37. Дослід Фарадея. Правило Ленца

1. Мета досліду - створити електричний струм за допомогою магнітного поля.

2. Схема досліду (Рис. 19).

3.Хід досліду: змінюють магнітне поле, що пронизує котушку з гальванометром на рис. 1 а) рухаючи магніт; б) змінюючи силу струму в котушці L₂

4. Результат досліду у котушці з гальванометром під час зміни магнітного поля виникає струм.

5. Висновок - тільки змінне магнітне поле породжує електричний струм.

Правило Ленца

1. Правило Ленца встановлює напрям струму що виникає у замкненому провіднику при явищі електромагнітної індукції.

2. Визначення. Електричний струм завжди напрямлений так, щоб протидіяти своїм магнітним полем причині, що його викликає.

3..............

4. Правило використовують для явища електромагнітної індукції і самоіндукції у замкнених контурах.

Пояснити правило Ленца нам допоможе наступний ланцюжок міркувань (рис. 20):

- при введенні магніту у кільце виникає змінне магнітне поле;

- змінне магнітне поле утворює вихрове електричне поле;

- вихрове електричне поле заставляє рухатися вільні носії зарядів в кільці утворюючи індукційний електричний струм;

- струм у кільці утворює власне магнітне поле кільця, яке напрямлене так, що протидіє введенню магніту.

При вийманні магніту з кільця ланцюжок міркувань повторюється, тільки магнітне поле кільця протидіє магнітному вийманню магніту.

38. Явище самоіндукції. Перехідні процеси в колі з індуктивністю.

Явище самоіндукції

1. Знайомство з явищем. При замиканні електричних ланцюгів з джерелом ЕРС і великою індуктивністю (електродвигунами, трансформаторами, реле і т.п.) струм в ланцюзі встановлюється не миттєво, а через якийсь час. В момент розмикання таких ланцюгів величина ЕРС самоіндукції може значно перевищувати ЕРС джерела, тому розмикання здійснюють за допомогою реостатів, поступово зменшуючи силу струму.

Явище самоіндукції використовують в коливальних контурах і генераторах незгасаючих коливань і для підпалу люмінесцентних ламп котушкою індуктивності - дроселем.

2. Визначення. Явище виникнення електрорушійної сили (ЕРС) у провіднику при зміні сили струму у цьому ж провіднику називають самоіндукцією.

3. Умови виникнення явища. а) повинен існувати замкнений електричний контур; б) у контурі повинна відбуватися зміна електричного струму .

4. Математичний опис явище можна описати двома формулами законом електромагнітної індукції і, деξ_Сі– електрорушійна сила самоіндукції;dФ- зміна магнітного потоку;dt- час цієї зміни;L– індуктивність– швидкість зміни сили струму. Знак «-» пояснюється правилом Ленца.

5. Пояснення явища.

Перехідні процеси в колі з індуктивністю

Визначення. Перехідні процеси в колі з індуктивністю– це процеси що відбуваються в ланцюзі, що містить джерело струму з ЕРС ξ, резистор опором R і котушку індуктивністю L в момент виключення і включення джерела струму.

Пояснити перехідні процеси можна за допомогою дослідів, зображених на рисунку 21.

При замиканні вимикача схеми а) лампа 1 загоряється відразу, а лампа 2 через деякий час.

Пояснити цей дослід допоможе наступний ланцюжок міркувань:

- в момент замикання вимикача виникає електричний струм;

- цей струм створює навколо котушки зчеплене з ним змінне магнітне поле;

- змінне магнітне поле утворює вихрове електричне поле;

- за правилом Ленца вихрове електричне поле гальмує рух вільних носіїв зарядів в дроті котушки, уповільнюючи наростання струму в ній. Тобто в котушці виникає ЕРС, спрямована проти наростаючого струму.

Тому лампочка 2 загоряється не відразу після замкнення ланцюга.

У розгалуженні 1 котушка відсутня і тому лампочка 1 загоряється відразу.

В момент розмиканні схеми б) лампа 3 яскраво спалахує. Це явище можна пояснити так:

в момент розмикання вимикача електричний струм спадає;

- при зменшенні струму навколо котушки виникає змінне магнітне поле;

- змінне магнітне поле утворює вихрове електричне поле;

- за правилом Ленца вихрове електричне поле заставляє вільні носії зарядів рухатися по дроту котушки, підсилюючи в ній струм. Тобто на час розмикання кола котушка стає джерелом струму, величина ЕРС якого залежить від швидкості розмикання кола.

Індуктивність (динамічна) контуруL (ф.в.)

1. Індуктивність характеризує здатність провідника створювати магнітне поле. Вона залежить від форми, розмірів провідника, і від середовища, у якому він знаходиться.

2. Визначення. Індуктивність - це фізична величина, яка дорівнює відношенню магнітного потоку, що створюється електричним струмом до величини цього струму.

3. Індуктивність – це скалярна величина.

4. ;, деL індуктивність;Ф– магнітний потік, що утворюється контуром внаслідок проходження по ньому струмуІ;ξ_сі – ЕРС самоіндукції;– швидкість зміни струму у контурі.

5. [L] = Вб/А = Гн (Генрі)

6. Визначення одного Генрі дають виходячи з формули .Один Генрі – це індуктивність провідника, при якій зміна струму на один ампер за одну секунду викликає в ньому ЕРС самоіндукції 1 В.