close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Індуктивність. Енергія магнітного поля котушки зі струмом. Змінний
струм. Генератор змінного струму. Трансформатор. Виробництво, передання та
використання енергії електричного струму
1. Явище самоіндукції
Виявити дослідним шляхом існування самоіндукції неважко.
Візьмімо котушку з декількома сотнями витків, надягнуту на замкнутий
залізний сердечник. До затисків котушки приєднаємо лампочку на 6 В. Котушку за
допомогою ключа приєднуємо до джерела з напругою 2 В. Оскільки лампочка
розрахована на напругу, більшу, ніж та, яку забезпечує джерело, то поки ключ
замкнутий, вона горить слабко. У момент же розмикання ключа вона на мить
спалахує яскравим білим світлом. Чому це відбувається? Після розмикання ключа
струм у котушці зменшується, тобто магнітне поле слабшає. При цьому відбувається
процес самоіндукції, завдяки якому «створюється» короткочасна, але досить значна
ЕРС, під дією якої через котушку й лампочку протікає за досить короткий час
значний струм, що змушує лампочку спалахнути.
Виникнення ЕРС індукції в контурі під час зміни сили струму в цьому ж
контурі називають явищем самоіндукції.
Як відомо, енергетичною характеристикою вихрового електричного поля є ЕРС
індукції. Оскільки самоіндукція є окремим випадком електромагнітної індукції, то
для обчислення ЕРС самоіндукції можна застосувати формулу:  si  
Ф
.
t
2. Індуктивність
Електричний струм I , що протікає через будь-який замкнутий контур, створює
магнітний потік Φ , що пронизує поверхню, обмежену цим провідником. Якщо
провідник нерухомий і магнітні властивості середовища не змінюються, магнітний
потік пропорційний силі струму: Φ∼I або Φ = LI , де L — величина, що характеризує
контур (наприклад, котушку) і навколишнє його середовище (сердечник).
Коефіцієнт пропорційності L називають індуктивністю данного контуру.
Ф
L 
І
Індуктивність — це якість провідного контуру, обумовлена відношенням
зміни потоку магнітної індукції, що пронизує контур, до зміни сили струму в ньому.
1Вб
 1Гн
З останнього виразу випливає, що L 
1А
1 генрі — це індуктивність такого провідника, у якому струм силою в 1 А
створює магнітний потік в 1 Вб.
Оскільки Φ = LI, з формули  si  
Ф
І
одержуємо, що  si  L
t
t
Ця формула розкриває фізичний зміст індуктивності: з неї випливає, що
індуктивність контуру чисельно дорівнює ЕРС самоіндукції, яка виникає в контурі
під час зміни сили струму на 1 А за 1 с. Тому індуктивність називають також
коефіцієнтом самоіндукції.
З останньої формули випливає, що індуктивність контуру дорівнює 1 Гн, якщо
під час зміни сили струму в контурі на 1 А за 1 с у ньому виникає ЕРС самоіндукції,
що дорівнює 1 В.
1В 1с
Звідси 1Гн 
.
1А
3. Енергія магнітного поля
Для створення електричного струму і, отже, його магнітного поля необхідно
виконати роботу проти сил вихрового електричного поля. Ця робота (відповідно до
закону збереження енергії) дорівнює енергії електричного струму або енергії
магнітного поля струму.
Можна запропонувати учням виконати порівняння між процесом установлення
в колі електричного струму величиною I й процесом набуття деяким тілом певної
швидкості v .
1. Під час замикання кола з котушкою струм, поступово наростаючи, через
певний час набуває значення I.
1. Автомобіль, рушаючи з місця й поступово набираючи швидкість, через
певний час набуває швидкості v.
2. Для того щоб струм у колі з індуктивністю під час його замикання набув
певного значення, необхідно виконати роботу.
2. Для того щоб автомобіль розігнати до деякої швидкості, необхідно виконати
роботу.
3. Наростання струму I тим повільніше, чим більша (за інших рівних умов)
індуктивність L.
3. Наростання швидкості v тим повільніше, чим більша (за інших рівних умов)
маса m.
Часткова подібність між процесом установлення струму в котушці
індуктивності й розгоном автомобіля дозволяє припустити, що величини роботи з
розгону автомобіля й зі встановлення струму виражено аналогічними
співвідношеннями.
mv 2
Механічна робота з розгону автомобіля дорівнює
.
2
Цю величину можна взяти як модель для встановлення сили струму в котушці
mv 2 LI 2
індуктивності. Співвідношення між I і v , L і m дозволяє перетворити
в
.
2
2
Отже, енергія магнітного поля струму в контурі з індуктивністю L дорівнює
LI 2
.
Wм 
2
4. Одержання змінного струму.
5. Генератор змінного струму
6. Основні етапи виробництва, передання й споживання електроенергії.
7. Виробництво електроенергії.
8. Передання електроенергії.
9. Трансформатори.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа