Përcaktoni emf-in e vetë-induksionit. Çfarë është vetë-induksioni - një shpjegim me fjalë të thjeshta

Vetë-induksioni është procesi i shfaqjes së EMF në një qark me induktivitet si rezultat i një ndryshimi të rrymës në të. Le ta shohim këtë proces në më shumë detaje. Vetëinduksioni është një rast i veçantë i induksionit elektromagnetik. Për shfaqjen e EMF në një qark me induktivitet, është e nevojshme që kjo induktancë të depërtohet nga një fluks magnetik i alternuar. Pastaj në qark do të shfaqet një EMF proporcional me induktivitetin dhe shpejtësinë e ndryshimit të fluksit magnetik.

Figura 1 - EMF vetë-induksioni

Emf i vetë-induksionit është gjithmonë i drejtuar kundër rrymës në ndryshim. Kjo do të thotë, kur rryma në qark rritet, ajo tenton të parandalojë rritjen e rrymës. Prandaj, kur rryma zvogëlohet, vetë-induksioni e parandalon këtë dhe tenton të ruajë rrymën në qark.
Le të bëjmë një eksperiment të tillë. Le të marrim dy llamba inkandeshente identike të lidhura me një burim aktual. Një llambë lidhet drejtpërdrejt me burimin, domethënë drejtpërdrejt. Llamba e dytë është e lidhur përmes një induktiviteti të madh.

Figura 2 - diagrami i eksperimentit

Kur çelësi është i mbyllur, rryma do të shfaqet në qark. Llamba e parë do të ndizet menjëherë. Meqenëse asgjë nuk ndërhyn me rrymën në këtë qark. Llamba e dytë nuk do të ndizet menjëherë, por pas njëfarë kohe. Meqenëse do të lidhet me burimin përmes një induktiviteti të madh. E cila do të parandalojë rritjen e rrymës në qark.
Do të doja të sqaroja një pikë. Llamba e dytë, e cila duhet të ndizet me vonesë, nuk do të ndizet fort pas disa kohësh nga momenti i ndezjes. Dhe gradualisht do të ndizet, duke arritur shkëlqimin e plotë. Sepse rryma në induktancë nuk mund të ndryshojë papritur. Ai ndryshon pa probleme në të.

Tani mund të supozojmë se kur të hapet çelësi, llamba numër dy do të fiket me kalimin e kohës dhe numri një do të fiket menjëherë. Por kjo nuk është e vërtetë. Të dy llambat do të ndizen më të ndritshme për një periudhë të shkurtër kohe. Le të zbulojmë pse.

Kur rryma është e fikur, një emf vetë-induksion do të lindë në spirale, e cila do të tentojë të mbajë rrymën në qark. Por meqenëse të dy llambat janë në të njëjtin qark, kjo mund të shihet nga figura. Ata janë të lidhur me njëri-tjetrin përmes induktivitetit. Ky EMF do të aplikohet në të dy llambat. Si rezultat, ata të dy do të ndizen.

Më lejoni të sqaroj edhe një pikë. Pas fikjes, llambat do të pulsojnë pak më shumë se sa kur mbyllej çelësi. Kjo do të ndodhë për shkak të faktit se emf i vetë-induksionit është proporcional me shkallën e ndryshimit të fluksit magnetik që depërton në qark. Fluksi magnetik shkaktohet nga rryma në lak. Kur hapet çelësi, rryma do të ndryshojë ndjeshëm nga vlera maksimale në zero. Kështu, EMF vetë-induksion mund të tejkalojë EMF-në e burimit disa herë.

VETËINDUKSIONI

Çdo përcjellës nëpër të cilin rrjedh energjia elektrike. rryma është në fushën e vet magnetike.

Kur forca e rrymës ndryshon në përcjellës, ndryshon fusha m, d.m.th. fluksi magnetik i krijuar nga kjo rrymë ndryshon. Një ndryshim në fluksin magnetik çon në shfaqjen e një vorbull elektrike. fushat dhe një emf i induktuar shfaqet në qark.





Ky fenomen quhet vetëinduksion.
Vetëinduksioni është dukuria e shfaqjes së EMF të induktuar në energjinë elektrike. qark si rezultat i ndryshimeve në fuqinë aktuale.
Emf-i që rezulton quhet Emf i vetë-induktuar

Mbyllja e qarkut





Kur shkurtohet në elektrike qark, rryma rritet, gjë që shkakton një rritje të fluksit magnetik në spirale dhe ndodh një vorbull elektrike. fushë e drejtuar kundër rrymës, d.m.th. Një emf vetë-induksion lind në spirale, duke parandaluar rritjen e rrymës në qark (fusha e vorbullës pengon elektronet).
Si rezultat L1 ndizet më vonë, se L2.

Qarku i hapur





Kur hapet qarku elektrik, rryma zvogëlohet, ndodh një ulje e fluksit në spirale dhe shfaqet një fushë elektrike vorbull, e drejtuar si një rrymë (duke u përpjekur të ruajë të njëjtën forcë aktuale), d.m.th. Një EMF e vetë-induktuar lind në spirale, duke ruajtur rrymën në qark.
Si rezultat, L kur fiket pulson fort.

konkluzioni

në inxhinierinë elektrike, fenomeni i vetëinduksionit shfaqet kur qarku mbyllet (rryma elektrike rritet gradualisht) dhe kur qarku hapet (rryma elektrike nuk zhduket menjëherë).

Nga çfarë varet emf i vetë-induktuar?

Email rryma krijon fushën e saj magnetike. Fluksi magnetik nëpër qark është proporcional me induksionin e fushës magnetike (Ф ~ B), induksioni është proporcional me forcën aktuale në përcjellës
(B ~ I), prandaj fluksi magnetik është proporcional me fuqinë aktuale (Ф ~ I).
Emf i vetë-induksionit varet nga shpejtësia e ndryshimit të rrymës në rrymën elektrike. qark, nga vetitë e përcjellësit
(madhësia dhe forma) dhe mbi përshkueshmërinë magnetike relative të mediumit në të cilin ndodhet përcjellësi.
Një sasi fizike që tregon varësinë e emf-it të vetë-induksionit nga madhësia dhe forma e përcjellësit dhe nga mjedisi në të cilin ndodhet përcjellësi quhet koeficienti i vetë-induksionit ose induktiviteti.





Induktiviteti - fizik. një vlerë numerikisht e barabartë me emf vetë-induktiv që ndodh në qark kur rryma ndryshon me 1 Amper në 1 sekondë.
Induktiviteti mund të llogaritet gjithashtu duke përdorur formulën:

ku Ф është fluksi magnetik nëpër qark, I është forca e rrymës në qark.

Njësitë e induktivitetit në sistemin SI:

Induktiviteti i spirales varet nga:
numri i kthesave, madhësia dhe forma e spirales dhe përshkueshmëria relative magnetike e mediumit
(thelbësore e mundur).

Emf vetë-induktiv parandalon rritjen e rrymës kur qarku është i ndezur dhe rryma të zvogëlohet kur qarku hapet.

Rreth një përcjellësi që mbart rrymë ka një fushë magnetike që ka energji.
Nga vjen? Burimi aktual i përfshirë në elektrike zinxhiri ka një rezervë energjie.
Në momentin e mbylljes elektrike. Qarku i burimit aktual harxhon një pjesë të energjisë së tij për të kapërcyer efektin e emf-it vetë-induktiv që lind. Kjo pjesë e energjisë, e quajtur energjia e vetë rrymës, shkon në formimin e një fushe magnetike.

Energjia e fushës magnetike është energjinë e vet aktuale.
Vetë-energjia e rrymës është numerikisht e barabartë me punën që duhet të bëjë burimi aktual për të kapërcyer EMF-në e vetë-induksionit në mënyrë që të krijojë një rrymë në qark.

Energjia e fushës magnetike të krijuar nga rryma është drejtpërdrejt proporcionale me katrorin e rrymës.
Ku shkon energjia e fushës magnetike pasi rryma ndalon? - dallohet (kur hapet një qark me një rrymë mjaft të madhe, mund të ndodhë një shkëndijë ose hark)

PYETJE PËR LETËT PROVUESE
me temën "Induksioni elektromagnetik"

Induksioni elektromagnetik është gjenerimi i rrymave elektrike nga fusha magnetike që ndryshojnë me kalimin e kohës. Zbulimi i këtij fenomeni nga Faraday dhe Henry futi një simetri të caktuar në botën e elektromagnetizmit. Maxwell arriti të mbledhë njohuri rreth elektricitetit dhe magnetizmit në një teori. Hulumtimi i tij parashikoi ekzistencën e valëve elektromagnetike përpara vëzhgimeve eksperimentale. Hertz vërtetoi ekzistencën e tyre dhe hapi epokën e telekomunikacionit për njerëzimin.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/1-14-210x140..jpg 614w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Eksperimentet e Faradeit

Ligjet e Faraday dhe Lenz

Rrymat elektrike krijojnë efekte magnetike. A është e mundur që një fushë magnetike të gjenerojë një fushë elektrike? Faraday zbuloi se efektet e dëshiruara lindin për shkak të ndryshimeve në fushën magnetike me kalimin e kohës.

Kur një përcjellës kryqëzohet nga një fluks magnetik i alternuar, një forcë elektromotore induktohet në të, duke shkaktuar një rrymë elektrike. Sistemi që gjeneron rrymën mund të jetë një magnet i përhershëm ose një elektromagnet.

Fenomeni i induksionit elektromagnetik rregullohet nga dy ligje: Faraday dhe Lenz.

Ligji i Lenz-it na lejon të karakterizojmë forcën elektromotore në lidhje me drejtimin e saj.

E rëndësishme! Drejtimi i emf-së së induktuar është i tillë që rryma e shkaktuar prej tij tenton t'i rezistojë shkakut që e krijon atë.

Faraday vuri re se intensiteti i rrymës së induktuar rritet kur numri i linjave të fushës që kalojnë qarkun ndryshon më shpejt. Me fjalë të tjera, emf i induksionit elektromagnetik varet drejtpërdrejt nga shpejtësia e fluksit magnetik lëvizës.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-10-768x454..jpg 960w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

emf i induktuar

Formula për emf të induktuar përcaktohet si:

E = - dФ/dt.

Shenja "-" tregon se si polariteti i emf-së së induktuar lidhet me shenjën e fluksit dhe shpejtësinë e ndryshimit.

Përftohet një formulim i përgjithshëm i ligjit të induksionit elektromagnetik, nga i cili mund të nxirren shprehje për raste të veçanta.

Lëvizja e një teli në një fushë magnetike

Kur një tel me gjatësi l lëviz në një MF që ka induksion B, një emf do të induktohet brenda tij, në përpjesëtim me shpejtësinë e tij lineare v. Për të llogaritur EMF, përdoret formula:

• në rastin e lëvizjes së përcjellësit pingul me drejtimin e fushës magnetike:

E = - B x l x v;

• në rast të lëvizjes në një kënd të ndryshëm α:

E = — B x l x v x sin α.

EMF dhe rryma e induktuar do të drejtohen në drejtimin që gjejmë duke përdorur rregullin e dorës së djathtë: duke e vendosur dorën pingul me linjat e fushës magnetike dhe duke drejtuar gishtin e madh në drejtimin e lëvizjes së përcjellësit, mund të zbuloni drejtimin e EMF nga katër gishtat e mbetur të drejtuar.

Jpg?x15027" alt=" Lëvizja e telit në MP" width="600" height="429">!}

Lëvizja e telit në MP

Rrotullues rrotullues

Funksionimi i gjeneratorit të energjisë elektrike bazohet në rrotullimin e një qarku në MP që ka N kthesa.

EMF induktohet në një qark elektrik sa herë që një fluks magnetik e kalon atë, në përputhje me përkufizimin e fluksit magnetik Ф = B x S x cos α (induksioni magnetik shumëzuar me sipërfaqen nëpër të cilën kalon MF dhe kosinusi i këndit të formuar nga vektori B dhe drejtëza pingule me rrafshin S).

Nga formula rrjedh se F është subjekt i ndryshimeve në rastet e mëposhtme:

• Ndryshimet e intensitetit të MF – vektori B;
• zona e kufizuar nga kontura ndryshon;
• orientimi ndërmjet tyre, i specifikuar nga këndi, ndryshon.

Në eksperimentet e para të Faradeit, rrymat e induktuara u morën duke ndryshuar fushën magnetike B. Megjithatë, është e mundur të induktohet një emf pa lëvizur magnetin ose pa ndryshuar rrymën, por thjesht duke rrotulluar bobinën rreth boshtit të saj në MF. Në këtë rast, fluksi magnetik ndryshon për shkak të një ndryshimi në këndin α. Kur spiralja rrotullohet, ajo kalon linjat MF dhe ndodh një EMF.

Nëse spiralja rrotullohet në mënyrë uniforme, ky ndryshim periodik rezulton në një ndryshim periodik të fluksit magnetik. Ose numri i linjave të fushës magnetike të kryqëzuara çdo sekondë merr vlera të barabarta në intervale të barabarta kohore.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/4-10-768x536..jpg 900w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Rrotullimi i konturit në MP

E rëndësishme! Emf i induktuar ndryshon së bashku me orientimin me kalimin e kohës nga pozitive në negative dhe anasjelltas. Paraqitja grafike e EMF është një vijë sinusoidale.

Për formulën për EMF të induksionit elektromagnetik, përdoret shprehja e mëposhtme:

E = B x ω x S x N x sin ωt, ku:

• S - zona e kufizuar nga një kthesë ose kornizë;
• N - numri i kthesave;
• ω – shpejtësia këndore me të cilën rrotullohet spiralja;
• B – induksioni i MP;
• kënd α = ωt.

Në praktikë, në gjeneratorët e rrymës alternative, spiralja shpesh mbetet e palëvizshme (statori) dhe elektromagneti rrotullohet rreth tij (rotori).

Emf i vetë-induktuar

Kur rryma alternative kalon përmes spirales, ajo gjeneron një MF të alternuar, i cili ka një fluks magnetik të ndryshueshëm që shkakton një emf. Ky efekt quhet vetë-induksion.

Meqenëse MF është proporcionale me intensitetin aktual, atëherë:

ku L është induktiviteti (H), i përcaktuar nga sasitë gjeometrike: numri i rrotullimeve për njësi gjatësi dhe dimensionet e prerjes tërthore të tyre.

Për emf të induktuar, formula merr formën:

E = - L x dI/dt.

Induksioni i ndërsjellë

Nëse dy mbështjellje janë të vendosura pranë njëra-tjetrës, atëherë në to induktohet një emf i induksionit të ndërsjellë, në varësi të gjeometrisë së të dy qarqeve dhe orientimit të tyre në lidhje me njëri-tjetrin. Ndërsa ndarja e qarqeve rritet, induktiviteti i ndërsjellë zvogëlohet sepse zvogëlohet fluksi magnetik që i lidh ato.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/5-5.jpg 680w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Induksioni i ndërsjellë

Le të ketë dy mbështjellje. Një rrymë I1 rrjedh nëpër telin e një spirale me kthesa N1, duke krijuar një MF që kalon nëpër spiralen me kthesa N2. Pastaj:

1. Induktiviteti i ndërsjellë i spirales së dytë në lidhje me të parën:

M21 = (N2 x F21)/I1;

1. Fluksi magnetik:

F21 = (M21/N2) x I1;

1. Le të gjejmë emf-në e induktuar:

E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt;

1. Një EMF induktohet në mënyrë identike në spiralen e parë:

E1 = - M12 x dI2/dt;

E rëndësishme! Forca elektromotore e shkaktuar nga induksioni i ndërsjellë në njërën spirale është gjithmonë proporcionale me ndryshimin e rrymës elektrike në tjetrën.

Induktiviteti i ndërsjellë mund të konsiderohet i barabartë me:

M12 = M21 = M.

Prandaj, E1 = - M x dI2/dt dhe E2 = M x dI1/dt.

M = K √ (L1 x L2),

ku K është koeficienti i bashkimit ndërmjet dy induktancave.

Fenomeni i induksionit të ndërsjellë përdoret në transformatorë - pajisje elektrike që ju lejojnë të ndryshoni vlerën e tensionit të një rryme elektrike alternative. Pajisja përbëhet nga dy mbështjellje të mbështjella rreth një bërthame. Rryma e pranishme në të parin krijon një ndryshim MF në qarkun magnetik dhe një rrymë elektrike në bobinën tjetër. Nëse numri i kthesave të mbështjelljes së parë është më i vogël se tjetri, voltazhi rritet dhe anasjelltas.

Në këtë mësim do të mësojmë se si dhe nga kush u zbulua fenomeni i vetë-induksionit, do të shqyrtojmë përvojën me të cilën do ta demonstrojmë këtë fenomen dhe do të përcaktojmë se vetë-induksioni është një rast i veçantë i induksionit elektromagnetik. Në fund të mësimit, do të prezantojmë një sasi fizike që tregon varësinë e emf-it vetë-induktiv nga madhësia dhe forma e përcjellësit dhe nga mjedisi në të cilin ndodhet përçuesi, d.m.th., induktiviteti.

Henri shpiku mbështjellje të sheshta të bëra prej bakri me shirita, me ndihmën e të cilave ai arriti efekte të energjisë që ishin më të theksuara sesa kur përdorte solenoidet e telit. Shkencëtari vuri re se kur ka një spirale të fuqishme në qark, rryma në këtë qark arrin vlerën e saj maksimale shumë më ngadalë sesa pa spirale.

Oriz. 2. Diagrami i konfigurimit eksperimental nga D. Henry

Në Fig. Figura 2 tregon një diagram elektrik të konfigurimit eksperimental, mbi bazën e të cilit mund të demonstrohet fenomeni i vetë-induksionit. Një qark elektrik përbëhet nga dy llamba të lidhura paralelisht të lidhura përmes një ndërprerës në një burim të rrymës direkte. Një spirale është e lidhur në seri me një nga llambat. Pas mbylljes së qarkut, shihet se llamba, e cila është e lidhur në seri me spiralen, ndizet më ngadalë se llamba e dytë (Fig. 3).

Oriz. 3. Inkandeshencë e ndryshme e llambave në momentin e ndezjes së qarkut

Kur burimi fiket, llamba e lidhur në seri me spiralen fiket më ngadalë se llamba e dytë.

Pse nuk fiken dritat në të njëjtën kohë?

Kur çelësi është i mbyllur (Fig. 4), për shkak të shfaqjes së emf-it të vetë-induksionit, rryma në llambën me spirale rritet më ngadalë, kështu që kjo llambë ndizet më ngadalë.

Oriz. 4. Mbyllja e çelësit

Kur hapet çelësi (Fig. 5), EMF vetë-induksioni që rezulton parandalon zvogëlimin e rrymës. Prandaj, rryma vazhdon të rrjedhë për ca kohë. Që rryma të ekzistojë, nevojitet një qark i mbyllur. Ekziston një qark i tillë në qark ai përmban të dy llambat. Prandaj, kur qarku hapet, llambat duhet të shkëlqejnë njësoj për ca kohë, dhe vonesa e vërejtur mund të shkaktohet nga arsye të tjera.

Oriz. 5. Hapja e çelësit

Le të shqyrtojmë proceset që ndodhin në këtë qark kur çelësi mbyllet dhe hapet.

1. Mbyllja e çelësit.

Ekziston një spirale me rrymë në qark. Lëreni rrymën në këtë kthesë të rrjedhë në drejtim të kundërt të akrepave të orës. Pastaj fusha magnetike do të drejtohet lart (Fig. 6).

Kështu, spiralja përfundon në hapësirën e fushës së vet magnetike. Ndërsa rryma rritet, spiralja do të gjendet në hapësirën e një fushe magnetike të ndryshueshme të rrymës së saj. Nëse rryma rritet, atëherë rritet edhe fluksi magnetik i krijuar nga kjo rrymë. Siç dihet, me një rritje të fluksit magnetik që depërton në rrafshin e qarkut, në këtë qark lind një forcë elektromotore e induksionit dhe, si pasojë, një rrymë induksioni. Sipas rregullit të Lenz-it, kjo rrymë do të drejtohet në atë mënyrë që fusha e saj magnetike të parandalojë një ndryshim të fluksit magnetik që depërton në rrafshin e qarkut.

Kjo do të thotë, për atë të konsideruar në Fig. 6 rrotullime, rryma e induksionit duhet të drejtohet në drejtim të akrepave të orës (Fig. 7), duke parandaluar kështu rritjen e rrymës së vetë kthesës. Rrjedhimisht, kur çelësi është i mbyllur, rryma në qark nuk rritet menjëherë për shkak të faktit se në këtë qark shfaqet një rrymë induksioni frenimi, e drejtuar në drejtim të kundërt.

2. Hapja e çelësit

Kur hapet çelësi, rryma në qark zvogëlohet, gjë që çon në një ulje të fluksit magnetik përmes rrafshit të spirales. Një rënie në fluksin magnetik çon në shfaqjen e emf të induktuar dhe rrymën e induktuar. Në këtë rast, rryma e induktuar drejtohet në të njëjtin drejtim si rryma e vetë spirales. Kjo çon në një rënie më të ngadaltë të rrymës së brendshme.

konkluzioni: kur ndryshon rryma në një përcjellës, në të njëjtin përcjellës ndodh induksioni elektromagnetik, i cili gjeneron një rrymë të induktuar të drejtuar në atë mënyrë që të parandalojë çdo ndryshim në rrymën e vet në përcjellës (Fig. 8). Ky është thelbi i fenomenit të vetë-induksionit. Vetëinduksioni është një rast i veçantë i induksionit elektromagnetik.

Oriz. 8. Momenti i ndezjes dhe fikjes së qarkut

Formula për gjetjen e induksionit magnetik të një përcjellësi të drejtë me rrymë:

ku është induksioni magnetik; - konstante magnetike; - forca aktuale; - distanca nga përcjellësi në pikën.

Fluksi i induksionit magnetik nëpër zonë është i barabartë me:

ku është sipërfaqja që depërton fluksi magnetik.

Kështu, fluksi i induksionit magnetik është proporcional me madhësinë e rrymës në përcjellës.

Për një spirale në të cilën është numri i kthesave dhe është gjatësia, induksioni i fushës magnetike përcaktohet nga marrëdhënia e mëposhtme:

Fluksi magnetik i krijuar nga një spirale me numrin e kthesave N, është e barabartë me:

Duke zëvendësuar formulën për induksionin e fushës magnetike në këtë shprehje, marrim:

Raporti i numrit të kthesave me gjatësinë e spirales shënohet me numrin:

Ne marrim shprehjen përfundimtare për fluksin magnetik:

Nga marrëdhënia që rezulton është e qartë se vlera e fluksit varet nga vlera aktuale dhe nga gjeometria e spirales (rrezja, gjatësia, numri i kthesave). Një vlerë e barabartë me quhet induktancë:

Njësia e induktivitetit është henry:

Prandaj, fluksi i induksionit magnetik i shkaktuar nga rryma në spirale është i barabartë me:

Duke marrë parasysh formulën për emf të induktuar, gjejmë se emf vetë-induksioni është i barabartë me produktin e shkallës së ndryshimit të rrymës dhe induktivitetit, marrë me shenjën "-":

Vetë-induksioni- ky është fenomeni i shfaqjes së induksionit elektromagnetik në një përcjellës kur ndryshon forca e rrymës që kalon nëpër këtë përcjellës.

Forca elektromotore e vetë-induksionitështë drejtpërdrejt proporcionale me shpejtësinë e ndryshimit të rrymës që rrjedh nëpër përcjellës, e marrë me shenjën minus. Faktori i proporcionalitetit quhet induktiviteti, e cila varet nga parametrat gjeometrikë të përcjellësit.

Një përcjellës ka një induktivitet të barabartë me 1 H nëse, me një shpejtësi ndryshimi të rrymës në përcjellës të barabartë me 1 A në sekondë, në këtë përcjellës lind një forcë elektromotore vetë-induktive e barabartë me 1 V.

Njerëzit ndeshen çdo ditë me fenomenin e vetë-induksionit. Sa herë që ndezim ose fikim dritën, mbyllim ose hapim qarkun, duke nxitur kështu rrymat e induksionit. Ndonjëherë këto rryma mund të arrijnë vlera aq të larta sa një shkëndijë kërcen brenda çelësit, të cilin ne mund ta shohim.

Bibliografi

1. Myakishev G.Ya. Fizikë: Teksti mësimor. për klasën e 11-të arsimi i përgjithshëm institucionet. - M.: Arsimi, 2010.
2. Kasyanov V.A. Fizika. Klasa e 11-të: Edukative. për arsimin e përgjithshëm institucionet. - M.: Bustard, 2005.
3. Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Fizikë 11. - M.: Mnemosyne.

1. Portali i Internetit Myshared.ru ().
2. Portali i Internetit Physics.ru ().
3. Portali i Internetit Festival.1september.ru ().

Detyre shtepie

1. Pyetjet në fund të paragrafit 15 (fq. 45) - Myakishev G.Ya. Fizikë 11 (shih listën e leximeve të rekomanduara)
2. Induktiviteti i cilit përcjellës është 1 Henri?

Kur çelësi mbyllet në qarkun e paraqitur në figurën 1, do të lindë një rrymë elektrike, drejtimi i së cilës tregohet me shigjeta të vetme. Me shfaqjen e rrymës, lind një fushë magnetike, linjat e induksionit të së cilës kalojnë përcjellësin dhe nxisin një forcë elektromotore (EMF) në të. Siç thuhet në artikullin "Fenomeni i induksionit elektromagnetik", ky EMF quhet EMF vetë-induksion. Meqenëse çdo emf i induktuar, sipas rregullit të Lenz-it, drejtohet kundër shkakut që e ka shkaktuar atë, dhe ky shkak do të jetë emf i baterisë së elementeve, emf-i i vetë-induksionit të spirales do të drejtohet kundër emf-së së baterisë. Drejtimi i EMF vetë-induksioni në figurën 1 tregohet me shigjeta të dyfishta.

Kështu, rryma nuk vendoset menjëherë në qark. Vetëm kur të vendoset fluksi magnetik, kryqëzimi i përcjellësit me linjat magnetike do të ndalet dhe emf i vetë-induksionit do të zhduket. Pastaj një rrymë e drejtpërdrejtë do të rrjedhë në qark.

Figura 2 tregon një paraqitje grafike të rrymës direkte. Boshti horizontal përfaqëson kohën, dhe boshti vertikal përfaqëson rrymën. Nga figura mund të shihet se nëse në momentin e parë të kohës rryma është 6 A, atëherë në momentin e tretë, të shtatë e kështu me radhë do të jetë gjithashtu e barabartë me 6 A.

Figura 3 tregon se si vendoset rryma në qark pas ndezjes. Emf i vetë-induksionit, i drejtuar në momentin e ndezjes kundër emf të baterisë së elementeve, dobëson rrymën në qark, dhe për këtë arsye në momentin e ndezjes rryma është zero. Pastaj, në momentin e parë të kohës, rryma është 2 A, në momentin e dytë të kohës - 4 A, në të tretën - 5 A, dhe vetëm pas një kohe një rrymë prej 6 A vendoset në qark.

Figura 3. Grafiku i rritjes së rrymës në qark duke marrë parasysh emf vetë-induktiv	Figura 4. EMF vetë-induksioni në momentin e hapjes së qarkut drejtohet në të njëjtin drejtim si EMF i burimit të tensionit

Kur qarku hapet (Figura 4), rryma që zhduket, drejtimi i së cilës tregohet me një shigjetë të vetme, do të zvogëlojë fushën e saj magnetike. Kjo fushë, duke u ulur nga një vlerë e caktuar në zero, do të kalojë përsëri përcjellësin dhe do të nxisë një emf vetë-induksion në të.

Kur një qark elektrik me induktivitet është i fikur, emf vetë-induktiv do të drejtohet në të njëjtin drejtim si emf i burimit të tensionit. Drejtimi i EMF vetë-induksion tregohet në figurën 4 me një shigjetë të dyfishtë. Si rezultat i veprimit të emf vetë-induksionit, rryma në qark nuk zhduket menjëherë.

Kështu, emf i vetë-induktuar drejtohet gjithmonë kundër shkakut që e ka shkaktuar atë. Duke vënë në dukje këtë veti, ata thonë se EMF vetë-induksion ka natyrë reaktive.

Grafikisht, ndryshimi i rrymës në qarkun tonë, duke marrë parasysh emf-in e vetë-induksionit kur mbyllet dhe kur hapet më pas në momentin e tetë në kohë, tregohet në Figurën 5.

Figura 5. Grafiku i rritjes dhe rënies së rrymës në qark, duke marrë parasysh emf-in e vetë-induksionit	Figura 6. Rrymat e induksionit kur hapet qarku

Kur hapni qarqe që përmbajnë një numër të madh kthesash dhe bërthama masive prej çeliku ose, siç thonë ata, kanë induktivitet të lartë, emf vetë-induktiv mund të jetë shumë herë më i madh se emf i burimit të tensionit. Më pas, në momentin e hapjes, hendeku i ajrit ndërmjet thikës dhe kapëses fikse të çelësit do të thyhet dhe harku elektrik që rezulton do të shkrijë pjesët e bakrit të çelësit, dhe nëse nuk ka këllëf në çelës, mund të djeg duart e një personi (Figura 6).

Në vetë qarkun, EMF vetë-induksion mund të thyejë izolimin e kthesave të mbështjelljeve, elektromagnetëve etj. Për të shmangur këtë, disa pajisje komutuese sigurojnë mbrojtje kundër EMF vetë-induksioni në formën e një kontakti të veçantë që shkurton mbështjelljen e elektromagnetit kur fiket.

Duhet të merret parasysh se EMF vetë-induksion manifestohet jo vetëm në momentet kur qarku ndizet dhe fiket, por edhe gjatë çdo ndryshimi në rrymë.

Madhësia e emf-it të vetë-induksionit varet nga shpejtësia e ndryshimit të rrymës në qark. Kështu, për shembull, nëse për të njëjtin qark në një rast brenda 1 sekondës rryma në qark ndryshoi nga 50 në 40 A (d.m.th., me 10 A), dhe në një rast tjetër nga 50 në 20 A (d.m.th. 30 A ), atëherë në rastin e dytë do të induktohet një emf trefish më i madh i vetë-induksionit në qark.

Madhësia e emf vetë-induktiv varet nga induktiviteti i vetë qarkut. Qarqet me induktivitet të lartë janë mbështjelljet e gjeneratorëve, motorëve elektrikë, transformatorëve dhe mbështjelljeve me induksion me bërthama çeliku. Përçuesit e drejtë kanë induktivitet më të ulët. Përçuesit e shkurtër të drejtë, llambat inkandeshente dhe pajisjet elektrike të ngrohjes (soba, soba) praktikisht nuk kanë induktivitet dhe pamja e emf vetë-induktiv në to pothuajse nuk vërehet.

Fluksi magnetik që depërton në qark dhe nxit emf-in e vetë-induksionit në të është proporcional me rrymën që rrjedh nëpër qark:

F = L × I ,

Ku L- koeficienti i proporcionalitetit. Ajo quhet induktancë. Le të përcaktojmë dimensionin e induktivitetit:

Ohm × sec quhet ndryshe henry (Hn).

1 henry = 10 3 ; millihenry (mH) = 10 6 mikrohenri (µH).

Induktanca, përveç Henrit, matet në centimetra:

1 henry = 10 9 cm.

Për shembull, 1 km linjë telegrafike ka një induktivitet prej 0,002 H. Induktiviteti i mbështjelljeve të elektromagnetëve të mëdhenj arrin disa qindra henries.

Nëse rryma e lakut ndryshon me Δ i, atëherë fluksi magnetik do të ndryshojë me vlerën Δ Ф:

Δ Ф = L × Δ i .

Madhësia e EMF vetë-induksion që shfaqet në qark do të jetë e barabartë me (formula e EMF vetë-induksion):

Nëse rryma ndryshon në mënyrë uniforme me kalimin e kohës, shprehja do të jetë konstante dhe mund të zëvendësohet nga shprehja. Atëherë vlera absolute e emf-it të vetë-induksionit që lind në qark mund të gjendet si më poshtë:

Bazuar në formulën e fundit, ne mund të përcaktojmë njësinë e induktivitetit - henry:

Një përcjellës ka një induktancë prej 1 H nëse, me një ndryshim uniform të rrymës me 1 A për 1 sekondë, në të induktohet një emf vetë-induktiv prej 1 V.

Siç e pamë më lart, emf i vetë-induksionit ndodh në një qark të rrymës së drejtpërdrejtë vetëm në momentet e ndezjes, fikjes dhe sa herë që ndryshon. Nëse madhësia e rrymës në qark është e pandryshuar, atëherë fluksi magnetik i përcjellësit është konstant dhe emf vetë-induksioni nuk mund të lindë (pasi. Në momentet e ndryshimit të rrymës në qark, emf i vetëinduksionit ndërhyn me ndryshimet në rrymë, domethënë i jep një lloj rezistence.

Shpesh në praktikë ka raste kur është e nevojshme të bëhet një spirale që nuk ka induktivitet (rezistencë shtesë ndaj instrumenteve matëse elektrike, rezistencë e reostateve të prizës dhe të ngjashme). Në këtë rast, përdoret një mbështjellje bifilare (Figura 7)