Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Курсовая работа Правило Ленца. Явление самоиндукции. Работу выполнила Романова Галина Алексеевна учитель физики МОУ СОШ №2 Вязьма 2011 г.
Цель: научиться определять направление индукционного тока; на примере правила Ленца сформулировать представление о фундаментальности ЗСЭ; разъяснить сущность явления самоиндукции; вывести формулу для расчета энергии магнитного поля, выяснить физический смысл этой формулы.
Опыт Фарадея: направление отклонения стрелки амперметра (а, значит, и направление тока) может быть различным.
В чем заключается явление ЭМИ? Если в цепи, содержащей замкнутый контур (катушку) менять силу тока, то в самом контуре возникнет ещё и индукционный ток. Этот ток также будет подчиняться правилу Ленца.
Демонстрация явления электромагнитной индукции
Опыт Ленца Если приблизить магнит к проводящему кольцу, то оно начнет отталкиваться от магнита. Это отталкивание можно объяснить только тем, что в кольце возникает индукционный ток, обусловленный возрастанием магнитного потока через кольцо, а кольцо с током взаимодействует с магнитом.
Демонстрация опыта Ленца
Если магнитный поток через контур возрастает, то направление индукционного тока в контуре таково, что вектор магнитной индукции созданного этим током поля направлен противоположно вектору магнитной индукции внешнего магнитного поля. Если магнитный поток через контур уменьшается, то направление индукционного тока таково, что вектор магнитной индукции созданного этим током поля сонаправлен вектору магнитной индукции внешнего поля.
Правило Ленца: индукционный ток имеет такое направление, что созданный им магнитный поток всегда стремится скомпенсировать то изменение магнитного потока, которое вызвало данный ток. Правило Ленца является следствием закона сохранения энергии.
Парение магнита над сверхпроводящей чашей Магнит падает; возникает переменное магнитное поле; возникает вихревое электрическое поле; в сверхпроводнике возникают незатухающие кольцевые токи; согласно правилу Ленца направление этих токов таково, что магнит отталкивается от сверхпроводника; магнит «парит» над чашей.
Явление самоиндукции
САМОИНДУКЦИЯ – возникновение вихревого электрического поля в проводящем контуре при изменении силы тока в нем; частный случай электромагнитной индукции. Вследствие самоиндукции замкнутый контур обладает «инертностью»: силу тока в контуре, содержащем катушку, нельзя изменить мгновенно.
Проявление явления самоиндукции Замыкание цепи При замыкании в электрической цепи нарастает ток, что вызывает в катушке увеличение магнитного потока, возникает вихревое электрическое поле, направленное против тока, т. е. в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая нарастанию тока в цепи. В результате Л1 загорается позже, чем Л2.
Размыкание цепи При размыкании электрической цепи ток убывает, возникает уменьшение магнитного потока в катушке, возникает вихревое электрическое поле, направленное как ток, т. е. в катушке возникает ЭДС самоиндукции, поддерживающая ток в цепи. В результате Л при выключении ярко вспыхивает.
Вывод формулы ЭДС самоиндукции Если магнитное поле создано током, то можно утверждать, что Ф ~ В ~ I , т.е. Ф ~ I или Ф= LI , где L – индуктивность контура (или коэффициент самоиндукции). Тогда
Физический смысл индуктивности Индуктивность - физическая величина, численно равна я ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.
Явление самоиндукции особенно резко проявляется в цепи, содержащей в себе катушку с железным сердечником, т. к. железо значительно увеличивает магнитный поток катушки, а следовательно, и величину ЭДС самоиндукции при его изменении.
Следствия самоиндукции Вследствие явления самоиндукции при размыкании цепей, содержащих катушки со стальными сердечниками (электромагниты, двигатели, трансформаторы) создается значительная ЭДС самоиндукции и может возникнуть искрение или даже дуговой разряд.
Аналогия между установлением в цепи тока величиной I и процессом набора телом скорости V 1. Установление в цепи тока I происходит постепенно. 2. Для достижения силы тока I необходимо совершить работу. 3. Чем больше L , тем медленнее растет I . 4. 1. Достижение телом скорости V происходит постепенно. 2. Для достижения скорости V необходимо совершить работу. 3. Чем больше m , тем медленнее растет V . 4.
Вопросы к проверочной работе по теме «Явление ЭМИ. Самоиндукция» 1.Определение явления ЭМИ 2.Правило Ленца 3.Закон ЭМИ(определение, формула) 4.Определение явления самоиндукции 5.ЭДС самоиндукции(формула) 6.Индуктивность(определение, формула, единица измерения) 7.Энергия магнитного поля тока(формула)
Использованные ресурсы 1.Л.Э.Генденштейн, Ю.Л.Дик.- М.: Мнемозина,2009.-272с.:ил. 2.ОК «1С: Школа. Физика. 7-11 классы: Библиотека наглядных пособий.» 3. http: //files. shcool – collection . edu.ru 4. http://class-fizika.narod.ru
Спасибо за внимание!
Закон Джоуля-Ленца .
Ленц Эмилий Христианович (1804-1865 гг.), российский физик
ДЖОУЛЬ ДЖЕЙМС ПРЕСКОТТ
(1818–1889), английский физик
Нагреватель
Проводник
Проводник
Изолятор
Любой электронагреватель состоит из пары проводников с низким сопротивлением (для подвода энергии), соединенных проводником с высоким сопротивлением (собственно нагревателем), а в остальных местах разделенных изолятором. При этом вся конструкция (по крайней мере в зоне нагрева) должна выдерживать рабочую температуру нагревателя.
- В начале XIX в. В. В. Петров обнаружил возможность получения при помощи электрической дуги чистых металлов из их оксидов (руд). Этот процесс восстановления металлов лежит в основе современной электрометаллургии. Первые дуговые электрические печи для восстановления металлов из руд были построены в конце 70-х годов прошлого века.
- Современная дуговая сталеплавильная печь - огромное сооружение высотой более 20 м. Печь вмещает многие десятки тонн шихты, состоящей из руды и восстановителя (чаще кокса). В шихту опускают концы огромных угольных электродов, диаметр которых достигает 0,7 м. Возникающая между углями мощная электрическая дуга нагревает материалы до температуры восстановления металла из руд.
1. Стеклянная колба
2. Спираль из вольфрама
3. Молибденовые держатели
4. Стеклянный или металлический штенгель
5. Вводы
6. Стеклянная лопатка
7. Цоколь
8. Носик
А.Н. Лодыгин (использовал вольфрамовую нить накала)
Томас Эдисон (в качестве нагревательного элемента использовал обугленные волокна бамбука)
- ЭДИСОН Томас Алва (1847-1931), американский изобретатель и предприниматель, организатор и руководитель первой американской промышленно-исследовательской лаборатории (1872, Менло-Парк),
- Лампа Томаса Эдисона с нитью накала из угольного волокна (цоколь E27, 220 вольт)
- 1. Рассчитайте сопротивление электрической плитки, если она при силе тока 5 А за 30 минут потребляет 1080 кДж энергии.
1. Определите общее сопротивление цепи и напряжение на участке АВ, если R1=10 Ом, R 2=40 Ом, R 3=2 Ом,
а показание амперметра 1 А.
П. 53, 55;
упражнение 3 7 (1,2)
Генрих Фридрих Эмиль Ленц или Эмилий Христианович Ленц, как его позже в Петербурге, родился в 1804году в городе Дерпте (ныне Тарту). Шестнадцати лет он поступил в Дерптский университет, но учебу не закончил, поскольку 1823году был приглашен принять участие в кругосветной экспедиции на шлюпе «Предприятие» под командованием капитан-лейтенанта Отто Евстафьевича Коцебу. За время путешествия Ленц сумел сделать ряд важных географических исследований, за которые по возвращении получил степень доктора в Гейденбурском университете. После чего стал преподавать физику в петербургских военных училищах. Уже через год Эмилия Ленца избрали адъютантом Петербургской академии наук, и он принял предложение участвовать в новой экспедиции, на этот раз на Кавказ «для магнитных, термометрических, барометрических и геогностических наблюдений и исследований в окрестности Эльбруса». Затем вместе с астрономом Карлом Христофоровичем Кнорре, директором Николаевской обсерватории, производил географические наблюдения на берегу Каспийского моря. В 1830году Ленц опубликовал результаты своих исследований и отчет о работах во время путешествия. Решением академического совета он был назначен экстраординарным академиком и директором физического кабинета при Академии наук. Здесь он и познакомился с Борисом Семеновичем Якоби. К этому времени относится начало работ Ленца в области электричества и магнетизма. Общность научных интересов сблизила его с Якоби, связав ученых на всю жизнь тесной дружбой. Они бок о бок трудились в новой, развивающейся области науки об электричестве. Ленц был, как сказали бы сегодня, теоретиком. Якоби – экспериментатором и очень изобретательным человеком. Вместе с Якоби Ленц установил, что любая магнитоэлектрическая машина, которая служит для производства электрического тока, может быть использована в качестве электродвигателя. Ленц знакомится с работами Фарадея, заинтересовывается его опытами, проводит свои эксперименты, на основе которых формулирует свое знаменитое правило. После убедительных экспериментов Ленц дал обобщенный закон индукции. Многие достижения Ленца опережали время, и о них забывали. А через полвека – называя краеугольными камнями нарождающиеся электротехники. Трудолюбие Ленца и разнообразность его интересов невероятны. Он был еще геофизиком и океанографом, университетским профессором и администратором, преподавал во множестве учебных заведений, являлся академиком и непрерывно вел научную работу. Он написал несколько учебников и руководств, которые пользовались большой популярностью и выдерживали не одно издание. При этом Ленц никогда не искал выгоды, не наживался на своем таланте. Его лекции и учебники, его научная работа отличались замечательной ясностью и строгой систематичностью. Опыты его были всегда точны, результаты многократно проверены и убедительны. Он преподавал в Морском кадетском корпусе, в Михайловском артиллерийском училище, читал лекции в Главном педагогическом институте и возглавлял кафедру физики и физической географии в Педагогическом университете. Везде вокруг Ленца теснились молодые люди – ученики и помощники. Все знали независимость го мнений и поступков от внешних влияний. За эти качества характера Эмилия Христиановича часто назначали в комиссии по разным щекотливым вопросам. Избранный сначала деканом физико-математического факультета, он был в 1863году избран ректором университета. Но пробыл в этой должности недолго. Получив в 1864году отпуск для лечения, Ленц уезжает за границу и 10 февраля 1865года скоропостижно умирает в Риме. Из школы Ленца вышли замечательные ученые, сыгравшие видную роль в развитии физической науки. А сам Эмилий Христианович Ленц в истории физики, в истории науки занимает видное место не только по своим научным результатам, но и по нравственному облику, являясь примером четного и беззаветного служения России.
Слайд 1
Эмилий Христианович Ленц
От 1823 до 1826 г. принимал участие в качестве физика в кругосветном путешествии Коцебу. В 1829 принимал участие в первой экспедиции на Эльбрус под руководством генерала Эммануэля. В 1828 г. выбран адъюнктом академии, а в 1834 г. академиком.
Слайд 2
Вместе с тем он состоял профессором, а в последние годы и ректором СПб университета. Преподавал также в знаменитой Немецкой школе Святого Петра (1830-1831), в Главном педагогическом институте и в Михайловском артиллерийском училище. Лекции его по физике и физической географии отличались замечательной ясностью и строгой систематичностью.
Такими же качествами обладали и его известные руководства физики (для гимназии) и физической географии; оба учебника выдержали несколько изданий, но первый из них был особенно распространен. Настолько же блестяща и плодотворна была и научная деятельность академика Ленца.
Слайд 3
В истории физики научным трудам его всегда будет отводиться почетное место. Многие его научные исследования относятся к физической географии (о температуре и солености моря, об изменчивости уровня Каспийского моря, о барометрическом измерении высот, об измерении магнитного наклонения и напряженности земного магнетизма и др.). Но главным образом он работал в области электромагнетизма. Выяснению важного значения этих работ посвящены, между прочим, сочинения А. Савельева: «О трудах академика Ленца в магнитоэлектричества» (СПб., 1854) и В. Лебединского: «Ленц как один из основателей науки об электромагнетизме» (журн. «Электричество» 1895). Главнейшие результаты его исследований излагаются и во всех учебниках физики. Именно:
Слайд 4
Правило Ленца, правило для определения направления индукционного тока: Индукционный ток, возникающий при относительном движении проводящего контура и источника магнитного поля, всегда имеет такое направление, что его собственный магнитный поток компенсирует изменения внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток. Сформулировано в 1833 г. Э. Х. Ленцем. Если ток увеличивается, то и магнитный поток увеличивается. Если индукционный ток направлен против основного тока. Если индукционный ток направлен в том же направлении, что и основной ток. Индукционный ток всегда направлен так, чтобы уменьшить действие причины его вызывающей. В обобщенной формулировке правило Ленца гласит, что индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать вызвавшей его первопричине.
Слайд 5
Закон Джоуля - Ленца - физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. Установлен в 1842 году Эмилием Ленцом. В словесной формулировке звучит следующим образом: Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля Математически может быть выражен в следующей форме: где w - мощность выделения тепла в единице объёма, - плотность электрического тока, - напряжённость электрического поля, σ - проводимость среды.
