Формула за якою визначається ЕДС самоіндукції. Формула ЕДС індукції

Фізика 10-11 клас. САМОІНДУКЦІЯ

Кожен провідник, яким протікає ел.ток, перебуває у своєму магнітному полі.

За зміни сили струму у провіднику змінюється м.поле, тобто. змінюється магнітний потік, створюваний цим струмом. Зміна магнітного потоку веде у виникненні вихрового ел.поля і ланцюга з'являється ЕРС індукції.

Це називається самоіндукцією.
Самоіндукція - явище виникнення ЕРС індукції в ел.ланцюзі внаслідок зміни сили струму.
ЕРС, що виникає при цьому, називається ЕРС самоіндукції

Прояв явища самоіндукції

Замикання ланцюга

При замиканні в ел.ланцюзі наростає струм, що викликає в котушці збільшення магнітного потоку, виникає вихрове ел.поле, спрямоване проти струму, тобто. у котушці виникає ЕРС самоіндукції, що перешкоджає наростанню струму в ланцюзі (вихрове поле гальмує електрони).
В результаті Л1 спалахує пізніше,ніж Л2.

Розмикання ланцюга

При розмиканні ел.цепи ток зменшується, виникає зменшення м.потока в котушці, виникає вихрове ел.поле, спрямоване як струм (що прагне зберегти колишню силу струму), тобто. у котушці виникає ЕРС самоіндукції, що підтримує струм у ланцюзі.

Електромагнітна індукція – генерування електрострумів магнітними полями, що змінюються у часі. Відкриття Фарадеєм і Генрі цього феномена запровадило певну симетрію у світ електромагнетизму. Максвеллу в одній теорії вдалося зібрати знання про електрику та магнетизм. Його дослідження пророкували існування електромагнітних хвиль перед експериментальними спостереженнями. Герц довів їхнє існування і відкрив людству епоху телекомунікацій.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/1-14-210x140..jpg 614w" sizes="

Експерименти Фарадея

Закони Фарадея та Ленца

Електричні струми створюють магнітні ефекти. А чи можливе, щоб магнітне поле породжувало електричне? Фарадей виявив, що ефекти, що шукаються, виникають внаслідок зміни МП у часі.

Коли провідник перетинається змінним магнітним потоком, у ньому індукується електрорушійна сила, що викликає електрострум. Системою, що генерує струм, може бути постійний магніт чи електромагніт.

Явище електромагнітної індукції регулюється двома законами: Фарадея та Ленца.

Закон Ленца дозволяє охарактеризувати електрорушійну силу щодо її спрямованості.

Важливо!Напрямок індукованої ЕРС такий, що викликаний нею струм прагне протистояти причині, що створює його.

Фарадей зауважив, що інтенсивність індукованого струму зростає, коли швидше змінюється кількість силових ліній, що перетинають контур. Іншими словами, ЕРС електромагнітної індукції знаходиться в прямій залежності від швидкості магнітного потоку, що рухається.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-10-768x454..jpg 960w"

ЕРС індукції

Формула ЕРС індукції визначена як:

Е = - dФ/dt.

Знак «-» показує, як полярність індукованої ЕРС пов'язана зі знаком потоку і швидкістю, що змінюється.

Отримано загальне формулювання закону електромагнітної індукції, з якого можна вивести висловлювання для окремих випадків.

Рух дроту у магнітному полі

Коли провід довжиною l рухається МП, має індукцію, всередині нього буде наводитися ЕРС, пропорційна його лінійної швидкості v. Для розрахунку ЕРС застосовується формула:

• у разі руху провідника перпендикулярно до напрямку магнітного поля:

Е = - У x l x v;

• у разі руху під іншим кутом α:

Е = - У x l x v x sin α.

Індукована ЕРС і струм будуть направлені в бік, яку знаходимо, користуючись правилом правої руки: розташувавши руку перпендикулярно силовим лініям магнітного поля і вказуючи великим пальцем у бік переміщення провідника, можна дізнатися напрям ЕРС по чотирьом розпрямленим пальцям.

Jpg?x15027" alt="(!LANG:Переміщення дроту в МП" width="600" height="429">!}

Переміщення дроту до МП

Котушка, що обертається

Робота генератора електроенергії заснована на обертанні контуру МП, що має N витків.

ЕРС індукується в електроланцюзі завжди, коли магнітний потік її перетинає, відповідно до визначення магнітного потоку Ф = B x S х cos α (магнітна індукція, помножена на поверхневу площу, через яку проходить МП, і косинус кута, утвореного вектором і перпендикулярною лінією до площини S).

З формули випливає, що Ф схильний до змін у таких випадках:

• змінюється інтенсивність МП – вектор;
• варіюється площа, обмежена контуром;
• змінюється орієнтація з-поміж них, задана кутом.

У перших дослідах Фарадея індуковані струми були отримані шляхом зміни магнітного поля В. Однак можна індукувати ЕРС, не рухаючи магніт або не змінюючи струм, а просто обертаючи котушку навколо осі в МП. В даному випадку магнітний потік змінюється через зміну кута. Котушка при обертанні перетинає лінії МП, виникає ЕРС.

Якщо котушка обертається рівномірно, ця періодична зміна призводить до періодичної зміни магнітного потоку. Або кількість силових ліній МП, що перетинаються кожну секунду, набуває рівних значень з рівними інтервалами часу.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/4-10-768x536..jpg 900w"

Обертання контуру в МП

Важливо!Наведена ЕРС змінюється разом з орієнтацією з часом від позитивної до негативної та навпаки. Графічне уявлення ЕРС є синусоїдальною лінією.

Для формули ЕРС електромагнітної індукції застосовується вираз:

Е = В х ω х S x N x sin ωt, де:

• S – площа, обмежена одним витком чи рамкою;
• N – кількість витків;
• ω – кутова швидкість, з якою обертається котушка;
• В – індукція МП;
• кут α = ωt.

Насправді в генераторах змінного струму часто котушка залишається нерухомої (статор), а електромагніт обертається навколо неї (ротор).

ЕРС самоіндукції

Коли через котушку проходить змінний струм, він генерує змінне МП, що володіє магнітним потоком, що змінюється, що індукує ЕРС. Цей ефект називається самоіндукцією.

Оскільки МП пропорційно інтенсивності струму, то:

де L – індуктивність (Гн), що визначається геометричними величинами: кількістю витків на одиницю довжини та розмірами їх поперечного перерізу.

Для ЕРС індукції формула набуває вигляду:

Е = - L x dI/dt.

Взаємоіндукція

Якщо дві котушки розташовані поруч, то в них наводиться ЕРС взаємоіндукції, яка залежить від геометрії обох схем та їхньої орієнтації щодо один одного. Коли поділ ланцюгів зростає, взаємоіндуктивність знижується, так як зменшується магнітний потік, що з'єднує їх.

600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/5-5.jpg 680w" sizes="(max-width: 600px)

Взаємоіндукція

Нехай є дві котушки. По дроту однієї котушки, що має N1 витками, протікає струм I1, що створює МП, що проходить через котушку з витками N2. Тоді:

1. Взаємоіндуктивність другої котушки щодо першої:

М21 = (N2 x F21)/I1;

1. Магнітний потік:

Ф21 = (М21/N2) x I1;

1. Знайдемо індуковану ЕРС:

Е2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt;

1. Ідентично в першій котушці індукується ЕРС:

Е1 = - M12 x dI2/dt;

Важливо!Електрорушійна сила, викликана взаємоіндукцією в одній котушці, завжди пропорційна зміні електроструму в іншій.

Взаємну індуктивність можна визнати рівною:

М12=М21=М.

Відповідно, E1 = - M x dI2/dt та E2 = M x dI1/dt.

М = К √ (L1 x L2),

де К - коефіцієнт зв'язку між двома індуктивностями.

Явище взаємоіндукції використовують у трансформаторах – електроапаратах, що дозволяють змінити значення напруги змінного електроструму. Апарат є дві котушки, намотані навколо одного сердечника. Струм, присутній у першій, створює змінне МП в магнітопроводі та електрострум в іншій котушці. Якщо кількість виткових оборотів першої обмотки менше, ніж інший, напруга збільшується, і навпаки.

Чи знаєте ви, у чому хибність поняття "фізичний вакуум"?

Фізичний вакуум - поняття релятивістської квантової фізики, під ним там розуміють нижчий (основний) енергетичний стан квантованого поля, що має нульовий імпульс, момент імпульсу та інші квантові числа. Фізичним вакуумом релятивістські теоретики називають повністю позбавлене речовини простір, заповнений невимірюваним, отже, лише уявним полем. Такий стан на думку релятивістів не є абсолютною порожнечею, але простір, заповнений деякими фантомними (віртуальними) частинками. Релятивістська квантова теорія поля стверджує, що, згідно з принципом невизначеності Гейзенберга, у фізичному вакуумі постійно народжуються і зникають віртуальні, тобто частки, що здаються (кому здаються?): відбуваються так звані нульові коливання полів. Віртуальні частки фізичного вакууму, а отже, він сам, за визначенням не мають системи відліку, тому що в іншому випадку порушувався б принцип відносності Ейнштейна, на якому ґрунтується теорія відносності (тобто стала б можливою абсолютна система вимірювання з відліком від частинок фізичного вакууму, що у свою чергу однозначно спростувало б принцип відносності, на якому побудована СТО). Таким чином, фізичний вакуум і його частинки не є елементами фізичного світу, але лише елементи теорії відносності, які існують не в реальному світі, але лише в релятивістських формулах, порушуючи при цьому принцип причинності (виникають і зникають так), принцип об'єктивності (віртуальні частки можна вважати залежно від бажання теоретика або існуючими, або не існуючими), принцип фактичної вимірності (не спостерігаються, не мають своєї ISO).

Коли той чи інший фізик використовує поняття "фізичний вакуум", він або не розуміє абсурдності цього терміна, або лукавить, будучи прихованим або явним прихильником релятивістської ідеології.

Зрозуміти абсурдність цього поняття найлегше звернувшись до витоків його виникнення. Народжено воно було Полем Діраком у 1930-х, коли стало зрозуміло, що заперечення ефіру в чистому вигляді, як це робив великий математик, але посередній фізик вже не можна. Занадто багато фактів суперечить цьому.

Для захисту релятивізму Поль Дірак ввів афізичне та алогічне поняття негативної енергії, а потім і існування "моря" двох компенсуючих один одного енергій у вакуумі - позитивної і негативної, а також "моря" частинок, що компенсують одна одну, - віртуальних (тобто здаються) електронів і позитронів у вакуумі.

Струм, що змінюється за величиною, завжди створює змінне магнітне поле, яке, у свою чергу, завжди індукує ЕРС. При будь-якій зміні струму в котушці (або взагалі в провіднику) в ній індуктується самої ЕРС самоіндукції. Коли ЕРС у котушці індуктується за рахунок зміни власного магнітного потоку, величина цієї ЕРС залежить від швидкості зміни струму. Чим більша швидкість зміни струму, тим більша ЕРС самоіндукції. Величина ЕРС самоіндукції залежить також від числа витків котушки, густоти їх намотування та розмірів котушки. Чим більший діаметр котушки, кількість її витків і густота намотування, тим більше ЕРС самоіндукції. Ця залежність ЕРС самоіндукції від швидкості зміни струму в котушці, числа її витків та розмірів має велике значення в електротехніці. Напрямок ЕРС самоіндукції визначається за законом Ленца. ЕРС самоіндукції має завжди такий напрям, при якому вона перешкоджає зміні струму, що викликав її.

Дисперсія світла (розкладання світла) - це явище, обумовлене залежністю абсолютного показника заломлення речовини від частоти (або довжини хвилі) світла (частотна дисперсія), або, те саме, залежність фазової швидкості світла в речовині від довжини хвилі (або частоти). Експериментально відкрита Ньютоном близько 1672 року, хоча теоретично досить добре пояснена значно пізніше.

Просторової дисперсії називається залежність тензора діелектричної проникності середовища від хвильового вектора. Така залежність викликає ряд явищ, які називаються ефектами просторової поляризації.

Один із найнаочніших прикладів дисперсії - розкладання білого світла під час проходження його через призму (досвід Ньютона). Сутністю явища дисперсії є відмінність швидкостей поширення променів світла з різною довжиною хвилі в прозорому речовині - оптичному середовищі (тоді як у вакуумі швидкість світла завжди однакова, незалежно від довжини хвилі і відтак кольору). Зазвичай, що більше частота світлової хвилі, то більше вписувалося показник заломлення середовища неї і тим менше швидкість хвилі серед:

у світла червоного кольору швидкість поширення серед максимальна, а ступінь заломлення - мінімальна,

у світла фіолетового кольору швидкість поширення серед мінімальна, а ступінь заломлення - максимальна.

Розкладання білого світла призмою у спектр було відомо дуже давно. Проте розібратися у цьому явищі до Ньютона ніхто не зміг.

Вчених, які оптикою, цікавило питання про природу кольору. Найбільш поширеною була думка про те, що біле світло є простим. Кольорові промені виходять у результаті тих чи інших його змін. Існували різні теорії з цього питання, на яких ми зупинятись не будемо.

Вивчаючи явище розкладання білого світла у спектр, Ньютон дійшов висновку, що біле світло є складним світлом. Він є сумою простих кольорових променів.

Ньютон працював із простою установкою. У віконниці темної кімнати було зроблено маленький отвір. Через цей отвір проходив вузький пучок сонячного світла. На шляху світлового променя ставилася призма, а за призмою – екран. На екрані Ньютон спостерігав спектр, тобто подовжене зображення круглого отвору, ніби складеного з багатьох кольорових кружків. При цьому найбільше відхилення мали фіолетові промені – один кінець спектру – і найменше відхилення – червоні – інший кінець спектру.

Але цей досвід ще не був переконливим доказом складності білого світла та існування простих променів. Він був добре відомий, і з нього можна було зробити висновок, що, проходячи призму, біле світло не розкладається на прості промені, а змінюється, як багато хто думав до Ньютона.

Завдання до Квитка №25

Визначити енергію W магнітного поля котушки, що містить N=120 витків, якщо при силі струму i=7,5 A магнітний потік в ній дорівнює Ф=2,3*10^-3 Вб

Магнітний потік, що пронизує все N витків соленоїда, можна розрахувати за формулою Ф = B * S * N, але за умовою він нам дано (з урахуванням кількості витків), тоді енергія магнітного поля котушки

W=Ф*i/2=2,3*10^-3*7,5/2=8.6*10^-3 Дж

Відповідь 8.6*10^-3 Дж

1. Будова ядра. Модель атома. Досліди Резерфорда.

2. Трансформатор. Пристрій, принцип дії, застосування.

3. при розрядці батареї, що складається з 20 паралельно включених однакових конденсаторів ємністю 4 мкФ кожен, виділилося 10 Дж тепла. До якої різниці потенціалів були заряджені конденсатори.

Відповіді на Білет №26

1) Атомне ядро-центральна частина атома, в якій зосереджена основна його маса (понад 99,9 %). Ядро заряджено позитивно, заряд ядра визначає хімічний елемент, якого відносять атом. Розміри ядер різних атомів становлять кілька фемтометрів, що у понад 10 тисяч разів менше розмірів самого атома.

Атомні ядра вивчає ядерну фізику.

Атомне ядро ​​складається з нуклонів – позитивно заряджених протонів та нейтральних нейтронів, які пов'язані між собою за допомогою сильної взаємодії. Протон і нейтрон мають власний момент кількості руху (спина), рівний і пов'язаний з ним магнітний момент. Єдиний атом, що не містить нейтрону в ядрі - легкий водень (протий).

Атомне ядро, яке розглядається як клас частинок з певним числом протонів і нейтронів, прийнято називати нуклідом.

Атом - частка речовини мікроскопічних розмірів та маси, найменша частина хімічного елемента, що є носієм його властивостей.

Атом складається з атомного ядра та електронів. Якщо число протонів у ядрі збігається з числом електронів, то атом загалом виявляється електрично нейтральним. В іншому випадку він має деякий позитивний або негативний заряд і називається іоном. У деяких випадках під атомами розуміють лише електронейтральні системи, в яких заряд ядра дорівнює сумарному заряду електронів, тим самим протиставляючи їх електрично зарядженим іонам.

Ядро, що несе майже всю (понад 99,9 %) масу атома, складається з позитивно заряджених протонів і незаряджених нейтронів, пов'язаних між собою за допомогою сильної взаємодії. Атоми класифікуються за кількістю протонів і нейтронів в ядрі: число протонів Z відповідає порядковому номеру атома в періодичній системі Менделєєва і визначає його приналежність до деякого хімічного елемента, а число нейтронів N - ізотопу певного елемента. Єдиний атом, що не містить нейтронів у ядрі – легкий водень (протий). Число Z також визначає сумарний позитивний електричний заряд (Ze) атомного ядра та число електронів у нейтральному атомі, що задає його розмір.

Атоми різного виду різних кількостях, пов'язані міжатомними зв'язками, утворюють молекули.

При зміні струму контурі змінюється потік магнітної індукції через поверхню , обмежену цим контуром, зміна потоку магнітної індукції призводить до порушення ЕРС самоіндукції. Напрямок ЕРС виявляється таким, що при збільшенні струму в ланцюгу ЕДС перешкоджає зростанню струму, а при зменшенні струму - спадання.

Величина ЕРС пропорційна швидкості зміни сили струму Iта індуктивності контуру L :

За рахунок явища самоіндукції в електричному ланцюзі з джерелом ЕРС при замиканні ланцюга струм встановлюється не миттєво, а через якийсь час. Аналогічні процеси відбуваються і при розмиканні ланцюга, при цьому величина ЕРС самоіндукції може значно перевищувати ЕРС джерела. Найчастіше у звичайному житті це використовується у котушках запалювання автомобілів. Типова напруга самоіндукції при напрузі живильної батареї 12В становить 7-25кВ.

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитися що таке "ЕС самоіндукції" в інших словниках:

едс самоіндукції- - [Я.Н.Лугинський, М.С.Фезі Жилінська, Ю.С.Кабіров. Англо-російський словник з електротехніки та електроенергетики, Москва, 1999 р.] Тематики електротехніка, основні поняття EN self induced emfFaraday voltageinductance voltageself induction…

Це явище виникнення ЕРС індукції в провідному контурі при зміні струму, що протікає через контур. При зміні струму в контурі змінюється пропорційно і магнітний потік через поверхню, обмежену цим контуром. Зміна… … Вікіпедія

- (Від лат. inductio наведення, спонукання), величина, що характеризує магн. св ва електрич. ланцюги. Струм, поточний у провідному контурі, створює в навколишньому прові магн. поле, причому магнітний потік Ф, що пронизує контур (зчеплений з ним), прямо ... Фізична енциклопедія

реактивна потужність- Величина, рівна при синусоїдальному електричному струмі та електричній напрузі добутку діючого значення напруги на діюче значення струму та на синус зсуву фаз між напругою та струмом двополюсника. [ГОСТ Р 52002 2003]… … Довідник технічного перекладача

Розділ фізики, що охоплює знання про статичну електрику, електричні струми та магнітні явища. ЕЛЕКТРОСТАТИКА В електростатиці розглядаються явища, пов'язані з електричними зарядами, що покоїться. Наявність сил, що діють між ... Енциклопедія Кольєра

Електричний машина, що не має рухомих частин і перетворює змінний струм однієї напруги на змінний струм іншої напруги. У найпростішому випадку складається з магнітопроводу (сердечника) і розташованих на ньому двох обмоток первинної і ... Енциклопедичний словник