Määritä sähkömagneettikäämin virran muutosnopeus. Open Library - avoin kirjasto koulutusinformaatiota Virran voimakkuuskaavan muutosnopeus
Virran voimakkuuden muutoksen piirissä estää itseinduktio-EMF, joka on yhtä suuri kuin piirin induktanssin ja virran voimakkuuden muutosnopeuden tulo.
Sähkövirta luo magneettikentän ympärilleen, ja osa tämän kentän magneettisen induktion linjoista kulkee aina sen piirin läpi, jonka läpi virta kulkee (kuva 6a). Jos virtapiirin läpi kulkeva virta muuttuu ajassa (vaihtovirta), muuttuu myös tämän piirin läpi kulkeva magneettivuo, mikä tarkoittaa, että syntyy induktio-emf, joka estää magneettivuon muuttamisen (Lenzin sääntö). Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, kun virta muuttuu missä tahansa piirissä, syntyy induktio-emf, joka estää nämä muutokset. Tätä ilmiötä kutsutaan itseinduktioksi, ja vastaava EMF on itseinduktio-EMF, Eis.
Itseinduktioilmiö on esitetty kuvassa. 6b, joka näyttää kuinka virran voimakkuus kelan läpi muuttuu, kun virtalähde kytketään ja irrotetaan. Voidaan nähdä, että kun piiri on suljettu, käämin läpi kulkeva virta saavuttaa kelan vastusta vastaavan arvon, ei välittömästi, vaan vähitellen. Syy tähän virran voimakkuuden kasvun hidastumiseen on itseinduktio-EMF, joka on suunnattu virtalähteen EMF:ää vastaan. Kun piiri avataan, kelaan syntyy itseinduktio-EMF, joka pyrkii ylläpitämään virran voimakkuutta, joka oli ennen avaimen avaamista, minkä seurauksena virran voimakkuus kelan läpi ei putoa välittömästi, vaan vähitellen. Energia, joka tarvitaan virran kulkemiseen kelan läpi sen jälkeen, kun virtalähde on katkaistu (kuva 6b), on kelan magneettikentän energiaa.
Itseinduktioilmiön kvantitatiiviseksi kuvaamiseksi löydämme piirin läpi kulkevan magneettivuon Ф riippuvuuden tämän piirin virranvoimakkuudesta I. On selvää, että piirin läpi kulkeva magneettivuo on verrannollinen piirin sisällä olevaan magneettiseen induktioon ja magneettinen induktio on verrannollinen johtimen virranvoimakkuuteen. Tästä syystä magneettivuon on oltava verrannollinen virranvoimakkuuteen:
Ф = L.I , (6.1)
jossa L on suhteellisuustekijä, jota kutsutaan silmukan induktanssiksi. Piiri, jossa on induktio, on merkitty kaaviossa vastaavalla kuvakkeella (katso kuva 6b) Käyttäen (6.1) sähkömagneettisen induktion lakia (5.2) ja olettaen myös, että piirin induktanssi ei muutu, kun siinä oleva virta muutokset, löydät itseinduktion EMF:n Eis:
Induktanssin SI-yksikkö on henry (H). Kohdasta (6.2) seuraa, että piirin induktanssi riippuu tämän piirin muodosta ja mitoista. Joten litteän piirin induktanssi on sitä suurempi, mitä suurempi sen pinta-ala on, ja käämin induktanssi on verrannollinen sen halkaisijaan ja kierrosten lukumäärään siinä. Kuitenkin induktanssi
Kela kasvaa, kun sen sisällä on rautasydän tai magnetoituva metalliseos.
Itseinduktioilmiö muistuttaa mekaniikan inertiailmiötä. Kappaleen inertia mitattuna sen massalla m hidastaa kehon reaktiota siihen kohdistuvaan voimaan. Sama tapahtuu piirissä, kun he haluavat muuttaa siinä olevan virran voimakkuutta. Tässä tapauksessa, kuten kohdasta (6.2) seuraa, piirin "inertian" mitta on sen induktanssi. Sähkömagneettisten ja mekaanisten ilmiöiden välinen analogia antaa meille mahdollisuuden olettaa, että virtapiirissä on sama rooli kuin kappaleen nopeudella v ja EMF on samanlainen kuin kehoon vaikuttava voima. Jatkamalla tätä analogiaa, voimme johtaa kaavan kelan magneettikentän energialle, joka perustuu siihen tosiasiaan, että kehon liike-energia on yhtä suuri. Korvaamalla m L:llä ja v:llä I, saadaan seuraava lauseke piirin induktanssilla L ja virralla I olevan magneettikentän energialle WM:
Laskelmat osoittavat, että lauseke (6.3) on todellakin totta, mikä todistaa mekaanisten ja sähkömagneettisten ilmiöiden välisten analogioiden oikeellisuuden.
Tarkasta kysymykset:
Mikä on itseinduktion ilmiö?
Mitä kutsutaan induktanssiksi ja missä yksiköissä se mitataan?
Mikä on itseinduktion EMF?
· Mikä on virtapiirin magneettikentän energia?
Riisi. 6. (a) - käämin magneettisen induktion linjat virralla; (b) on käyrä käämin läpi kulkevan virran muutoksesta, kun virtalähde kytketään päälle ja pois.
Toista teoria:
1. Itseinduktio on _________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
2. Induktanssi - _________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
[L] = ______.
3.EMF-itseinduktio : ______________, missä L- ______________________________, -_______________________Δ minä - _______________________________.
4. Lenzin sääntö: ______________________________________________________________________________________
5. Lenzin sääntö: ______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
6. Suljetussa piirissä syntyvällä induktiivisella virralla on sellainen suunta, että sen muodostama oma magneettivuo piirin rajaaman alueen läpi pyrkii _______________________ muuttamaan tämän virran aiheuttaneen ulkoisen magneettivuon.
7. Magneettivuo, joka tunkeutuu solenoidiin Ф = ________________.
8. Induktiovirta on _________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
9. Magneettikentän energia W m =__________________
10. Magneettikentän volumetrinen energiatiheys ω=__________________________.
Ratkaista ongelmia:
1. Mikä on piirin induktanssi, jos siinä esiintyy 5A virranvoimakkuudella 0,5mWb magneettivuo?
Annettu: SI: Ratkaisu:
2. Kun kelan virta laski tasaisesti 0,1 s sisällä 10 A:sta nollaan, siihen ilmestyi 60 V itseinduktio EMF. Määritä kelan induktanssi.
Annettu: Ratkaisu:
3. Reostaatin avulla kelan virtaa lisätään tasaisesti nopeudella 2 A / s. Kelan induktanssi 200 mH. Mikä on itseinduktion EMF kelassa?
Annettu: SI: Ratkaisu:
4. Kelassa, jonka induktanssi on 0,6H, virranvoimakkuus on 20A. Mikä on kelan magneettikentän energia? Miten kentän energia muuttuu, jos virta puolitetaan?
Annettu: Ratkaisu:
Vastaus: magneettikentän energia _____________ __________ kertaa, kun virran voimakkuus puolitetaan.
5. Mikä pitäisi olla 0,5H induktanssin induktorin käämin virranvoimakkuus, jotta kenttäenergia olisi 1J?
Annettu: Ratkaisu:
6. Mikä on solenoidin magneettikentän energia, jossa 1A virralla tapahtuu 0,3Wb magneettivuo?
Annettu: Ratkaisu:
Tarkista itse:
1. Mikä magneettivuo esiintyy piirissä, jonka induktanssi on 0,2 mH virralla 10A?
Annettu: SI: Ratkaisu:
2. Selvitä johtimen induktanssi, jossa tasainen virranvoimakkuuden muutos 2A 0,25 s aikana herättää 20mV itseinduktion EMF:n.
Annettu: SI: Ratkaisu:
3. Selvitä solenoidin magneettikentän energia, jossa virranvoimakkuudella 10A syntyy 0,5 Wb magneettivuo.
Annettu: Ratkaisu:
4. Kelan induktanssi 0,1 mH. Millä virranvoimakkuudella magneettikentän energia on 0,2 mJ?
Annettu: SI: Ratkaisu:
Päivämäärä "___" _________20____
Tehtävä 35
Itsenäinen työ aiheesta
"Magneettinen kenttä. Elektromagneettinen induktio"
VAIHTOEHTO 1
1. Syntyy magneettikenttä
1) sähkövaraukset 2) magneettivaraukset
3) liikkuvat sähkövaraukset 4) mikä tahansa kappale
2. Magneettisen induktion linjat virtaa sisältävän johtimen ympärillä on esitetty oikein kotelossa.
1) A 2) B 3) C 4) D
3. Suora johdin virralla / sijaitsee magneetin napojen välissä (johdin on kohtisuorassa levyn tasoon nähden, virta kulkee lukijaan). Johtimeen vaikuttava ampeerivoima on suunnattu
1) oikealle → 2) vasemmalle ← 3) ylös 4) alas ↓
4. Elektronin lentorata tasaiseen magneettikenttään 60° kulmassa
5. Mikä seuraavista prosesseista selittyy sähkömagneettisen induktion ilmiöllä?
1) johtimien vuorovaikutus virran kanssa.
2) magneettisen neulan poikkeama kulkiessaan sähkövirran langan läpi.
3) 
sähkövirran esiintyminen suljetussa kelassa virran voimakkuuden lisääntyessä sen vieressä olevassa kelassa.
4) suoraan johtimeen vaikuttavan voiman syntyminen virralla.
6. Kevyt lankarengas on ripustettu kierteeseen. Kun magneetti työnnetään renkaaseen, pohjoisnapa on:
1) hylkiä magneetista 2) vetäytyä magneetista 3) liikkumaton 4) ensin hylkivä, sitten vetää puoleensa
7. 
Kuvassa on kaavio kelan virran riippuvuudesta ajasta. Itseinduktio EMF-moduuli saa suurimman arvon aikavälillä
1) 0 s - 1 s 2) 1 s - 5 s 3) 5 s - 6 s 4) 6 s - 8 s
8. Yhdistä taulukon vasemman sarakkeen tekniset laitteet oikean sarakkeen niissä käytettyihin fysikaalisiin ilmiöihin.
Laitteet ilmiöt
A. Sähkömoottori 1) magneettikentän vaikutus kestomagneettiin
B. kompassi 2) magneettikentän vaikutus liikkuvaan sähkövaraukseen
B. Galvanometri 3) magneettikentän vaikutus virtaa kuljettavaan johtimeen
D. MHD - Generaattori OSA C
Ratkaise ongelma.
11. 1 m pitkä johdin liukuu vaakasuuntaisia kiskoja pitkin pystysuorassa magneettikentässä 0,01 T:n induktiolla vakionopeudella 10 m/s. Kiskon päät on kytketty 2 ohmin vastukseen. Selvitä vastuksessa 4 sekunnissa vapautuvan lämmön määrä. Ohita kiskojen ja johtimen vastus.
Annettu: SI: Ratkaisu
Arvosana _____ opettajan allekirjoitus ____________________ / L.S. Tishkina/
VAIHTOEHTO 2
OSA A Valitse yksi oikea vastaus
1. Liikkuva sähkövaraus synnyttää
1) vain sähkökenttä 2) vain magneettikenttä
3) sekä sähkö- että magneettikentät 4) vain gravitaatiokenttä
2. Kuvassa on sylinterimäinen johdin, jonka läpi virtaa sähkövirta. Virran suunta on merkitty nuolella. Kuinka magneettinen induktiovektori on suunnattu pisteeseen C?
1) piirustustasossa ylös
2) piirustustasossa alas
3) meistä kohtisuorassa piirustuksen tasoon nähden
4) meihin kohtisuorassa piirustuksen tasoon nähden
3. Magneettikenttään syötettyyn virtaa kuljettavaan johtimeen kohdistuu suunnattu voima
"Kemiallisen reaktion nopeus" - Reaktion nopeuteen vaikuttavat tekijät. Mekaaninen äänen aktivointi. Esimerkki yksinkertaisen reaktion kineettisen yhtälön kirjoittamisesta. Heterogeenisten reaktioiden nopeus. Kemiallinen kinetiikka. heterogeeninen katalyysi. homogeeninen katalyysi. Esieksponentti ja eksponentti. Graafinen n:n määritelmä. Preeksponentiaalinen kerroin (A) antaa jonkinlaisen viitteen törmäysten kokonaismäärästä.
"Avaruusnopeus" - kappaleen liike gravitaatiokentässä. Hyperbeli. Itään. Hitaalla nopeudella liikkuvien kappaleiden liikerata. Ensimmäinen kosminen nopeus. Kuva miehestä ja naisesta. Otettiin käyttöön vuonna 1977. Yu.A. Gagarin. Ympyrä. Vuonna 1989 Voyager-avaruusalus poistui aurinkokunnasta. Kehojen liikeradat.
"Reaktionopeus" - Reagenssien kosketusalue. Määritä reagoivien järjestelmien tyyppi. Katalyytit ja katalyysi. Reagenssien pitoisuuden vaikutus (homogeenisille systeemeille) 3. rivi. Homogeeniset järjestelmät: Kaasu + kaasu Neste + neste. 2. Kirjoita muistiin reaktion kineettinen yhtälö: 2H2 + O2 = 2H2O. Nopeuteen vaikuttavat tekijät.
"Äänen etenemisnopeus" - Mitä kutsutaan puhtaaksi ääneksi? Siksi ukkonen on hyvin myöhään salaman välähdyksen jälkeen. Ääniaaltojen etenemisnopeus eri medioissa ei ole sama. Mikä määrittää äänen sointitason? Ääni kulkee nesteiden sisällä nopeammin. Ääni etenee hitain kaasuissa. Kiinteissä aineissa - jopa nopeammin.
"Valon nopeuden mittaaminen" - Satelliitti ilmestyi 22 minuuttia myöhässä varjoista mailaan verrattuna. Ole Christensen Römer 25.9.1644 - 19.9.1710. С=214300 km/s. Armand Hippolyte Louis Fizeau 23. syyskuuta 1819 - 18. syyskuuta 1896. Sitten hän saavutti peilin, meni hampaiden välistä ja putosi tarkkailijan silmään. Pyörä pyöri hitaasti ja valo näkyi.
"Oppituntinopeuden aikaetäisyys" - Nopeus\u003d Etäisyys: aika. Mies oli kävelemässä kaupunkiin ja tapasi matkalla kolme tuttavansa. Lämmitellä. Matkustajajuna kulki 75 km ensimmäisellä tunnilla, 60 km toisella tunnilla ja 75 km kolmannella tunnilla. Tavarajuna kulkee 120 km 3 tunnissa ja kulkee saman matkan joka tunti. Liikuntatehtävät. Paluulento kestää kuitenkin 80 minuuttia.
EMF-itseinduktio Jos virta muuttuu kelassa (tai yleensä johtimessa), itseinduktio-EMF indusoituu siihen itsessään.
Mitä suurempi virran muutosnopeus, sitä suurempi on itseinduktion EMF.
Sähkövirran laskuun liittyy e. d.s. itseinduktio, joka pyrkii Lenzin säännön mukaan ylläpitämään laskevaa virtaa. Tämän seurauksena induktorien jännite voi nousta merkittävästi, kun virtapiiri katkeaa. Joskus nämä jännitteet ovat niin korkeita, että käämit voivat palaa loppuun, käämien suojaamiseksi kytketään niiden rinnalle ns. purkausvastukset.
SuhteellisuustekijäLkutsutaan induktanssi.Induktanssi mitataan Henry. Tällaisen piirin induktanssi on yksi henry, jossa tasaisella virran muutoksella nopeudella yksi ampeeri sekunnissa, esim. d.s., yhtä volttia.
Kelan induktanssi on arvo, joka kuvaa kelan ominaisuutta indusoida itseinduktion EMF.
Tietyn kelan induktanssi on vakioarvo, joka ei riipu sekä sen läpi kulkevan virran voimakkuudesta että sen muutosnopeudesta.
Ei pidä unohtaa, että jos kelan virta ei muutu, itseinduktio-EMF:ää ei tapahdu. Itseinduktioilmiö on erityisen voimakas piirissä, joka sisältää kelan, jossa on rautasydäminen, koska rauta lisää merkittävästi kelan magneettista vuota ja siten itseinduktion EMF:n suuruutta sen muuttuessa.Käytännössä joskus tarvitaan kela (tai käämi), jolla ei ole induktanssia. Tässä tapauksessa lanka kierretään kelalle, kun se on aiemmin taitettu puoliksi. Tätä käämitysmenetelmää kutsutaan bifilaariseksi.
Keskinäinen induktio emf
Induktion EMF:n aiheuttamiseksi yhteen kelaan muuttamalla virtaa toisessa, ei ole ollenkaan välttämätöntä laittaa yhtä niistä toisen sisään, mutta voit sijoittaa ne vierekkäin
Ja tässä tapauksessa, kun yhden kelan virta muuttuu, tuloksena oleva vaihtuva magneettivuo tunkeutuu (ristittää) toisen kelan kierrokset ja aiheuttaa siihen EMF:n.
Keskinäinen induktio mahdollistaa erilaisten sähköisten piirien yhdistämisen magneettikentän avulla. Tällaista yhteyttä kutsutaan induktiiviseksi yhteydeksi.
Keskinäisen induktion EMF:n suuruus riippuu ensisijaisesti nopeudesta, jolla virta ensimmäisessä kelassa muuttuu. Mitä nopeammin virta muuttuu siinä, sitä suurempi keskinäisen induktion EMF syntyy.
Lisäksi keskinäisen induktion EMF:n suuruus riippuu molempien kelojen induktanssin suuruudesta ja niiden suhteellisesta sijainnista sekä ympäristön magneettisesta läpäisevyydestä.Jotta eri kelaparit voitaisiin erottaa toisistaan niiden kyvyn perusteella indusoida keskenään EMF:ää, on otettu käyttöön keskinäisen induktanssin tai keskinäisen induktanssikertoimen käsite.
Keskinäinen induktanssi on merkitty kirjaimella M. Sen mittayksikkö, samoin kuin induktanssi, on henry.
Henry on sellainen kahden käämin keskinäinen induktanssi, jossa yhden käämin virran muutos 1 ampeerilla sekunnissa aiheuttaa toisessa kelassa 1 voltin keskinäisen induktion EMF:n.
Keskinäisen induktion EMF:n suuruuteen vaikuttaa ympäristön magneettinen permeabiliteetti. Mitä suurempi magneettinen läpäisevyys väliaineella, jonka läpi käämit yhdistävä vuorotteleva magneettivuo sulkeutuu, sitä vahvempi on kelojen induktiivinen kytkentä ja sitä suurempi on keskinäisen induktion EMF.
Näin tärkeän sähkölaitteen, kuten muuntajan, toiminta perustuu keskinäisen induktion ilmiöön.