Самоиндукция, правило Ленца

Тема урока: Направление
индукционного тока. Правило
Ленца. Явление самоиндукции.
Оборудование: гальванометр, катушка, полосовой магнит, соединительные
провода, проволочный моток, реостат, 2 катушки различной индуктивности,
люминесцентная лампа на подставке, видеофильмы по демонстрации правила
Ленца, явления самоиндукции, плакат «Магнитный поток».
Ход урока.
1.
Оргмомент.
2.
Актуализация знаний.
На прошлом уроке мы научились получать индукционный ток. Установили
причину его возникновения. Демонстрация явления электромагнитной
индукции. Вспомним, в чём причина возникновения индукционного тока? (Ток
возникает в замкнутом контуре, если его пронизывает переменный магнитный
поток). Чему равен магнитный поток?
Ф = В * S cos α Каким образом в лабораторной работе мы изменяли
магнитный поток? (За счёт изменения вектора магнитной индукции, и угла α
между нормалью к контуру и вектора В). В основе каких электротехнических
устройств легло явление электромагнитной индукции? ( В основе генераторов
переменного тока) Для расчёта электротехнических устройств важно знать
направление индукционного тока. Поэтому тема нашего урока «Направление
индукционного тока. Правило Ленца. Рассмотрим частный случай проявления
электромагнитной индукции - явление самоиндукции».
Слайд 1
Запишем Д/З П. 49, 50 Упр 41 .Слайд 2
Какие ещё правила мы изучили при рассмотрении электромагнитных
явлений? (Правило, правой руки, буравчика, левой руки0. Для вывода правила
по определению направления индукционного тока,
- вспомним правило правой руки;
- как располагаются магнитные линии около постоянного магнита;
- что принимают за направление тока во внешне части цепи.
3. Проведём небольшую самостоятельную работу
Слайд 3,4,5,6,7.
Слайд 8
4. Самопроверка.
5. Изучение новой темы.
Обратимся к опыту. Видеофрагмент опыта по демонстрации правила
Ленца.
Как объяснить наблюдаемое явление? ( При приближении к кольцу любого
полюса магнита, магнитный поток сквозь кольцо увеличивается (рис. 131, стр.
167). При этом в сплошном кольце возникает индукционный ток. Ток в
сплошном кольце создаёт вокруг себя магнитное поле, благодаря которому
кольцо приобретает свойства магнита. В кольце с разрезом тока нет. Так как
сплошное кольцо оттолкнулось от магнита, значит они обращены друг к другу
одноимёнными полюсами. Векторы магнитной индукции магнита и кольца
направлены противоположно друг к другу. (рис. 132). Следовательно, если Ф↑,
то Вм ↑↓ Вк, т.е.при увеличении внешнего магнитного потока, в кольце
возникает индукционный ток , который своим магнитным полем
противодействует увеличению внешнего магнитного потока. По правилу
правой руки теперь легко можно определить направление индукционного тока.
Теперь посмотрим, что произойдёт при уменьшении магнитного потока.
Посмотрим вторую часть опыта. Видеофрагмент
При уменьшении магнитного потока Ф↓, векторы Вм ↑↑ Вк,
Формулируем общий вывод.
Слайд 9
Для того чтобы определить направление индукционного тока необходимо
- определить направление магнитного поля магнита
- выяснить увеличивается магнитный поток или уменьшается;
- если Ф↑, то Вм ↑↓ Вк, если Ф↓, то Вм ↑↑ Вк,тем самым мы определяем
направление вектора магнитной индукции поля индукционного тока;
- по правилу правой руки определяем направление индукционного тока.
Слайд 10
В 1834 году российский учёный Эмиль Христианович Ленц сформулировал
правило, объединив все 4 пункта в одно:
Слайд 11 возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим
магнитным полем противодействует тому изменению магнитного
потока, которое вызвало этот ток.
Определим направление индукционного тока в нашей катушке, соединённой
с гальванометром, если будем вносить полосовой магнит северным полюсом,
южным, выносить северный полюс, южный полюс.
Рассмотрим частный случай проявления электромагнитной индукции в
катушке при изменения в ней силы тока.
Рассмотрим фрагмент демонстрационного опыта по явлению самоиндукции.
Видеофрагмент.
В чём причина запаздывания? ( При замыкании цепи силы токов через
реостат и катушку начинают расти. В результате увеличиваются векторы
индукции магнитных полей около реостата и катушки, следовательно, и
магнитные потоки. Согласно явлению электромагнитной индукции в реостате и
катушке возникают индукционные токи, которые будут препятствовать
увеличению силы тока в участках цепи с лампочками, соединённых через
реостат и катушку. Т. е. индукционные токи будут иметь противоположное
направление по отношению к току, возникающему при замыкании цепи от
источника тока. Слайд 12
Но в катушке индукционный ток будет больше, чем в реостате, т. к. она
имеет большее число витков и сердечник). Говорят, что катушка обладает
большей индуктивностью. Индуктивность- это новая для нас физическая
величина. Обозначается буквой L, измеряется в Гн. Индуктивность
(коэффициент самоиндукции) вводится для оценивания способности катушки
противодействовать изменению силы тока в ней. Зависит от формы катушки,
её размеров, числа витков, и наличия и отсутствия сердечника. Является
коэффициентом пропорциональности между током и магнитным потоком,
который вызван данным током.
Ф=L I
Чем больше сила индукционного тока, тем большее противодействие
он оказывает изменению силы тока, созданного источником. Поэтому ток в
цепи с катушкой возрастает медленнее, чем в ветви с реостатом, и лампа,
соединённая последовательно с катушкой загорается с опозданием. В этом
заключается явление самоиндукции. Попробуем вместе сформулировать
определение самоиндукции.. Самоиндукция – это явление возникновения
индукционного тока в цепи при изменении силы тока в ней.
Самоиндукция нашла применение в электротехнике. Например, работа
люминесцентных ламп основана на явлении самоиндукции. Демонстрация
и объяснение работы лампы с помощью кнопки и стартера.
(Стартер состоит из лампы, которая загорается при напряжении меньше, чем
напряжение в сети, и биметаллической пластины, которая нагреваясь,
разъединяет цепь. Это способствует возникновению индукционного тока в
катушке, которое в этот момент будет иметь такое же направление, что и ток от
источника. Согласно Закону Ома будет наблюдаться повышение напряжения в
лампе. Произойдёт разряд в лампе, и она начнёт работать.
Слайд 13
Появление мощного индукционного тока при размыкании цепи
свидетельствует о том, что магнитное поле тока в катушке обладает энергией. В
справедливости данного утверждения мы убеждаемся не только при работе
газоразрядной лампы, но и при образовании искры во время демонстрации
явления самоиндукции при размыкании цепи. Именно за счёт уменьшения
энергии магнитного поля образуется ток самоиндукции. По закону сохранения
энергии эта энергия поступила от источника тока в момент замыкания цепи при
преодолении тока самоиндукции, препятствующего увеличению тока в цепи.
Энергия магнитного поля находится по формуле
W=Li2/2
Закрепление. Слайд 14
1.
Какая из двух представленных катушек обладает большей
индуктивностью?
2.
В чём заключается явление самоиндукции? Где оно нашло
применение?
3.
Какова индуктивность контура, если при силе тока 5 А в нём возникает
магнитный поток 0, 0005 Вб?
4.
Найти энергию магнитного поля соленоида, индуктивность которого
0,002 Гн, при силе тока 10 А.
Спасибо за работу.