Tema lecției: „Fenomenul autoinducției. Inductanţă




Dacă curentul din circuit se modifică, atunci câmpul magnetic al acestui curent și fluxul magnetic propriu care pătrunde în circuit se modifică. Dacă curentul din circuit se modifică, atunci câmpul magnetic al acestui curent și fluxul magnetic propriu care pătrunde în circuit se modifică. În circuit apare o fem indusă, care, conform regulii lui Lenz, previne o schimbare a curentului din circuit. În circuit apare o fem indusă, care, conform regulii lui Lenz, previne o schimbare a curentului din circuit.


AUTOINDDUCȚIA Auto-inducția este fenomenul de apariție a fem-ului indus într-un circuit când curentul electric se modifică în același circuit. Autoinducția este fenomenul de apariție a FEM indusă într-un circuit atunci când curentul electric se modifică în același circuit. Auto-inducția este un caz special important de inducție electromagnetică. Auto-inducția este un caz special important de inducție electromagnetică.


INDUCTANȚA Fluxul automagnetic Φ, care pătrunde în circuit sau bobină cu curent, este proporțional cu puterea curentului I. Fluxul automagnetic Φ, care pătrunde în circuit sau bobina cu curent, este proporțional cu puterea curentului I. Coeficientul de proporționalitate L în această formulă se numește coeficient de auto-inducție sau inductanța bobinei.


INDUCTANȚA Unitatea SI a inductanței se numește henry (H). Unitatea SI a inductanței se numește Henry (H). Inductanța unui circuit sau bobină este 1 H dacă, la un curent continuu de 1 A, fluxul propriu este de 1 Wb. Inductanța unui circuit sau bobină este 1 H dacă, la un curent continuu de 1 A, fluxul propriu este de 1 Wb. 1 H = 1 Wb / 1 A


AUTOINDDUCȚIA FEM de auto-inducție care apare într-o bobină cu o valoare constantă a inductanței este egală cu FEM de auto-inducție care apare într-o bobină cu o valoare constantă a inductanței este egală cu fem de auto-inducție care este direct proporțională cu inductanța bobinei și viteza de schimbare a curentului din ea. FEM de auto-inducție este direct proporțională cu inductanța bobinei și cu rata de schimbare a curentului în ea.






Energie magnetică. Când cheia este deschisă, lampa clipește puternic. Când cheia este deschisă, lampa clipește puternic. Curentul din circuit apare sub influența FEM de auto-inducție. Sursa de energie eliberată în circuitul electric este câmpul magnetic al bobinei.


Energie magnetică. Din legea conservării energiei rezultă că toată energia stocată în bobină va fi eliberată sub formă de căldură Joule. Dacă notăm rezistența totală a circuitului cu R, atunci în timpul Δt va fi eliberată o cantitate de căldură Din legea conservării energiei rezultă că toată energia stocată în bobină va fi eliberată sub formă de Joule. căldură. Dacă notăm cu R rezistența totală a circuitului, atunci în timpul Δt se va elibera cantitatea de căldură ΔQ = I 2 RΔt
Energie magnetică. Să reprezentăm grafic dependența fluxului magnetic Φ(I) de curentul I Să graficăm dependența fluxului magnetic Φ(I) de curentul I Cantitatea totală de căldură degajată, egală cu rezerva inițială de energie câmp magnetic, este determinată de aria triunghiului. ФI/2



semestrul 1

ELECTRODINAMICĂ

3. Câmp electromagnetic

LECȚIA 9/36

Subiect. Auto-inducere. Inductanţă

Scopul lecției: extinderea înțelegerii de către elevi a fenomenului inducției electromagnetice; explicați esența fenomenului de autoinducție.

Tip de lecție: lecție despre învățarea de material nou.

PLAN DE LECȚIE

Controlul cunoștințelor

1. Fenomenul de inducție electromagnetică.

2. Legea inducției electromagnetice.

3. Regula lui Lenz.

Demonstrații

1. Fenomenul de autoinducere în timpul deschiderii și închiderii unui cerc.

2. Folosind auto-inducția pentru a aprinde o lampă fluorescentă.

3. Fragmente din filmul video „The Phenomen of Self-Induction”.

Învățarea de materiale noi

1. Auto-inducere.

2. EMF de autoinducere.

3. Inductanță

Consolidarea materialului învățat

1. Întrebări calitative.

2. Învățarea rezolvării problemelor.

MATERIAL DE ÎNVĂȚARE NOU

Primul nivel

1. În ce moment declanșează întrerupătorul: în cazul închiderii sau deschiderii unui circuit?

2. Când poate fi observat fenomenul de autoinducție într-un circuit de curent continuu?

3. De ce nu poți schimba instantaneu curentul într-un circuit închis?

Al doilea nivel

1. Cum depinde mărimea vectorului de inducție magnetică de puterea curentului?

2. Experimentele arată că inductanța bobinei crește în funcție de creșterea numărului de spire în bobină. Cum poate fi explicat acest fapt?

CONSTRUCȚIA MATERIALELOR ÎNVĂȚATE

). Întrebări calitative

1. De ce apar scântei când arcul tramvaiului se separă de firul aerian?

2. Un electromagnet cu miez deschis este conectat la un circuit DC. Când armătura închide miezul, are loc o scădere pe termen scurt a intensității curentului din circuit. De ce?

3. De ce motoarele electrice puternice sunt deconectate de la rețea ușor și lent folosind un reostat?

). Învață să rezolvi problemele

1. O bobină supraconductoare cu o inductanță de 5 H este conectată la o sursă de curent cu o fem de 20 V și rezistență internă foarte mică. Presupunând că curentul din bobină crește uniform, determinați timpul în care curentul ajunge la 10 A.

Soluții. Puterea curentului în bobină crește treptat datorită fenomenului de auto-inducție. Să folosim legea lui Ohm pentru circuitul complet: unde este EMF totală a circuitului, constând din EMF sursă și EMF auto-indus: Apoi legea lui Ohm ia forma.

Slide 2

AUTOINDUCEREA

Fiecare conductor prin care trece curentul electric se află în propriul său câmp magnetic.

Slide 3

Când puterea curentului se modifică în conductor, câmpul m se modifică, adică. fluxul magnetic creat de acest curent se modifică. O modificare a fluxului magnetic duce la apariția unui câmp electric vortex și apare în circuit o fem indusă.

Slide 4

Auto-inducția este fenomenul de apariție a FEM indusă într-un circuit electric ca urmare a unei modificări a intensității curentului. FEM rezultată se numește fem autoindusă

Slide 5

Manifestarea fenomenului de autoinducere

  • Slide 6

    Concluzie în electrotehnică, fenomenul de autoinducție se manifestă atunci când circuitul este închis (curentul electric crește treptat) și când circuitul este deschis (curentul electric nu dispare imediat).

    Slide 7

    INDUCTANŢĂ

    De ce depinde CEM autoinduse?

    Curentul electric își creează propriul câmp magnetic. Fluxul magnetic prin circuit este proporțional cu inducția câmpului magnetic (Ф ~ B), inducția este proporțională cu puterea curentului în conductor (B ~ I), prin urmare fluxul magnetic este proporțional cu puterea curentului (Ф ~ I ).

    FEM de autoinducție depinde de viteza de schimbare a curentului în circuitul electric, de proprietățile conductorului (dimensiune și formă) și de permeabilitatea magnetică relativă a mediului în care se află conductorul.

    O mărime fizică care arată dependența FEM de auto-inducție de dimensiunea și forma conductorului și de mediul în care este amplasat conductorul se numește coeficient de auto-inducție sau inductanță.

    Slide 8

    Inductanță - fizică. o valoare egală numeric cu fem-ul autoinductiv care apare în circuit atunci când curentul se modifică cu 1 Amper într-o secundă.

    Slide 9

    Inductanța poate fi calculată și folosind formula:

  • unde Ф este fluxul magnetic prin circuit, I este puterea curentului din circuit.

    Slide 10

    Unități SI ale inductanței:

    Slide 11

    Inductanța bobinei depinde de:

    numărul de spire, dimensiunea și forma bobinei și permeabilitatea magnetică relativă a mediului (eventual un miez).

    Slide 12

    CEM DE AUTOINDDUCȚIE

    În jurul unui conductor care transportă curent există un câmp magnetic care are energie.

    De unde vine? Sursa de curent inclusă în circuitul electric are o rezervă de energie.

    În momentul închiderii circuitului electric, sursa de curent cheltuiește o parte din energia sa pentru a depăși acțiunea fem-ului auto-inductiv care apare. Această parte a energiei, numită energia proprie a curentului, merge la formarea unui câmp magnetic.

    Energia câmpului magnetic este egală cu energia intrinsecă a curentului.

    Energia proprie a curentului este numeric egală cu munca pe care trebuie să o facă sursa de curent pentru a depăși f.e.m. de autoinducție pentru a crea un curent în circuit.

    Slide 14 Energia câmpului magnetic creat de curent este direct proporțională cu pătratul curentului. Unde se duce energia câmpului magnetic după ce curentul se oprește? - iese în evidență (când circuitul este deschis cu un curent suficient de mare, poate apărea o scânteie sau un arc) Vizualizați toate diapozitivele

    Lecţie. Auto-inducere.


      1. Ţintă:
    extinde înțelegerea de către elevi a fenomenului EMR; explicați esența fenomenului de auto-inducție; familiarizarea elevilor cu una dintre caracteristicile unui conductor - inductanța; spectacol semnificație practică

    cunoștințe dobândite.


    1. Demonstrații:

    2. Autoinducție la închiderea și deschiderea unui circuit. Tipul de lecție..

    3. Combinate
    Progresul lecției

    1. Moment organizatoric

    2. Examinare

    3. teme pentru acasă
    Actualizarea cunoștințelor de bază.Întrebări pentru sondaj frontal Care este fenomenul EMR?)

    1. Cum se determină direcția curentului de inducție?

    1. ^ Cum este formulată legea EMR?
    Demonstraţie

    . Autoinducție la închiderea unui circuit electric care conține o bobină. (clic de mouse - Slide 1

    De ce crește curentul treptat într-un circuit electric cu o bobină cu un număr mare de spire? (Începeți cu: de ce s-a aprins lampa 2 mai târziu?) Învățarea de materiale noi).

    Auto-inducția este un caz special de inducție electromagnetică. Se dovedește că curent electric

    în circuit, schimbându-se în timp, influențează într-un anumit fel

    asupra lui însuși. (

    slide 2

    Slide 3.

    câmp electric vortex, ale căror linii sunt direcționate în sensul acelor de ceasornic în conformitate cu

    regula lui Lenz.

    Câmpul electric vortex este îndreptat împotriva curentului, împiedicând creșterea acestuia; pare să „încetinească” curentul (clic de mouse).

    De aceea Când orice circuit este închis, curentul nu este stabilit instantaneu

    Slide 4. Să presupunem acum că curentul din circuit scade. Câmpul magnetic al curentului scade și el și generează un câmp electric vortex îndreptat în sens invers acelor de ceasornic.

    Acum câmp electric vortex direcționat în aceeași direcție cu curentul; ea menține curentul, împiedicându-l să scadă.

    Slide 5. Deci de ce crește curentul treptat într-un circuit electric cu o bobină cu un număr mare de spire? (clic de mouse)

    ^ Când orice circuit este închis, curentul nu este stabilit instantaneu - este nevoie de ceva timp pentru a depăși efectul de frânare al câmpului electric de vortex emergent.

    Ce se întâmplă când circuitul se deschide? (clic de mouse)

    Slide 6. O altă variantă. Demonstraţie.

    Când circuitul este închis, soneria electrică funcționează și lampa de neon se aprinde, dar lampa incandescentă nu se aprinde. Dacă excludeți soneria din circuit, lampa incandescentă se aprinde și lampa de neon se stinge. De ce?

    Când clopoțelul funcționează, circuitul se închide și se deschide. Datorită apariției autoinducției la închiderea EMF, îndreptată împotriva EMF a generatorului de curent, și apoi deschiderea rapidă a circuitului, filamentul lămpii incandescente nu are timp să se încălzească. EMF auto-inductivă, care apare în timpul deschiderii frecvente, este semnificativă ca mărime și susține arderea lămpii de neon. Dacă soneria este scoasă din circuit, un curent continuu va curge în circuit și lampa incandescentă se va aprinde.

    ^ Autoinducția este fenomenul de apariție a fem-ului indus în același conductor în care se modifică curentul.

    Fenomenul de autoinducție este similar cu fenomenul de inerție din mecanică.
    ^ Slide 7. Inductanță - mărime fizică, numeric egală cu fem-ul autoinductiv care apare în circuit când curentul se modifică cu 1 A în 1 s.

    Slide 8. Manifestarea auto-inducției: Când curentul este oprit, o scânteie sare între contactele în mișcare

    Ținând cont de fenomenul de auto-inducție:

    Aplicarea fenomenului de autoinducere


    • Funcționarea lămpilor fluorescente (clic mouse-ul pe butonul din dreapta - Slide 12)

    • Vibrații electrice într-un circuit oscilator

    1. Consolidarea materialului nou.
    Slide 9 Rezolvarea problemelor

    1. Rezumând lecția. Sarcina acasă
    Slide 10 Sarcina acasă

    Sarcini suplimentare

    Lecție de fizică folosind resursele de pe Internet.

    Clasa a XI-a, tema: „Auto-inducție, inductanță” - 2 ore.

    Obiective:

    1. formarea competențelor educaționale - organizează în mod independent procesul de studiu a conceptelor și legilor fizice, rezolvă problemele educaționale.
    2. Formarea competențelor de cercetare - dezvoltarea dobândirii independente de cunoștințe, utilizarea resurselor de pe Internet, analizarea și selectarea informațiilor necesare.
    3. Formarea competențelor sociale și personale - capacitatea de a determina semnificația cunoștințelor pentru sine și societate.

    Resurse pentru implementarea lecției: este necesar un laborator de informatică cu conexiune la Internet.

    1. Enunțarea problemei: în mod independent, folosind resursele de internet, studiați fenomenul de auto-inducție, luați în considerare conceptul de inductanță, aflați cum este determinat EMF de auto-inducție. Luați în considerare aplicarea practică a auto-inducției. Determinați semnificația fenomenului pentru dvs. și pentru știință.

    2. Munca independentă a elevilor, care implică

    • activități de cercetare pentru obținerea de informații, selectarea și clasificarea acestora
    • reprezentare grafică a propriului sistem de cunoștințe pe baza informațiilor primite sub forma unei diagrame, grafic, descriere. Reflectarea orientării practice a fenomenelor și legilor studiate sub formă de desene și fotografii.
    • raționament despre semnificația cunoștințelor dobândite pentru sine și societate sub formă grafică sau sub formă de scurt eseu, eseu.

    Toate activitățile elevilor sunt reflectate în caietul de lucru electronic.

    3. Autotestare: studenților li se oferă un test pe materialul studiat (link către testul din Anexa 2). Elevii își aleg propriul nivel. Doar opțiunile de răspuns sunt plasate în registrul de lucru.

    1. Evaluarea muncii elevilor:

    Schimb de carnete de lucru retea locala, analiza cunoștințelor dobândite, autotestare (răspunsuri în Anexa 3). Elevii evaluează singuri cărțile de lucru ale colegilor lor.

    1. Rezumatul lecției: reflecție, discuții despre dificultăți, dorințe, rezultate obținute.
    1. Temă pentru acasă: înțelegerea cunoștințelor dobândite, pregătirea materialului problematic pentru discuție pe tema „Auto-inducție, inductivitate”. A face temele pentru acasă implică lucrul independent cu un manual și informații suplimentare.

    www.physics.nad.ru- Fizica în animații

    www.physics.ru- Fizică la Colegiul Deschis

    http://www.spin.nw.ru/ Fizica pentru școli

    http://physicomp.lipetsk.ru/- revista electronica "Physikomp"

    http://www.omsknet.ru/acad/fr_elect.htm- Manual electronic de fizică.

    www.alsak.ru-Fizică școlară pentru profesori și elevi.

    www.physics-regelman.com

    Anexa 3

    Răspunsuri la testul „Auto-inducție. Inductanţă"

    Nivelul A

    Nivelul B

    Nivelul C

    Întrebarea nr.

    răspuns

    Întrebarea nr.

    răspuns

    Întrebarea nr.

    răspuns