Презентация на тему "Тема 12. САМОИНДУКЦИЯ И ВЗАИМНАЯ ИНДУКЦИЯ."

Включить эффекты
1 из 31
Смотреть похожие
Ваша оценка презентации
Оцените презентацию по шкале от 1 до 5 баллов
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
0.0
0 оценок

Рецензии

Добавить свою рецензию

Аннотация к презентации

Посмотреть и скачать бесплатно презентацию по теме "Тема 12. САМОИНДУКЦИЯ И ВЗАИМНАЯ ИНДУКЦИЯ.". pptCloud.ru — каталог презентаций для детей, школьников (уроков) и студентов.

  • Формат
    pptx (powerpoint)
  • Количество слайдов
    31
  • Слова
    другое
  • Конспект
    Отсутствует

Содержание

  • Тема 12. САМОИНДУКЦИЯ И ВЗАИМНАЯ ИНДУКЦИЯ.
    Слайд 1

    Тема 12. САМОИНДУКЦИЯ И ВЗАИМНАЯ ИНДУКЦИЯ.

    12.1. Явление самоиндукции. 12.2. Влияние самоиндукции на ток при замыкании и размыкании цепи, содержащей индуктивность. 12.3. Взаимная индукция. 12.4. Индуктивность трансформатора. 12.5. Энергия магнитного поля.

  • Слайд 2

    12.1. Явление самоиндукции

    До сих пор мы рассматривали изменяющиеся магнитные поля не обращая внимание на то, что является их источником. На практике, чаще всего магнитные поля создаются с помощью различного рода соленоидов, т.е. многовитковых контуров с током.

  • Слайд 3

    Здесь возможны два случая: при изменении тока в контуре изменяется магнитный поток, пронизывающий: а) этот же контур, б) соседний контур.

  • Слайд 4

    ЭДС индукции, возникающая в самом же контуре называется ЭДС самоиндукции, а само явление – самоиндукция. Если же ЭДС индукции возникает в соседнем контуре, то говорят о явлении взаимной индукции. Ясно, что природа явления одна и та же, а разные названия – чтобы подчеркнуть место возникновения ЭДС индукции. Явление самоиндукции открыл американский ученый Дж. Генри в 1831 г.

  • Слайд 5

    Джозеф. Генри (1797 – 1878г)президент Национальной АН США Работы посвященыэлектро- магнетизму. Кроме принципа магнитной индукции Генри изобрел электромагнитное реле, построил электродвигатель, телеграф на территории колледжа в Пристоне.

  • Слайд 6

    Явление самоиндукции: Ток I, текущий в любом контуре создает магнитный поток Ψ, пронизывающего этот же контур. При изменении I, будет изменятся Ψ , следовательно в контуре будет наводится ЭДС индукции.

  • Слайд 7

    Т.к. магнитная индукция В пропорциональна току I (В = μμ0nI), следовательно Ψ = LI, где L– коэффициент пропорциональности, названный индуктивностью контура. L = const, если внутри контура нет ферромагнетиков, т.к.μ = f(I) = f(H) Индуктивность контура L зависит от геометрии контура: числа витков, площади витка контура.

  • Слайд 8

    За единицу индуктивности в СИ принимается индуктивность такого контура, у которого при токе I = 1А возникает полный поток Ψ = 1Вб. Эта единица называется Генри (Гн). Размерность индуктивности

  • Слайд 9

    Вычислим индуктивность соленоида L. Если длина соленоида l гораздо больше его диаметра d ( l >> d), то к нему можно применить формулы для бесконечно длинного соленоида. Тогда (12.1.1) Здесь N – число витков. Поток через каждый из витков Ф = ВS Потокосцепление (12.1.2)

  • Слайд 10

    Мы знаем, что , тогда индуктивность соленоида (12.1.3) где n – число витков на единицу длины, т.е. V– объем соленоида, значит

  • Слайд 11

    Можно найти размерность для μ0 При изменении тока в контуре в нем возникает ЭДС самоиндукции, равная (12.1.5) Знак минус в этой формуле обусловлен правилом Ленца.

  • Слайд 12

    12.2. Влияние самоиндукции на ток при размыкании и замыкании цепи, содержащей индуктивность

    Случай 1. По правилу Ленца, токи возникающие в цепях вследствие самоиндукции всегда направлены так, чтобы препятствовать изменению тока, текущего в цепи.

  • Слайд 13

    Это приводит к тому, что при замыкании ключа К установление тока I2 в цепи содержащей индуктивность L ,будет происходить не мгновенно, а постепенно. Сила тока в этой цепи будет удовлетворять уравнению (12.2.1) Скорость возрастания тока будет характеризоваться постоянной времени цепи (12.2.2) В цепи, содержащей только активное сопротивление R ток I1 установится практически мгновенно.

  • Слайд 14

    Случай 2. При переводе ключа из положения 1 в 2 в момент времени t0, ток начнет уменьшаться но ЭДС самоиндукции будет поддерживать ток в цепи, т.е. препятствовать резкому уменьшению тока. В этом случае убывание тока в цепи можно описать уравнением (12.2.3) Оба эти случая говорят, что чем больше индуктивность цепи L и чем меньше сопротивление R, тем больше постоянная времени τ и тем медленнее изменяется ток в цепи.

  • Слайд 15

    Случай 3. Размыкание цепи содержащей индуктивность L. Т.к. цепь разомкнута, ток не течёт, поэтому рисуем зависимость Ei(t) . При размыкании цепи в момент времени t0 Это приводит к резкому возрастанию ЭДС индукции, определяемой по формуле Происходит этот скачок вследствие большой величины скорости изменения тока .

  • Слайд 16

    Ei резко возрастает по сравнению с E0 и даже может быть в несколько раз больше E0. Нельзя резко размыкать цепь, состоящую из трансформатора и других индуктивностей.

  • Слайд 17

    12.3. Взаимная индукция

    Возьмем два контура, расположенные недалеко друг от друга В первом контуре течет ток I1. Он создает магнитный поток, который пронизывает и витки второго контура. (12.3.1)

  • Слайд 18

    При изменении тока I1во втором контуре наводится ЭДС индукции (12.3.2) Аналогично, ток I2 второго контура создает магнитный поток пронизывающий первый контур (12.3.3) И при изменении тока I2 наводится ЭДС (12.3.4)

  • Слайд 19

    Контуры называются связанными, а явление – взаимной индукцией. Коэффициенты L21 и L12 называются взаимной индуктивностью или коэффициенты взаимной индукции. Причём L21 = L12 = L. Трансформатор является типичным примером двух связанных контуров. Рассмотрим индуктивность трансформатора и найдем коэффициент трансформации.

  • Слайд 20

    а – при движении зарядов контура 2 в магнитном поле контура 1; б – при изменении потока вектора магнитной индукции в контуре 2 при движении к нему контура 1. ЭДС индукции не отличается от случая (а); в – ток в контуре 1 нарастает таким образом, чтобы изменение магнитного потока в контуре 2 совпадало со случаем (а) и (б) Возникновение ЭДС индукции:

  • Слайд 21

    Непрерывно меняющийся ток в катушке (а) создает переменное магнитное поле, которое генерирует переменную ЭДС во второй катушке (б)

  • Слайд 22

    12.4. Индуктивность трансформатора

    Явление взаимной индукции используется в широко распространенных устройствах – трансформаторах. Трансформатор был изобретен Яблочковым – русским ученым, в 1876г. для раздельного питания отдельных электрических источников света (свечи Яблочкова).

  • Слайд 23

    Рассчитаем взаимную индуктивность двух катушек L1и L2, намотанных на общий сердечник Когда в первой катушке идет ток , в сердечнике возникает магнитная индукция и магнитный поток Фчерез поперечное сечение S. Магнитное поле тороида можно рассчитать по формуле

  • Слайд 24

    Через вторую обмотку проходит полный магнитный поток Ψ2сцепленный со второй обмоткой (12.4.2) К первичной обмотке подключена переменная ЭДС E1. По закону Ома ток в этой цепи будет определятся алгебраической суммой внешней ЭДС и ЭДС индукции. (12.4.3) где R1 – сопротивление обмотки. R1 – делают малым (медные провода) и

  • Слайд 25

    Тогда переменная ЭДС в первичной обмотке: (12.4.4) Во вторичной обмотке, по аналогии отсюда (12.4.5) Если пренебречь потерями, предположить, что R»0, то E1I1»E2I2(12.4.6) Коэффициент трансформации

  • Слайд 26

    12.5. Энергия магнитного поля

    Рассмотрим случай, о котором мы уже говорили: Сначала замкнем соленоид L на источник ЭДС E0. В нем будет протекать ток I0. Затем в момент времени t0 переключим ключ в положение 2 – замкнем соленоид на сопротивление R. В цепи будет течь убывающий ток I. Будет совершена работа: dA = EiIdt (12.5.1)

  • Слайд 27

    (12.5.2) Эта работа пойдет на нагревание проводников. Но откуда взялась эта энергия? Поскольку других изменений кроме исчезновения магнитного поля в окружном пространстве не произошло, остается заключить: энергия была локализована в магнитном поле. Значит, проводник, с индуктивностью L, по которой течет ток I, обладает энергией (12.5.3)

  • Слайд 28

    Выразим энергию через параметры магнитного поля. Индуктивность соленоида (12.5.4) где V – объем соленоида. Подставим эти значения в формулу для энергии (12.5.3): Энергия маг. поля соленоида:

  • Слайд 29

    Обозначим w – плотность энергии, или энергия в объеме V, Тогда: (12.5.7) но т.к. B = μμ0H то (12.5.8)

  • Слайд 30

    Энергия однородного магнитного поля в длинном соленоиде может быть рассчитана по формуле (12.5.9) а плотность энергии (12.5.10)

  • Слайд 31

    Плотность энергии магнитного поля в соленоиде с сердечником будет складываться из энергии поля в вакууме и в магнетике сердечника: отсюда Т.к. в вакууме μ = 1, имеем

Посмотреть все слайды

Предложить улучшение Сообщить об ошибке