Теоретичні відомості. Мета роботи. Вивчити явище електромагнітної індукції, визначити коефіцієнт самоіндукції соленоїда

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА САМОІНДУКЦІЇ

Мета роботи. Вивчити явище електромагнітної індукції, визначити коефіцієнт самоіндукції соленоїда.

Прилади і приладдя: соленоїд, залізне осердя, джерело змінного і постійного струму, амперметр, вольтметр.

Література

1. Грабовский Р.И. Курс физики: Учеб. пособие для с.-х. институтов. – М., 1979. – 552 с.

2. Розумнюк В.Т., Якименко І.Л. Фізика. Основні поняття, явища і закони. – Біла Церква, 2004. – 71 c.

Явище електромагнітної індукції лежить в основі роботи багатьох електротехнічних і радіотехнічних приладів і пристроїв, що широко використовуються в біологічних науках і сільськогосподарському виробництві.

Електромагнітною індукцією називають явище виникнення електромагнітної сили (ЕРС) в провіднику при перетинанні його змінним магнітним силовим потоком. Іншими словами, якщо провідник помістити в змінне магнітне поле, то в ньому виникає ЕРС. Це явище відбувається внаслідок дії сили Лоренца на вільні електрони провідника (якщо провідник рухається) в магнітному полі. Той кінець провідника, до якого змістились електрони, заряджається негативно, а протилежний, з якого електрони пішли – позитивно.

Проте, якщо в змінному полі знаходиться провідник, що не рухається, тоді виникнення ЕРС індукції не можна пояснити силою Лоренца. В цьому випадку природа ЕРС пояснюється за теорією Максвела, згідно з якою змінне магнітне поле породжує в перпендикулярній до себе площині змінне електричне поле (так зване вихрове поле, силові лінії якого замкнені) і саме воно спричиняє розділення різнойменних електричних зарядів у провіднику.

Явище електромагнітної індукції використовують у всіх електромашинних генераторах, трансформаторах, коливальних контурах радіотехнічних схем тощо.

Фарадей встановив:

Величина ЕРС індукції Е пропорційна швидкості зміни магнітного потоку Ф:

. (1)

Магнітний потік Ф чисельно дорівнює кількості силових ліній магнітної індукції В, що перетинає поверхню S утворену електричним контуром.

Якщо силові лінії перпендикулярні до поверхні S, потік Ф визначається за формулою:

, (2)

де μ₀ – магнітна стала, μ – відносна магнітна проникливість середовища, ( – відношення напруженості магнітного поля в середовищі до напруженості Н магнітного поля у вакуумі).

Нагадаємо, що напруженість магнітного поля Н дорівнює силі з якою магнітне поле діє на провідник довжиною 1м із силою струму 1 А, поділену на магнітну сталу.

Розрізняють два види електромагнітної індукції: самоіндукція і взаємоіндукція. В даній роботі вивчається явище самоіндукції.

Самоіндукцією називають явище виникнення ЕРС в провіднику при будь-якій зміні величини і напрямку струму в ньому.

Якщо по провіднику проходить електричний струм, то навколо нього існує магнітне поле. Число Ф силових ліній індукції В, якими графічно зображується поле, прямо пропорційне силі струму І в провіднику. Нагадаємо, що Н ~ :

, (3)

де L – коефіцієнт пропорційності, який називають індуктивністю контуру або коефіцієнтом самоіндукції:

При зміні І, змінюється і Ф:

. (4)

Внаслідок цього, в провіднику виникає ЕРС самоіндукції Е_L:

. (5)

Електрорушійна сила самоіндукції, що виникає в контурі, прямо пропорційна швидкості зміни сили струму в ньому і залежить від індуктивності контуру.

Знак “-” показує, що ЕРС самоіндукції завжди перешкоджає зміні струму у провіднику.

Із формули (5) маємо:

. (6)

Звідси випливає фізичний зміст L.

Коефіцієнт самоіндукції чисельно дорівнює ЕРС, що виникає в провіднику, при зміні сили струму в ньому зі швидкістю, яка дорівнює одиниці.

Із формули (6) отримуємо розмірність одиниці вимірювання L:

Дата добавления: 2015-05-24