Явление самоиндукции. Индуктивность - ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ - ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

Задачи урока: изучить частный случай электромагнитной индукции — самоиндукцию, рассмотреть понятие “индуктивность”, сформулировать закон самоиндукции; организовать решение задач на явление самоиндукции; выяснить причину (природу) явления самоиндукции; показать роль самоиндукции в технике; раскрыть сходство и различия в явлениях электромагнитной индукции и самоиндукции.

Ход урока

I. Изучение нового материала начинают с повторения знаний о явлении электромагнитной индукции. Вопросы: при каких условиях возникает явление электромагнитной индукции? Обязательно ли наличие переменного электрического поля? Какими способами можно создать переменное магнитное поле? От чего зависит сила индукционного тока?

Сначала выделяют основные особенности нового явления. Поясняют установку (рис. 35, а) и демонстрируют опыт. Оборудование: дроссельная катушка на замкнутом сердечнике трансформатора, реостат на 30—100 Ом, выпрямитель, лампочки, ключ, провода. Заранее подобран одинаковый накал лампочек. Опыт повторяют.

Организуют беседу по вопросам: одинаковые ли лампочки и одинаковое ли напряжение на двух параллельных участках цепи? Что происходит с лампочками при замыкании и размыкании ключа? (Ответ. Лампочка Л1 загорается позднее.) Почему так происходит? Почему лампочки горят по-разному только в момент включения? С какими явлениями это может быть связано? (Не на все вопросы школьники могут сразу ответить. Но догадка близка: в опыте наблюдается явление электромагнитной индукции.)

Беседа продолжается с элементами рассказа. Её цель — проникновение в сущность явления. Вопросы: что происходит с током при включении ключа? (Ответ. В цепи возрастает сила тока.) К чему приводит наличие в цепи изменяющегося тока? (Ответ. Возникает изменяющееся магнитное поле.) На всех ли участках цепи оно возникает? (Ответ. Да, на всех.) А где больше? (Ответ. Больше на участках катушки.) К чему приводит наличие переменного магнитного поля? (Ответ. К возникновению около него вихревого электрического поля. В проводниках вихревое электрическое поле приводит к возникновению ЭДС индукции.)

Учитель делает вывод: в катушке возникает индукционное электрическое поле, противоположное по направлению стационарному. Явление возникновения ЭДС индукции в том же проводнике, по которому идёт изменяющийся ток и около которого возникает переменный магнитный поток, получило название самоиндукции.

На схеме обозначают направление стационарного электрического поля источника и направление индукционного поля (один из учеников делает это на доске). Вопрос: когда же исчезнет индукционное поле? (Ответ. Когда прекратится изменение тока в катушке.)

Решают экспериментальные задачи.

1. Почему неоновая лампочка (рис. 35, б) не всё время горит, а только вспыхивает в момент выключения электрического тока? Почему лампочка Л2 для успешного проведения опыта должна быть выкручена?

2. Почему изменяется яркость вспышки лампочки при смене катушки на сердечнике трансформатора (см. рис. 35, а)?

3. Зависит ли явление самоиндукции в проводнике от свойств проводника? От каких свойств проводника зависит явление самоиндукции в проводнике?

Далее об индуктивности можно прочитать материал в учебнике, записывая формулы

Итоговый вывод можно сформулировать в виде ответа на вопрос: от чего же зависит индуктивность? Затем следует решение экспериментальной задачи.

Изменятся ли результаты опыта (см. рис. 35, а), если убрать сердечник трансформатора? Чем это можно объяснить?

Техническое применение самоиндукции раскрывают при обсуждении вопросов: почему при размыкании электрической цепи рубильником возникает искра или разряд? Почему при отрыве скользящего контакта троллейбуса от воздушного провода возникает искра?

II. Изучение нового материала уже включает в себя и его отработку. Дополнительно для усвоения изученного материала следует решить задачи.

1. Две катушки подключены к источнику постоянного напряжения. На рисунке 36 приведены графики изменения силы тока в катушках с течением времени. Какая катушка обладает большей индуктивностью? В какой момент времени ЭДС самоиндукции была наибольшей? Одинаково ли активное сопротивление у катушек?

2. Какая из катушек обладает большей индуктивностью (рис. 37, а—в)?

3. Почему при размыкании электрической цепи (рис. 38) работает электрический звонок, горит неоновая лампочка, а лампочка накаливания не горит? Почему при отключении звонка неоновая лампочка не горит, а горит лампочка накаливания? Оборудование: выпрямитель ВС-24М, модель звонка, катушка на 220 В на замкнутом сердечнике трансформатора, лампочка на 3,5 В, неоновая лампочка, провода, ключ.

4. Как и почему изменится накал лампочки, соединённой последовательно с катушкой, если замкнуть магнитопровод, снять катушку с сердечника? Оборудование: выпрямитель ВС-24M, лампочка на 3,5 В, дроссельная катушка, содержащая 3600 витков, реостат на 100 Ом, провода, ключ.

5. Чему равна индуктивность соленоида, если при силе тока 5 А через него проходит магнитный поток 50 мВб?

III. В заключение ещё раз отвечают на вопросы: какое явление получило название “самоиндукция”? Какова причина этого явления? Как его можно обнаружить? Как следует понимать индуктивность катушки?

При подведении итогов используют таблицу 7. Вопросы: что характеризует магнитный поток? Как изменяется магнитное поле в случае самоиндукции? От чего зависит индуктивность катушки?

Таблица 7

Теория явления самоиндукции

IV. Домашнее задание: § 11; П., № 620,