Индуктивность. Потокосцепление. Самоиндукция. Эдс самоиндукции.

Работа при повороте соленоида:

A = I*ω*△Ф = I*ω*(Ф2 – Ф1) = = I*(ω*Ф2 – ω*Ф1)

ψ = ω*Ф =>

A = I*(Ф2 – Ф1) = I*△Ф

Величину ψ, характеризующую связь магнитного потока с замкнутой цепью, сквозь которую он проходит, называют потокосцеплением:

ψ = ω*Ф

[ψ] = Вб

При проведении опытов было установлено, что собственное потокосцепление цепи изменяется прямо пропорционально силе тока в ней:

ψ = L*I

L – индуктивность цепи.

L характеризует зависимость собственного потокосцепления замкнутой цепи от ее формы и от окружающей среды.

[L] = Гн

1Гн – индуктивность такой цепи, в которой возникает потокосцепление в 1Вб при силе тока в 1А.

Собственное магнитное поле в цепи постоянного тока изменяется в моменты замыкания и размыкания цепи, а так же при изменении в ней силы тока. Это означает, что в указанные моменты в такой цепи должна возникать ЭДС индукции.

Возникновение ЭДС индукции в цепи, которое вызвано изменением магнитного поля тока, текущего в этой же цепи, называется явлением самоиндукции, а появляющаяся ЭДС – ЭДС самоиндукции.

εинд = –(△ψ/△t)

ψ = L*I

εс = –(△(L*I)/△t) = –(L*△I/△t)

ЭДС самоиндукции в цепи прямо пропорционально скорости изменения силы тока в этой цепи.

РИСУНОК

При замыкании цепи лампочка загорается с некоторым запозданием. Это объясняется возникновением в катушке значительной ЭДС самоиндукции, которая согласно закону Ленца мешает быстрому нарастанию тока в цепи

РИСУНОК

При размыкании цепи ключом остается замкнутой цепь катушки и лампочки. Так как ток в катушке начинает быстро спадать, то в ней возникает ЭДС самоиндукции, которая замедляет спад тока. При этом катушка на короткое время становится источником энергии, которое создает ток в лампочке. В момент размыкания цепи ток в лампочке спадает до 0, и изменив направление скачком увеличивается до такого значения ,которое может быть много больше, чем сила тока в лампе до размыкания. И лампа в момент размыкания может ярко вспыхнуть.

Энергия магнитного поля.

Энергия магнитного поля цепи зависит от силы тока в ней и от ее формы.

Энергия магнитного поля цепи равна работе, которая затрачивается на преодоление ЭДС самоиндукции, возникающей при замыкании цепи.

Wмаг = – εc*q

εc – среднее значение ЭДС самоиндукции

q – заряд, который прошел время △t

Знак «–» означает, что заряды при этом движутся против ЭДС самоиндукции.

Так как εc = – L*(△I/△t)

Wмаг = L*(△I/△t)*q = L*△I*(q/△t)

Так как ток в цепи возрастает от 0 до I =>

△I = I – 0 = I,

(q/△t) – средняя сила тока за время его нарастания

(q/△t) = I/2 => Wмаг = (L*I˄2)/2

Энергия магнитного поля цепи прямо пропорциональна квадрату силы тока в ней и индуктивности L.

Колебания и волны.

Колебательное движение. Условия возникновения и существования колебаний, его параметры.

В природе и технике встречается очень много повторяющихся процессов, в основе которых лежат колебания того или иного вида и создаваемые ими волны.

К такого рода процессам относятся звуковые явления, работа часового механизма, переменный ток в цепи, электромагнитные колебания и так далее.

РИСУНОК

Для того, чтобы вывести эти тела из равновесия, нужно за счет работы какой-нибудь внешней силы сообщить или избыточную энергию. (ВОПРОС 3)

1 при своем движении проходит одну и ту же траекторию поочередно в 2-х противоположных направлениях

Механическим колебанием называется периодически повторяющееся движение материальной точки по какой-либо траектории, которую эта точка проходит поочередно в противоположных направлениях.

Полным колебанием точки называется один законченный цикл колебательного движения, после которого оно повторяется в том же порядке.

Условия возникновения колебаний.

1. Наличие у материальной точки избыточной энергии (кинетической или потенциальной);

2. Действие на материальную точку возвращающей силы.

Силу, приложенную к материальное точке, всегда направленную к положению устойчивого равновесия точки, называют возвращающей силой.

В положении устойчивого равновесия возвращающая сила равна 0 и возрастает по мере удаления точки от этого положения.

РИСУНОК (4)

3. Избыточная энергия, полученная материальной точкой при смещении из положения устойчивого равновесия, не должна полностью расходоваться на преодоление сопротивления при возвращении в это положение.

В зависимости от действующей на тело силы колебательные движения делятся на:

1) собственные колебания;

2) свободные колебания;

3) вынужденные колебания.

Колебания, которые совершает материальная точка под действием только возвращающей силы, называются собственными колебаниями точки.

Колебания материальной точки, которые происходят при действии на нее силы сопротивления среды и возвращающей силы, называются свободными колебаниями.

Колебания тела, которые создаются периодически действующей на тело внешней силой, называются вынужденными колебаниями.