Урок по теме "Явление самоиндукции"
учебно-методический материал по физике (9 класс)

Согласно правилу Ленца, индуктивный ток, который возникает в замкнутом контуре, всегда противодействует изменению внешнего магнитного потока, которое вызвала его появление.

Сегодня мы будем рассматривать случай, когда появление электромагнитной индукции обусловлено изменение силы тока, походящего через катушку с большим количеством витков.

Если причина возникновения индукционного тока состоит в возрастании тока, то индукционный ток своим магнитным полем будет противодействовать этому возрастанию.

Убедиться в этом можно на следующем опыте.

Соединим параллельно две лампочки, к первой лампочке ток попадает, проходя через реостат, а ко второй лампочке, проходя через катушку индуктивности, причем число витков в этой катушке достаточно велико, а внутри находится сердечник, состоящий из соединенных между собой пластин трансформаторной стали (магнитное поле, которое будет возникать вокруг такой катушки, велико).  

Замкнем ключом цепь. Обе лампочки загорелись, но вторая лампочка, загорелась с видимым запозданием. В чем причина данного явления?

В момент замыкания ключа, общая сила тока I, и силы тока в каждой ветви I1 и I2 начинают возрастать. А если вокруг проводников возникает усиление магнитного поля, тогда, в соответствии с правилом Ленца, в реостате и катушке возникают индукционные токи, которые будут препятствовать своим действием дальнейшему возрастанию силы тока в цепи. Конечно же, магнитное поле, которое возникнет вокруг катушки с током, более сильное, поэтому лампочка номер два загорается позже.

Обратите внимание, что в опытах, которые мы рассматривали ранее, индукционный ток в контуре возникал вследствие воздействия внешнего магнитного поля. В нашем примере, индукционный ток в цепи возник, по причине изменения силы тока в цепи. Это явление получило название явление самоиндукции.

Явление самоиндукции – это явление, обусловленное возникновением индукционного тока в проводнике или катушке, вследствие изменения тока в ней. Возникший ток называют током самоиндукции.

Лампочка загорелась позже, проходя через катушку, т.к. в катушке индукционный ток больше, чем в реостате (катушка имеет большее число витков и сердечник). Поэтому говорят, что она обладает большей индуктивностью, чем реостат.

Что же такое индуктивность?

Индуктивность - это новая физическая величина, с помощью которой можно оценить способность катушки противодействовать изменению силы тока в ней. Обозначают индуктивность буквой L (эль). Единицы изменения индуктивности в международной системе единиц (СИ) – генри (Гн).

Индуктивность различных катушек будет различной. Она зависит от размеров и формы катушки, числа витков, наличие сердечника и материала, из которого он изготовлен.

И конечно, чем большей индуктивностью обладает катушка, тем с большим запозданием будет загораться лампочка.

Проведем второй опыт, который продемонстрирует явление самоиндукции при размыкании цепи.  В схеме, которую мы собирали ранее, проведем некоторые замены. Уберем первую лампочку, а к катушке параллельно подсоединим неоновую лампочку, которую на схеме обозначим Лн (эл с индексом эн).

При замыкании цепи, мы наблюдаем горение только одной лампочки. Напряжение на источнике тока меньше, чем необходимо для горения неоновой лампочки (напряжение должно быть не менее 80 Вольт).

Разомкнем цепь, лампочка накаливания потухает, а неоновая лампочка озаряется кратковременной вспышкой.

Почему так происходит?

При уменьшении тока в цепи в катушке возникает индукционный ток, своим магнитным полем, препятствующий уменьшению тока в цепи. Причем возникающий индукционный ток настолько велик, что его напряжения достаточно для горения неоновой лампочки, но он очень быстро ослабевает.

Подумайте и ответьте на вопрос, в каком случае в цепи возникает явление самоиндукции?

А) при уменьшении тока в цепи,

Б) при возрастании тока в цепи,

В) в обоих случаях.

Явление самоиндукции возникает при прохождении через катушку переменного тока (это может быть и увеличение тока и уменьшение).

При замыкании цепи индукционный ток

А)  препятствует увеличению тока в цепи,

Б) способствует увеличению тока в цепи,

В) не влияет на протекание тока в цепи.

При замыкании ключа, возникающий индукционный ток препятствует возрастанию тока в цепи.

Самоиндукция возникает во всех проводниках, при изменении силы тока в цепи, однако он будет заметен и окажет существенное влияние на другие элементы в цепи, только в случае использования катушки с достаточно большим количеством витков и сердечником.