรและโดยใครเราจะพิจารณาประสบการณ์ที่เราจะแสดงปรากฏการณ์นี้เราจะพิจารณาว่าการเหนี่ยวนำตนเองเป็นกรณีพิเศษของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ในตอนท้ายของบทเรียนเราจะเข้าสู่ ปริมาณทางกายภาพแสดงการพึ่งพาแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองกับขนาดและรูปร่างของตัวนำและสภาพแวดล้อมที่ตัวนำตั้งอยู่ เช่น การเหนี่ยวนำ

เฮนรีคิดค้นขดลวดแบนที่ทำจากทองแดงแถบ ด้วยความช่วยเหลือทำให้เขาได้รับเอฟเฟกต์ด้านพลังงานที่เด่นชัดกว่าเมื่อใช้โซลินอยด์แบบลวด นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นว่าเมื่อมีขดลวดที่ทรงพลังในวงจร กระแสในวงจรนี้จะถึงค่าสูงสุดช้ากว่ามากเมื่อไม่มีขดลวด

ข้าว. 2. แผนผังการตั้งค่าการทดลองโดย D. Henry

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

ข้าว. 3. หลอดไส้ที่แตกต่างกันในขณะที่วงจรเปิดอยู่

เมื่อปิดแหล่งกำเนิดไฟ หลอดไฟที่ต่ออนุกรมกับคอยล์จะดับช้ากว่าหลอดไฟดวงที่สอง

ทำไมไฟไม่ดับพร้อมกัน?

เมื่อปิดสวิตช์ (รูปที่ 4) เนื่องจากการเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเอง กระแสในหลอดไฟที่มีคอยล์จะเพิ่มขึ้นช้าลง ดังนั้นหลอดไฟนี้จะสว่างช้าลง

ข้าว. 4. การปิดกุญแจ

เมื่อเปิดสวิตช์ (รูปที่ 5) EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเองที่เกิดขึ้นจะป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าลดลง ดังนั้นกระแสยังคงไหลต่อไปอีกระยะหนึ่ง เพื่อให้มีกระแสไฟอยู่ จำเป็นต้องมีวงจรปิด มีวงจรดังกล่าวในวงจรประกอบด้วยหลอดไฟทั้งสองดวง ดังนั้นเมื่อเปิดวงจรแล้วหลอดไฟก็ควรจะสว่างเหมือนเดิมสักระยะหนึ่งและการล่าช้าที่สังเกตอาจเกิดจากสาเหตุอื่น

ข้าว. 5. การเปิดกุญแจ

ให้เราพิจารณากระบวนการที่เกิดขึ้นในวงจรนี้เมื่อปิดและเปิดกุญแจ

1. การปิดกุญแจ

มีขดลวดนำกระแสอยู่ในวงจร ปล่อยให้กระแสในเทิร์นนี้ไหลทวนเข็มนาฬิกา จากนั้นสนามแม่เหล็กจะพุ่งขึ้นด้านบน (รูปที่ 6)

ดังนั้นขดลวดจึงไปอยู่ในอวกาศของสนามแม่เหล็กของมันเอง เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น ขดลวดจะพบว่าตัวเองอยู่ในช่องว่างของสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไปของกระแสไฟฟ้าในตัวมันเอง หากกระแสเพิ่มขึ้นฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสนี้ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังที่ทราบกันดีว่าด้วยการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะทะลุระนาบของวงจร แรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้นในวงจรนี้ และผลที่ตามมาคือกระแสเหนี่ยวนำ ตามกฎของ Lenz กระแสนี้จะถูกส่งไปในลักษณะที่สนามแม่เหล็กของมันป้องกันการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะทะลุระนาบของวงจร

นั่นคือสำหรับสิ่งที่พิจารณาในรูป เมื่อครบ 6 รอบ กระแสเหนี่ยวนำควรหมุนตามเข็มนาฬิกา (รูปที่ 7) เพื่อป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 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

ดังนั้นฟลักซ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กจึงเป็นสัดส่วนกับขนาดของกระแสไฟฟ้าในตัวนำ

สำหรับขดลวดซึ่งเป็นจำนวนรอบและความยาว การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กจะถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

ฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดที่มีจำนวนรอบ เอ็นเท่ากับ:

เข้ามาทดแทน การแสดงออกนี้สูตรสำหรับการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กเราได้รับ:

อัตราส่วนของจำนวนรอบต่อความยาวของขดลวดแสดงด้วยตัวเลข:

เราได้รับนิพจน์สุดท้ายสำหรับฟลักซ์แม่เหล็ก:

จากความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้น เห็นได้ชัดว่าค่าฟลักซ์ขึ้นอยู่กับค่าปัจจุบันและรูปทรงของขดลวด (รัศมี ความยาว จำนวนรอบ) ค่าเท่ากับเรียกว่าตัวเหนี่ยวนำ:

หน่วยของการเหนี่ยวนำคือเฮนรี่:

ดังนั้นฟลักซ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสในขดลวดจึงเท่ากับ:

เมื่อคำนึงถึงสูตรสำหรับแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ เราพบว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองมีค่าเท่ากับผลคูณของอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสและการเหนี่ยวนำ โดยมีเครื่องหมาย "-":

การเหนี่ยวนำตนเอง- นี่คือปรากฏการณ์ของการเกิดขึ้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในตัวนำเมื่อความแรงของกระแสที่ไหลผ่านตัวนำนี้เปลี่ยนไป

แรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำตัวเองเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่ไหลผ่านตัวนำโดยมีเครื่องหมายลบ เรียกว่าปัจจัยสัดส่วน ตัวเหนี่ยวนำซึ่งขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของตัวนำ

ตัวนำมีค่าความเหนี่ยวนำเท่ากับ 1 H หากที่อัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสในตัวนำเท่ากับ 1 A ต่อวินาที เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำในตัวเองเท่ากับ 1 V เกิดขึ้นในตัวนำนี้

ผู้คนพบกับปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเองทุกวัน ทุกครั้งที่เราเปิดหรือปิดไฟ เราจะปิดหรือเปิดวงจร ทำให้เกิดกระแสเหนี่ยวนำที่น่าตื่นเต้น บางครั้งกระแสเหล่านี้สามารถไปถึงค่าที่สูงมากจนประกายไฟกระโดดเข้าไปในสวิตช์ซึ่งเราสามารถมองเห็นได้

อ้างอิง

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

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

การบ้าน

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

บทเรียนฟิสิกส์โดยใช้แหล่งข้อมูลอินเทอร์เน็ต

ชั้นประถมศึกษาปีที่ 11 หัวข้อ: “ การเหนี่ยวนำตนเองการเหนี่ยวนำ” - 2 ชั่วโมง

เป้าหมาย:

1. การก่อตัวของความสามารถทางการศึกษา - จัดกระบวนการศึกษาแนวคิดทางกายภาพและกฎหมายอย่างอิสระแก้ไขปัญหาทางการศึกษา
2. การก่อตัวของความสามารถในการวิจัย - การพัฒนาการได้มาซึ่งความรู้อิสระโดยใช้ทรัพยากรอินเทอร์เน็ตการวิเคราะห์และคัดเลือกข้อมูลที่จำเป็น
3. การก่อตัว ทางสังคมและส่วนบุคคล Competency คือ ความสามารถในการกำหนดความสำคัญของความรู้สำหรับตนเองและสังคม

แหล่งข้อมูลสำหรับการนำบทเรียนไปใช้: จำเป็นต้องมีห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต

1. คำชี้แจงของปัญหา: โดยใช้แหล่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ตอย่างอิสระศึกษาปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเองพิจารณาแนวคิดของการเหนี่ยวนำค้นหาวิธีกำหนด EMF ของการเหนี่ยวนำตนเอง พิจารณาการประยุกต์ใช้การเหนี่ยวนำตนเองในทางปฏิบัติ กำหนดความสำคัญของปรากฏการณ์สำหรับตัวคุณเองและต่อวิทยาศาสตร์

2. งานอิสระของนักศึกษาซึ่งเกี่ยวข้องกับ

• กิจกรรมการวิจัยเพื่อให้ได้ข้อมูล คัดเลือก และจำแนกประเภทข้อมูล
• การแสดงระบบความรู้ของตนเองในรูปแบบกราฟิกตามข้อมูลที่ได้รับในรูปแบบของแผนภาพ กราฟ คำอธิบาย การสะท้อนทิศทางการปฏิบัติของปรากฏการณ์และกฎที่ศึกษาในรูปแบบภาพวาดและภาพถ่าย
• ให้เหตุผลเกี่ยวกับความสำคัญของความรู้ที่ได้รับสำหรับตนเองและสังคมในรูปแบบกราฟิกหรือในรูปแบบของเรียงความสั้นเรียงความ

กิจกรรมของนักเรียนทั้งหมดจะแสดงอยู่ในสมุดงานอิเล็กทรอนิกส์

3. การทดสอบตนเอง: นักเรียนจะได้รับการทดสอบเนื้อหาที่เรียน (ลิงก์ไปยังการทดสอบในภาคผนวก 2) นักเรียนเลือกระดับของตนเอง ใน สมุดงานรวมเฉพาะตัวเลือกคำตอบเท่านั้น

1. การประเมินงานของนักเรียน:

แลกเปลี่ยนสมุดงานผ่านเครือข่ายท้องถิ่น การวิเคราะห์ความรู้ที่ได้รับ การทดสอบตนเอง (คำตอบในภาคผนวก 3) นักเรียนประเมินสมุดงานของเพื่อนร่วมชั้นด้วยตนเอง

1. สรุปบทเรียน: การสะท้อน การอภิปรายถึงความยากลำบาก ความปรารถนา ผลลัพธ์ที่ได้รับ

1. การบ้าน: ทำความเข้าใจความรู้ที่ได้รับ เตรียมเนื้อหาปัญหาสำหรับการอภิปรายในหัวข้อ “การเหนี่ยวนำตนเอง การเหนี่ยวนำ” การทำการบ้านเกี่ยวข้องกับ งานอิสระพร้อมตำราเรียนข้อมูลเพิ่มเติม

www.physics.nad.ru- ฟิสิกส์ในแอนิเมชั่น

www.physics.ru- ฟิสิกส์ที่วิทยาลัยเปิด

http://www.spin.nw.ru/ฟิสิกส์สำหรับโรงเรียน

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

http://www.omsknet.ru/acad/fr_elect.htm- หนังสือเรียนอิเล็กทรอนิกส์เกี่ยวกับฟิสิกส์

www.alsak.ru- ฟิสิกส์ของโรงเรียนสำหรับครูและนักเรียน

www.physics-regelman.com

ภาคผนวก 3

คำตอบสำหรับแบบทดสอบ “การเหนี่ยวนำตนเอง ตัวเหนี่ยวนำ"

ระดับเอ	ระดับบี	ระดับซี
คำถามหมายเลข	คำตอบ	คำถามหมายเลข	คำตอบ	คำถามหมายเลข	คำตอบ