Präsentation zur Physik der elektromagnetischen Induktion. Vortrag zum Thema „Elektromagnetische Induktion. Faradays Experimente.“ Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion






„Magnetismus in Elektrizität umwandeln …“ Der englische Physiker Michael Faraday, der von Oersteds Experimenten erfahren hatte, stellte sich die Aufgabe, „Magnetismus in Elektrizität umzuwandeln“. Er löste dieses Problem 10 Jahre lang – von 1821 bis 1831. Faraday bewies, dass ein Magnetfeld erzeugt werden kann elektrischer Strom.


Die Bedeutung der EMR für Physik und Technik Die Wirkungsweise der Stromgeneratoren aller Kraftwerke der Erde basiert auf dem Phänomen der EMR. Der deutsche Physiker Heinrich Helmholtz sagte: „Solange die Menschen die Vorteile der Elektrizität genießen, werden sie sich an den Namen Faraday erinnern.“










Basierend auf Faradays Experimenten können wir schließen, unter welchen Bedingungen das EMR-Phänomen beobachtet werden kann: Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion besteht im Auftreten eines induzierten Stroms in einem geschlossenen Stromkreis, wenn sich der magnetische Fluss durch einen durch den Stromkreis begrenzten Bereich ändert.






Zeitliche Änderung des Magnetfeldes, in dem der Stromkreis ruht. Der Induktionsstrom in einem stationären geschlossenen Stromkreis, der sich in einem magnetischen Wechselfeld befindet, wird durch das vom magnetischen Wechselfeld erzeugte elektrische Feld (elektrisches Wirbelfeld) verursacht.






Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion

„Glückliche Zufälle passieren nur einem Teil des vorbereiteten Geistes.“

L. Pasternak


Die Erfahrung des dänischen Wissenschaftlers Oersted

1820

1777 – 1851






Michael Faraday

1791 – 1867, englischer Physiker,

Ehrenmitglied der St. Petersburg

Akademie der Wissenschaften (1830),

Begründer der Lehre vom elektromagnetischen Feld; führte die Konzepte „elektrisches“ und „magnetisches Feld“ ein;

drückte die Idee der Existenz aus

Elektromagnetische Wellen .

1821 Jahr: „Magnetismus in Elektrizität umwandeln.“

1931 Jahr – empfangener elektrischer Strom mithilfe eines Magnetfelds



"Elektromagnetische Induktion" -

Lateinisches Wort mit der Bedeutung „ Orientierungshilfe"


M. Faradays Experiment

„Ein 203 Fuß langer Kupferdraht wurde auf eine breite Holzspule gewickelt, und zwischen seinen Windungen wurde ein gleich langer Draht gewickelt, der vom ersten mit einem Baumwollfaden isoliert war.

Eine dieser Spiralen war an ein Galvanometer angeschlossen, die andere an eine starke Batterie...

Beim Schließen des Stromkreises wurde am Galvanometer eine plötzliche, aber äußerst schwache Wirkung beobachtet, und der gleiche Effekt wurde beobachtet, als der Strom unterbrochen wurde.

Bei kontinuierlichem Stromdurchgang durch eine der Spiralen konnten Abweichungen der Galvanometernadel nicht festgestellt werden ...“



Was sehen wir?

Fazit aus der Erfahrung :

  • Der in der Spule entstehende Strom (geschlossener Stromkreis) wird aufgerufen

Induktion.

  • Der Unterschied zwischen dem resultierenden Strom und dem, was wir bisher wussten, ist dieser um es zu empfangen Keine Stromquelle erforderlich.

Faradays allgemeine Schlussfolgerung

Induktionsstrom in einer geschlossenen Schleife entsteht, wenn sich der magnetische Fluss durch den durch die Schleife begrenzten Bereich ändert.


Elektromagnetische Induktion ist ein physikalisches Phänomen, das im Auftreten eines elektrischen Stroms in einem leitenden Stromkreis besteht, der entweder in einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld ruht oder sich in einem konstanten Magnetfeld so bewegt, dass die Anzahl der durchdringenden magnetischen Induktionslinien zunimmt Schaltungsänderungen.

Der entstehende Strom wird aufgerufen Induktion .





Was ist der Grund für das Auftreten? induzierter Strom in der Spule?


Betrachten Sie einen Magneten:

Was können Sie über den Magneten sagen?


Wenn wir einen Magneten in den geschlossenen Stromkreis einer Spule einführen, Was ändert sich für ihn?


Wie lässt sich die Richtung des Induktionsstroms bestimmen?

Wir sehen, dass die Richtung des Induktionsstroms in diesen Experimenten unterschiedlich ist.






Basierend auf dem Energieerhaltungssatz, dem russischen Wissenschaftler Lenz angeboten Regel , die die Richtung des Induktionsstroms bestimmt.

Russischer Physiker Emil Lenz

1804 – 1865




0, wenn es sich erstreckt, dann ∆Ф 0). 3. Bestimmen Sie die Richtung der Induktionslinien des Magnetfelds B′, das durch den induzierten Strom erzeugt wird (wenn ∆Ф 0, dann sind die Linien B und B′ in entgegengesetzte Richtungen gerichtet; wenn ∆Ф 0, dann sind die Linien B und B′ Co-Regie). 4. Bestimmen Sie mithilfe des Bohrermaßstabs (rechte Hand) die Richtung des Induktionsstroms. ∆ Ф ist durch eine Änderung der Anzahl der magnetischen Induktionslinien B gekennzeichnet, die den Stromkreis „width="640" durchdringen.

1. Bestimmen Sie die Richtung der Induktionslinien des externen Feldes B (kommend von N und sind darin enthalten S ).

2. Bestimmen Sie, ob der magnetische Fluss durch den Stromkreis zunimmt oder abnimmt (wenn sich der Magnet in den Ring bewegt, dann ∆Ф 0, wenn erweitert, dann ∆Ф 0).

3. Bestimmen Sie die Richtung der Induktionslinien des durch den Induktionsstrom erzeugten Magnetfelds B′ (wenn ∆Ф 0, dann sind die Linien B und B′ in entgegengesetzte Richtungen gerichtet; wenn ∆Ф 0, dann sind die Linien B und B′ gleichgerichtet).

4. Bestimmen Sie mithilfe des Bohrermaßstabs (rechte Hand) die Richtung des Induktionsstroms.

∆ F

geprägt von Veränderung

Anzahl der magnetischen Induktionslinien B,

die Kontur durchdringen




Mathematische Formel für das Gesetz der elektromagnetischen Induktion

ε = - ΔΦ/Δ T 

ΔΦ/Δ T - Änderungsrate des magnetischen Flusses (Einheiten Wb/s )

Die induzierte EMK in einer geschlossenen Schleife entspricht in ihrer Größe der Änderungsrate des magnetischen Flusses durch die von der Schleife begrenzte Oberfläche.


Elektromagnetisches Gesetz Induktion

Die EMF der elektromagnetischen Induktion in einer geschlossenen Schleife ist numerisch gleich und hat ein entgegengesetztes Vorzeichen zur Änderungsrate des magnetischen Flusses durch die von dieser Schleife begrenzte Oberfläche.

Der Strom im Stromkreis hat eine positive Richtung, wenn der äußere magnetische Fluss abnimmt.












Computerfestplatte.

Elektromagnetische Induktion in der modernen Welt

Videorecorder.

Polizist-Detektor.

Metalldetektor an Flughäfen

Magnetschwebebahn

Zeigt Videos über die Anwendung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion: Metalldetektor, Aufzeichnen von Informationen auf magnetischen Medien und Lesen von ihnen – Diskette „Physik Klassen 7-11. Bibliothek der visuellen Hilfsmittel“ Bildungskomplexe.

Städtische Bildungseinrichtung

„Sekundarschule Nr. 72“

Elektrodynamik Elektromagnetische Induktion

(Teil 1)

Habe die Präsentation vorbereitet

Physik- und Informatiklehrer

V. S. Dubovik

Saratow


Elektromagnetische Induktion

In dieser Lektion sollten Sie sich mit den folgenden Fragen befassen:

  • das Phänomen der elektromagnetischen Induktion;
  • Unterschied zwischen wechselnden elektrischen und magnetischen Feldern und konstanten Feldern;
  • magnetischer Fluss;
  • Richtung des Induktionsstroms;
  • Lenz-Regel;
  • Gesetz der elektromagnetischen Induktion;
  • elektrisches Wirbelfeld;
  • induzierte EMK in bewegten Leitern;
  • Anwendung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion.

Als Ergebnis sollten Sie lernen:

  • Bestimmen Sie die Richtung des Induktionsstroms der magnetischen Induktion;
  • magnetischen Fluss berechnen;
  • Berechnen Sie die induzierte EMK.

Dafür:

  • Studieren Sie die Lehrbuchmaterialien;
  • Beantworten Sie die Fragen zur Selbstkontrolle;
  • Betrachten Sie die Methodik zur Lösung von Problemen dieser Art;

Entdeckung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion

MICHAEL FARADAY

(1791-1867)

Gravur: Michael Faraday hält einen Vortrag über seine Experimente an der Royal Institution in London im Jahr 1830


Beobachtung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion

Das Phänomen des Auftretens von EMF in einem Stromkreis, wenn sich der durch den Stromkreis fließende Magnetfluss ändert, wird als elektromagnetische Induktion bezeichnet.


Magnetischer Fluss. Gesetz der elektromagnetischen Induktion

Magnetischer Fluss Φ durch die Fläche S Kontur heißt der Wert:

Φ = B · S cos α

Die SI-Einheit des magnetischen Flusses wird aufgerufen vberom (Wb). Ein magnetischer Fluss von 1 Wb wird durch ein Magnetfeld mit einer Induktion von 1 T erzeugt, das in Normalrichtung eine flache Kontur mit einer Fläche von 1 m durchdringt 2 .

Faraday hat experimentell festgestellt, dass bei einer Änderung des magnetischen Flusses in einem leitenden Stromkreis eine induzierte EMK E entsteht ind , gleich der Änderungsrate des magnetischen Flusses durch die von der Kontur begrenzte Oberfläche, mit Minuszeichen:


0, und die EMF ind I ind fließt in die ausgewählte positive Richtung der Umgehung des Stromkreises. Die Regel von Lenz spiegelt die experimentelle Tatsache wider, dass EMF ind und ΔФ/Δt immer entgegengesetzte Vorzeichen haben (das „Minus“-Zeichen in Faradays Formel). Die Lenzsche Regel hat eine tiefe physikalische Bedeutung – sie drückt das Gesetz der Energieerhaltung aus.“ width="640"

Richtung des Induktionsstroms. Lenzsche Regel

Die Erfahrung zeigt, dass der in einer geschlossenen Schleife angeregte Induktionsstrom bei einer Änderung des magnetischen Flusses immer so gerichtet ist, dass das von ihm erzeugte magnetische Feld die Änderung des magnetischen Flusses verhindert, die den Induktionsstrom verursacht. Diese Aussage wird Lenzsche Regel (1833) genannt.

Lenz Emily Christianovich

Illustration der Lenzschen Regel.

In diesem Beispiel ist ΔФ/ Δ t 0 und die EMF ind I ind fließt in die ausgewählte positive Richtung der Umgehung des Stromkreises.

Die Regel von Lenz spiegelt die experimentelle Tatsache wider, dass EMF ind und ΔФ/Δt immer entgegengesetzte Vorzeichen haben (das „Minus“-Zeichen in Faradays Formel). Die Lenzsche Regel hat eine tiefe physikalische Bedeutung – sie drückt das Gesetz der Energieerhaltung aus.


Induktions-EMF in bewegten Leitern

Das Auftreten induzierter EMK wird durch die Wirkung der Lorentzkraft auf freie Ladungen in bewegten Leitern erklärt. Die Lorentzkraft spielt in diesem Fall die Rolle einer äußeren Kraft.

Von der Kraft F L auf dem Weg verrichtete Arbeit l gleich A = F L · l= eυB l .

Gemäß der Definition von EMF

Der Zusammenhang für EMF ind kann in der üblichen Form angegeben werden. Mit der Zeit Δt ändert sich die Konturfläche um ΔS = lυΔt. Die Änderung des magnetischen Flusses während dieser Zeit ist gleich

ΔΦ = BlυΔt. Somit,


Probleme lösen


Probleme lösen

B ich


Probleme lösen


Probleme lösen


Probleme lösen


Probleme lösen


Probleme lösen


Probleme lösen


Probleme lösen

Das „-“-Zeichen kann ignoriert werden, weil nicht angegeben

wie sich der magnetische Fluss ändert.


Probleme lösen


Probleme lösen


Probleme lösen


Probleme lösen


Hausaufgaben

§§ 11.13, Ex.2 (8.9)

Berücksichtigen Sie alle Probleme aus den Testversionen des Einheitlichen Staatsexamens für 2006 - 2009. zum Thema elektromagnetische Induktion.

ELEKTROMAGNETISCHE INDUKTION

Im Jahr 1824 entdeckte der Franzose Arago die Schwingungen einer frei schwebenden Magnetnadel
viel schneller ausblenden, wenn sich darunter eine Magnetplatte befindet. Spätere Experimente zeigten, dass bei schneller Rotation einer Kupferplatte eine darüber befindliche Magnetnadel in die gleiche Richtung zu schwingen beginnt.
Eine Erklärung hierfür lieferte der Engländer Faraday
(1831). Er ging davon aus, dass elektrische und magnetische Felder miteinander verbunden sind, und zwar um einen Leiter mit
Wenn elektrischer Strom einen magnetischen Strom erzeugt, gilt auch das Umgekehrte: ERSCHEINUNGSBILD
ELEKTRISCHER STROM IN EINEM GESCHLOSSENEN LEITER,
UNTER EINFLUSS EINES MAGNETFELDES.

Faraday führte eine Reihe von Experimenten durch. Zu unmagnetisch
1
Der Stab ist mit zwei Stücken Kupferpro-K umwickelt
Wasser. Einer (1) ist an Batterie B WTOB angeschlossen
Schwarm (2) zum Galvanometer G. Bei konstantem
Strom in Draht 1, die Galvanometernadel nicht
G
abweicht, und das bedeutet, dass in Ader 2 kein Strom fließt. 2
Beim Schließen und Öffnen des Schalters K weicht die Galvanometernadel leicht und schnell ab
kehrte in seine ursprüngliche Position zurück, was sich zeigte
das Auftreten eines kurzfristigen Stroms namens INDUKTIONSSTROM im Stromkreis 2. Die Richtung davon
Der Strom beim Öffnen und Schließen des Schlüssels war entgegengesetzt. Es war unklar, was die Ursache war
das Auftreten eines Induktionsstroms: eine Änderung des Anfangsstroms oder Magnetfelds.

Wenn zur K₂-Spule mit einem Galvanometer G K₁ I
S
1
Spule K₁ mit Batterie B verbinden
B
Erstellen eines Stroms I 1, dann wird es in K₂ sein
N
Strom I 2. Beim Entfernen der K₁-Spule aus
K₂-Strom I 2 entsteht, ist aber auf K₂ I gerichtet
2
Gegenteil.
G
Der Induktionsstrom erfolgt auf die gleiche Weise
wenn zu einer Spule mit einem Galvanometer
Bringen Sie den Magneten und bewegen Sie ihn entlang der Spule.
Die Richtung des Induktionsstroms hängt davon ab, welches Ende des Magneten der Spule zugewandt war und davon
ob er näher kam oder sich entfernte.
Der Grund für das Auftreten des Induktionsstroms I 2 ist
Änderung des von der Spule erzeugten Magnetfeldes
K₁ oder Magnet.

FARADAYS GESETZ

ELEKTROMAGNETISCHE INDUKTION

Das von Faraday entdeckte Phänomen hieß:
ELEKTROMAGNETISCHE INDUKTION – Vorkommen
elektromotorische Kraft in einem sich bewegenden Leiter
Magnetfeld oder in einer geschlossenen Leiterschleife, wenn sich seine Flussverknüpfung ändert. (wegen
Bewegung des Stromkreises in einem Magnetfeld oder Veränderungen
das Feld selbst).
Das Auftreten eines Induktionsstroms im Stromkreis weist darauf hin
das Vorhandensein einer elektromotorischen Kraft (EMF), die als elektromagnetische Kraft bezeichnet wird, im Stromkreis
Induktion (Induktion EMK Ei).
Der Wert des induzierten Stroms und damit der induzierten EMK
wird nur durch die Änderungsrate des magnetischen Flusses bestimmt.

FARADAYS GESETZ DER ELEKTROMAGNETISCHEN INDUKTION

Die EMF der elektromagnetischen Induktion im Stromkreis ist numerisch gleich und hat ein entgegengesetztes Vorzeichen zur Änderungsrate
magnetischer Fluss durch eine begrenzte Oberfläche
diese Kontur.
Das Gesetz ist universell. Ei hängt nicht von der Art der Änderung ab
magnetischer Fluss.
D
Ei
dt
GRUNDGESETZ DER ELEKTROMAGNETISCHEN INDUKTION
Die Einheit von Ei ist V (Volt).
Wb
T m 2
Nm2
J
A B c
D
IN
dt
Mit
Mit
A
M
Mit
A
Mit
A
Mit

LENZ'S REGEL

Das „-“-Zeichen zeigt an, dass der Anstieg des Durchflusses d dt 0 beträgt
verursacht induzierte EMF weniger als Null d dt 0 Ei 0
das heißt, das Feld des induzierten Stroms ist auf den Fluss gerichtet und umgekehrt, d dt 0 Ei 0, das heißt, die Richtung des Flusses und die induzierten Stromfelder fallen zusammen.
Das „-“-Zeichen ist ein mathematischer Ausdruck. LENZ’S REGELN
– allgemeine Regel um die Richtung des Induktionsstroms zu finden.
Der im Stromkreis induzierte Strom hat immer eine solche Richtung, dass das von ihm erzeugte Magnetfeld die Änderung des magnetischen Flusses, die ihn verursacht hat, verhindert
induzierter Strom.

Um das Auftreten induzierter EMK in stationären Leitern zu erklären, schlug Maxwell vor, dass jedes magnetische Wechselfeld ein elektrisches Feld im umgebenden Raum anregt, was die Ursache für das Auftreten von induziertem Strom ist
Dirigent.
Die Zirkulation des Stärkevektors dieses Feldes E B entlang einer beliebigen festen Kontur L ist
EMF der elektromagnetischen Induktion.
D
Ei E B dl
dt
L

RAHMENDREHUNG IN EINEM MAGNETFELD

Lassen Sie den Rahmen gleichmäßig rotieren ω
S
xia mit Winkelgeschwindigkeitw const,
α
in einem gleichmäßigen Magnetfeld
IN
mit Induktion B const.
Magnetischer Fluss gekoppelt an
Frame zu jedem Zeitpunkt t ist gleich:
Mrd. S BS cos BS-Kosten
t – Rahmendrehwinkel zum Zeitpunkt t.
Wenn sich der Rahmen dreht, entsteht in ihm eine induzierte EMK Ei d dt BS sin t, die sich nach einem harmonischen Gesetz ändert.
Ei max BS Ei Ei max sin t

Wenn sich ein Rahmen in einem gleichmäßigen Magnetfeld dreht, dann
Darin erscheint eine variable EMF, die je nach variiert
Harmonisches Gesetz.
Grundlage war das Phänomen der elektromagnetischen Induktion
auf deren Grundlage Elektromotoren, Generatoren und Transformatoren entstanden.
GENERATOREN – werden verwendet, um einen zu transformieren
Art von Energie zu einer anderen.
Der einfachste Generator, der mechanisch umwandelt
Energie in elektrische Feldenergie – der oben besprochene Rahmen dreht sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld. Mechanischer Umwandlungsprozess
Energie ist in elektrische Energie umwandelbar. Nach diesem Prinzip
basierend auf der Wirkung von Elektromotoren, die umwandeln elektrische Energie V mechanische Energie.

Wirbelströme (FOUCAULD-STRÖME)

Induktionsstrom tritt nicht nur in auf
dünne Drähte, aber auch in massiven massiven Leitern, die in einem magnetischen Wechselfeld platziert sind. Es stellt sich heraus, dass diese Ströme in der Dicke des Leiters und geschlossen sind
sogenannte Wirbel- oder Foucault-Ströme.
Foucaults Strömungen gehorchen der Regel von Lenz: ihren
Das Magnetfeld ist so gerichtet
wirken der Änderung des magnetischen Flusses entgegen, die einen Wirbel verursacht
Strömungen.
Wirbelströme treten in Leitungen auf, die Wechselstrom führen.
Die Richtung von Foucault-Strömen kann bestimmt werden
dI
0
dt
ICH
dI
0
dt
ICH

Gießen Sie nach der Lenzschen Regel: Wenn der Primärstrom I zunimmt (dI dt 0), dann sind die Foucault-Ströme entgegen der Richtung von I gerichtet, und wenn er abnimmt (dI dt 0), dann in die Richtung.
Die Richtung von Wirbelströmen ist so, dass sie eine Änderung des Primärstroms im Leiter verhindern
und tragen zu seiner Veränderung in der Nähe der Oberfläche bei.
Dies sind Manifestationen des Skin-Effekts oder Oberflächeneffekts.
Da hochfrequente Ströme praktisch dünn fließen
Oberflächenschicht, dann werden Drähte für sie hergestellt
hohl.

SCHLEIFENINDUKTIONS-SELBSTINDUKTIONS-GEGENSEITIGE INDUKTIONS-TRANSFORMATOREN

INDUKTANZ. SELBSTINDUKTION

Ein in einem Stromkreis fließender elektrischer Strom erzeugt um sich herum ein elektromagnetisches Feld, dessen Induktion proportional zum Strom ist. Daher mit der Schaltung verknüpft
Der magnetische Fluss ist proportional zum Strom im Stromkreis.
LI
L – Stromkreisinduktivität (Induktionskoeffizient)
Wenn sich der Strom im Stromkreis ändert, ändert er sich
Dies gilt auch für den damit verbundenen magnetischen Fluss, was bedeutet, dass im Stromkreis eine EMF induziert wird.
Das Auftreten einer induzierten EMK in einem leitenden Stromkreis,
wenn sich die Stromstärke darin ändert, heißt es -
SELBSTINDUKTION.

Die Einheit der Induktivität ist Henry (H).
1 H – Induktivität eines solchen Stromkreises, magnetischer Fluss
dessen Selbstinduktivität bei einem Strom von 1 A gleich 1 Wb ist.
Für einen unendlich langen Magneten ist der gesamte magnetische Fluss (Flussverknüpfung) gleich:
N 2I
N 0
S
l
Das bedeutet, dass die Induktivität eines unendlich langen Stromkreises ist:
N 2S
L 0
l
Die Induktivität des Magneten hängt von der Windungszahl N ab,
Länge l, Magnetfläche S und magnetische Permeabilität des Stoffes, aus dem der Magnet besteht.

SELBSTINDUKTION EMF

Die Induktivität des Stromkreises hängt im Allgemeinen nur davon ab
von geometrischer Form, Größe und magnetischem Pro
Wertlosigkeit Umfeld Kontur, und, Sie können
Nehmen wir an, dass die Induktivität eines Stromkreises ein Analogon der elektrischen Kapazität eines einzelnen Leiters ist.
Anwendung des Faradayschen Gesetzes auf Selbstinduktion (Ei d dt)
wir bekommen:
D
D
dL
dI
Es
LI L I
dt
dt
dt
dt
Wenn der Stromkreis nicht verformt ist (L const), und der magnetische
die Durchlässigkeit der Umgebung ändert sich nicht
somit:
dI
Es L
dt

Das „-“-Zeichen zeigt an, dass das Vorhandensein einer Induktivität im Stromkreis die Stromänderung im Stromkreis verlangsamt.
Steigt der Strom mit der Zeit an, dann ist ES 0 und dI dt 0
Es entsteht ein Selbstinduktionsstrom, der auf den von einer externen Quelle verursachten Strom gerichtet ist und diesen hemmt
Zunahme.
Wenn der Strom mit der Zeit abnimmt ES 0 und dI dt 0, dann hat der induzierte Strom die gleiche Richtung wie
verringert den Strom im Stromkreis und verlangsamt dessen Abfall.
Der Stromkreis erhält mit einer bestimmten Induktivität elektrische Trägheit: jede Änderung
Je größer die Induktivität des Stromkreises ist, desto stärker wird der Strom gehemmt.

Ströme beim Öffnen und Schließen des Stromkreises

Für jede Änderung der Stromstärke in einem leitenden Stromkreis
Es kommt zu einer Selbstinduktions-EMK, wodurch im genannten Stromkreis zusätzliche Ströme auftreten
Extraströme der Selbstinduktion. Gemäß der Regel
Lenz, sie sind immer so ausgerichtet, dass sie eine Änderung des Stroms im Stromkreis (entgegengesetzt zum Strom von) verhindern
R
E
ZU
Stromquelle).
Betrachten Sie eine Schaltung mit einer Quelle toL
ka mit EMF E, Widerstand R, Induktivität L. Unter dem Einfluss externer EMF im Stromkreis
Gleichstrom I 0 E R fließt.
Zum Zeitpunkt t=0 wurde die Stromquelle ausgeschaltet. Der Strom durch die Spule L nimmt ab. Was wird das Auftreten einer selbstinduktiven EMK verursachen? Es L dI dt obstruktiv

nach der Reduktionsregel von Lenz
aktuell In jedem Moment der Zeit
Der Strom wird durch das Ohmsche Gesetz bestimmt:
ES
dI
dI
R
ICH
IR L
dt
R
dt
ICH
L
ICH
I0
Kurzschluss
Öffnung
T
Integrieren dieses Ausdrucks über I (Wechsel von I 0 zu I) und
durch t (Änderung von 0 zu t) erhalten wir:
ICH
Rt
ln
I0
L
Ich ich 0e
T
Strom zum Zeitpunkt t nach dem Abschalten der Quelle.
L
– Entspannungszeitkonstante (Zeit, während der
dann verringert sich der Strom um den Faktor e).
Je größer die Induktivität des Stromkreises und je geringer der Widerstand, desto geringer und damit langsamer ist die Abnahme

Beim Öffnen fließt Strom im Stromkreis.
Wenn der Stromkreis geschlossen ist, zusätzlich zur externen EMF E,
Selbstinduktive EMK Es L dI dt verhindert, dass der Strom ansteigt. Nach dem Ohmschen Gesetz:
dI
IR E Es E - L
dt
du
dt
Lass dich IR E
u
Im Moment des Stromkreisschlusses beträgt die Stromstärke I 0 und u E, was eine Integration über u (von E nach IR E) und über t (von 0 nach t) bedeutet.
IR E t
wir bekommen
ln
E
T
I I 0 (1 e)
E
Strom zum Zeitpunkt t nach dem Einschalten. (I 0).
R

Gegenseitige Induktion

Betrachten Sie zwei feste KegelI1 1 I 2 2
Touren 1 und 2 liegen in unmittelbarer Nähe
gegenseitig. Kreislauf 1 ist undicht
Der Strom I1 und der von diesem Stromkreis erzeugte magnetische Fluss sind proportional zu I1.
Bezeichnen wir mit 21 den Teil des magnetischen Flusses, der den Kreis 2 durchdringt. 21 L21 I1 (L21 ist der Proportionalitätskoeffizient).
Ändert sich der Strom I1, so wird im Stromkreis 2 Ei 2 induziert
EMF, die nach dem Faradayschen Gesetz gleich und im Vorzeichen entgegengesetzt zur Änderungsrate des Magnetismus ist
Fluss 21, der durch den Strom im ersten Stromkreis erzeugt wird und den Stromkreis 2 durchdringt.

d 21
dI1
Ei 2
L21
dt
dt
Wenn in Stromkreis 2 Strom fließt, erhalten wir auf ähnliche Weise:
12 L12 I 2
d 12
dI 2
Ei1
L12
dt
dt
Das Phänomen des Auftretens von EMF in einem der Stromkreise, wenn
Änderung der Stromstärke in einem anderen nennt man
DURCH GEGENSEITIGE INDUKTION.
L12 und L21 – Gegeninduktivität der Stromkreise, abhängig
von der geometrischen Form der Abmessungen, der relativen Lage der Konturen und der magnetischen Permeabilität
Umfeld. Die Maßeinheit ist Henry (H).
L12 L21
Experimente haben gezeigt, dass:

Berechnen wir die Gegeninduktivität
l
zwei auf eine Spule I gewickelte Spulen
1
N2
reiner Ringkern.
N1
S
Magnetfeldinduktion, erzeugt durch die erste Spule, mit der Windungszahl N1, Strom I 1 und
magnetische Permeabilität der Kernlänge l
N1 I 1
ist gleich:
B 0
l
Magnetischer Fluss durch eine Windung der zweiten Spule:
N1 I 1
2 BS 0
S
l
Gesamter magnetischer Fluss (Flussverkettung) durch
Sekundärwicklung mit N 2 Windungen:
N1 N 2
N 2 2 0
I1 S
l

Da die Flusskopplung durch den Strom I 1 erzeugt wird, gilt:
N1 N 2
L21 0
S
I1
l
Wenn wir den magnetischen Fluss berechnen, der von Spule 2 durch Spule 1 erzeugt wird, erhalten wir für die Induktivität L12 ebenfalls den gleichen Wert. Bedeutet
Gegeninduktivität zweier aufgewickelter Spulen
gemeinsamer Ringkern:
N1 N 2
L12 L21 0
S
I1
l

TRANSFORMER

Zum ersten Mal waren Transformatoren
R1
entworfen von russischen Elektrikern E1 N1
N 2E2
Technischer Techniker P.N. Jablotschkow
(1847-1894) und Physiker I.F. Usagin (1855-1919).
Das Funktionsprinzip von Transformatoren, die für verwendet werden
Wechselspannung erhöhen oder verringern
Strom, basiert auf dem Phänomen der gegenseitigen Induktion.
Lassen Sie die Primär- und Sekundärspulen (Wicklungen) mit N1 bzw. N2 Windungen auf einem geschlossenen Eisenkern montiert sein. Die Enden der ersten Wicklung
An die Quelle EDSE1 angeschlossen, entsteht darin ein Wechselstrom I 1, der praktisch einen magnetischen Wechselfluss im Transformatorkern erzeugt

vollständig im Eisenkern lokalisiert,
Das bedeutet, dass es die Windungen der Sekundärseite vollständig durchdringt
Wicklungen Eine Änderung dieses Flusses führt zum Auftreten einer gegenseitigen Induktions-EMK in der Sekundärwicklung.
und im primären EMF der Selbstinduktion.
Der Strom I 1 der Primärwicklung wird mithilfe des Ohmschen Gesetzes bestimmt, wobei R1 der Widerstand der Primärwicklung ist.
d N1
E1
I1 R1
dt
Der Spannungsabfall I1 R1 am Widerstand R1 in sich schnell ändernden Feldern ist im Vergleich zueinander gering
von EMF, und wir können davon ausgehen, dass:
D
E1 N1
dt

EMF der Gegeninduktion, die in der Sekundärwicklung entsteht:
d(N)
D
E2
N 2
dt
dt
Vergleich der Werte der gegenseitigen EMF E2 und der Selbstinduktion E1
2
wir bekommen:
N2
E2
E1
N1
E2 – EMF, die in der zweiten Wicklung entsteht, das „-“-Zeichen ist
zeigt an, dass die EMK in der ersten und zweiten Wicklung gegenphasig ist.
N2
– Übersetzungsverhältnis, zeigt Drehzahl N1
erst wenn die EMK in der Sekundärwicklung größer (kleiner) ist
als im Primärteil.

Unter Vernachlässigung der Energieverluste (ca. 2 %) und unter Anwendung des Energieerhaltungssatzes können wir davon ausgehen
E2 I 2 E1 I1
Somit:
N2
1
N1
E2
I1 N 2
E1 I 2 N1
– Aufwärtstransformator erhöht
Wechsel-EMF und reduzierender Strom (angewendet).
zur Übertragung von Strom über große Entfernungen)
N2
1 – Reduzierung des Abwärtstransformators
N1EMF und Verstärkungsstrom (wird beim Elektroschweißen verwendet, das einen hohen Strom bei niedriger Spannung erfordert).




























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Zusammenfassung zur Präsentation

Die Präsentation „Elektromagnetische Induktion“ beschreibt Faradays Erfahrung, die Entdeckung der elektromagnetischen Induktion und das ihr zugrunde liegende Gesetz, die Methode zur Gewinnung von Induktionsstrom usw. Die zweite Hälfte der Präsentation enthält eine Reihe von Aufgaben und Aufgaben, die den Schülern bei der Vorbereitung helfen Staatsexamen.

  • Faradays Experiment;
  • Magnetischer Fluss;
  • Faradaysches Gesetz der elektromagnetischen Induktion;
  • Lenz-Regel;
  • Induktionsstrom erhalten.

    Format

    pptx (Powerpoint)

    Anzahl der Folien

    Popova I.A.

    Publikum

    Wörter

    Abstrakt

    Gegenwärtig

    Zweck

    • Eine Unterrichtsstunde durch einen Lehrer leiten

      Um eine Test-/Verifizierungsarbeit durchzuführen

Folie 1

Folie 2

Ziel

Wiederholung der Grundbegriffe der Kinematik, Bewegungsarten, Graphen und Formeln der Kinematik gemäß dem GIA-Kodifikator und dem Plan für die Demonstrationsversion der Prüfungsarbeit.

Folie 3

Entdeckung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion

  • Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion wurde 1831 vom herausragenden englischen Physiker M. Faraday entdeckt. Es besteht im Auftreten eines elektrischen Stroms in einem geschlossenen Stromkreis, wenn sich der den Stromkreis durchdringende Magnetfluss im Laufe der Zeit ändert.
  • Faraday Michael (22.09.1791–25.08.1867)
  • Englischer Physiker und Chemiker.

  • Folie 4

    Faradays Experiment

  • Folie 5

    Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion

    Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion besteht im Auftreten eines elektrischen Stroms in einem geschlossenen Stromkreis, wenn sich der magnetische Fluss, der den Stromkreis durchdringt, im Laufe der Zeit ändert.

    Folie 6

    Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion

  • Folie 7

    Magnetischer Fluss

    • Der magnetische Fluss Φ durch die Fläche S des Kreises ist die Größe
    • Φ = B S cos α
    • wobei B die Größe des magnetischen Induktionsvektors ist,
    • α – Winkel zwischen dem Vektor und der Normalen zur Konturebene
    • Die SI-Einheit des magnetischen Flusses heißt Weber (Wb).

  • Folie 8

    Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion

  • Folie 9

    Faradaysches Gesetz der elektromagnetischen Induktion

    Lenzsche Regel:

    • Wenn sich der magnetische Fluss in einem leitenden Stromkreis ändert, entsteht eine induzierte EMK Eind, die der Änderungsrate des magnetischen Flusses durch die vom Stromkreis begrenzte Oberfläche entspricht, angegeben mit einem Minuszeichen:
    • In diesem Beispiel ein ind< 0. Индукционный ток Iинд течет навстречу выбранному положительному направлению обхода контура.

  • Folie 10

    Abhängigkeit des Induktionsstroms von der Änderungsrate des magnetischen Flusses

  • Folie 11

    Lenzsche Regel

    • Ich falle
    • II. Fall
    • Fall III
    • IV-Fall

  • Folie 12

    Änderung des magnetischen Flusses

    Eine Änderung des magnetischen Flusses, der einen geschlossenen Stromkreis durchdringt, kann aus zwei Gründen auftreten:

    • Durch die Bewegung des Stromkreises oder seiner Teile in einem zeitlich konstanten Magnetfeld ändert sich der magnetische Fluss.
    • Zeitliche Änderung des Magnetfeldes bei ruhendem Stromkreis.

  • Folie 13

    Erhalten von induziertem Strom

  • Folie 14

    Generator

  • Folie 15

    In einigen Fällen wird das Phänomen der elektromagnetischen Induktion beobachtet

    • Bewegung des Magneten relativ zur Spule (oder umgekehrt);
    • Bewegung der Spulen relativ zueinander;
    • Ändern der Stromstärke im Stromkreis der ersten Spule (mithilfe eines Rheostaten oder Schließen und Öffnen eines Schalters);
    • Drehung des Stromkreises in einem Magnetfeld;
    • Drehung des Magneten im Stromkreis.

  • Folie 16

    Betrachten wir die Aufgaben

    Eine Auswahl von Aufgaben zur Kinematik (aus den Aufgaben der Staatlichen Akademie der Künste 2008-2010)

  • Folie 17

    Aufgaben

    Wenn der Südpol des Magneten in die Spule eingeführt wird, registriert das Amperemeter das Auftreten eines Induktionsstroms. Was muss getan werden, um die Stärke des Induktionsstroms zu erhöhen?

    • Erhöhen Sie die Einführgeschwindigkeit des Magneten
    • Setzen Sie einen Magneten mit dem Nordpol in die Spule ein
    • Ändern Sie die Polarität des Amperemeter-Anschlusses
    • Nehmen Sie ein Amperemeter mit einem niedrigeren Teilungswert

  • Folie 18

    Die Spule ist mit einem Galvanometer verbunden. In welchem ​​der folgenden Fälle entsteht darin ein elektrischer Strom? A) Ein Elektromagnet wird in die Spule geschoben. B) Die Spule enthält einen Elektromagneten.

    1. Nur A.
    2. Nur B.
    3. In beiden Fällen.
    4. In keinem der oben genannten Fälle.

  • Folie 19

    Zwei identische Spulen A und B sind jeweils an ein eigenes Galvanometer angeschlossen. Ein Streifenmagnet wird in Spule A eingesetzt und derselbe Streifenmagnet wird aus Spule B entfernt. In welchen Spulen erkennt das Galvanometer den induzierten Strom?

    1. in keinem der
    2. in beiden Spulen
    3. nur in Spule A
    4. nur in Rolle

  • Folie 20

    Einmal fällt der Magnet mit dem Südpol nach unten durch einen stationären Metallring, beim zweiten Mal mit dem Nordpol nach unten. Ringstrom

    1. kommt in beiden Fällen vor

  • Folie 21

    Der Strom in der Spule ändert sich gemäß dem Diagramm in der Abbildung. In welchen Zeitabständen lässt sich in der Nähe des Spulenendes nicht nur ein magnetisches Feld, sondern auch ein elektrisches Feld nachweisen?

    1. Von 0 bis 2 s und von 5 bis 7 s.
    2. Nur von 0 bis 2 s.
    3. Nur von 2 bis 5 s.
    4. In allen angegebenen Zeitintervallen.

  • Folie 22

    Während der ersten zwei Sekunden wird ein Magnet in den Metallring gedrückt, während der nächsten zwei Sekunden bleibt der Magnet bewegungslos im Ring und während der nächsten zwei Sekunden wird er aus dem Ring entfernt. In welchen Zeitabständen fließt Strom in der Spule?

    1. 0–6 s
    2. 0–2 s und 4–6 s
    3. 2–4 Sek
    4. nur 0–2 s

  • Folie 23

    An einer dünnen langen Aufhängung ist ein Permanentmagnet in einen geschlossenen Aluminiumring eingelegt (siehe Abbildung). Das erste Mal – am Nordpol, das zweite Mal – am Südpol. Dabei

    1. In beiden Experimenten wird der Ring vom Magneten abgestoßen
    2. In beiden Experimenten wird der Ring vom Magneten angezogen
    3. Im ersten Experiment wird der Ring vom Magneten abgestoßen, im zweiten wird der Ring vom Magneten angezogen
    4. Im ersten Experiment wird der Ring vom Magneten angezogen, im zweiten wird der Ring vom Magneten abgestoßen

  • Folie 24

    Der Magnet wird wie in der Abbildung gezeigt vom Ring entfernt. Welcher Magnetpol ist dem Ring am nächsten?

    1. nördlich
    2. Süd-
    3. Negativ
    4. positiv

  • Folie 25

    Die Abbildung zeigt die Demonstration eines Experiments zur Verifizierung der Lenzschen Regel. Das Experiment wird mit einem massiven Ring durchgeführt, nicht mit einem geschnittenen, weil

    1. Der massive Ring besteht aus Stahl und der geschnittene Ring aus Aluminium
    2. In einem massiven Ring entsteht kein elektrisches Wirbelfeld, in einem geschnittenen Ring jedoch schon
    3. In einem massiven Ring tritt ein induzierter Strom auf, in einem geschnittenen Ring jedoch nicht.
    4. Eine induzierte EMK tritt in einem massiven Ring auf, nicht jedoch in einem geschnittenen Ring.

  • Folie 26

    Die Abbildung zeigt zwei Möglichkeiten, einen Rahmen in einem gleichmäßigen Magnetfeld zu drehen. Aktuell im Bild

    1. kommt in beiden Fällen vor
    2. kommt in keinem der Fälle vor
    3. kommt nur im ersten Fall vor
    4. kommt nur im zweiten Fall vor

  • Folie 27

    Die Abbildung zeigt den Moment eines Demonstrationsexperiments zur Überprüfung der Lenzschen Regel, in dem alle Objekte bewegungslos sind. Der Südpol des Magneten liegt innerhalb des massiven Metallrings, berührt diesen aber nicht. Der Kipphebel mit Metallringen kann sich frei um die vertikale Stütze drehen. Wenn sich der Magnet aus dem Ring bewegt, geschieht dies

    1. bleib still
    2. gegen den Uhrzeigersinn bewegen
    3. oszillieren
    4. Folge dem Magneten

  • Folie 28

    Literatur

    • http://site/

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    Abstrakt

    Physik Lehrer

    Belovo 2013

    Erläuterungen

    Literatur

    Peryshkin, A.V., Physik. 7. Klasse. Lehrbuch für weiterführende Schulen / A. V. Peryshkin. - M.: Bustard, 2009. – 198 S.

    Peryshkin, A.V., Physik. 8. Klasse. Lehrbuch für weiterführende Schulen / A. V. Peryshkin. - M.: Bustard, 2009. – 196 S.

    Städtische, haushaltsbezogene, nicht standardmäßige Bildungseinrichtung

    „Gymnasium Nr. 1 benannt nach Tasirov G.Kh. Stadt Belowo“

    Elektromagnetische Induktion. Faradays Experimente Vorbereitung auf das Staatsexamen.

    Methodenhandbuch (Präsentation)

    Physik Lehrer

    Belovo 2013

    Erläuterungen

    Methodisches Handbuch (Präsentation) „Elektromagnetische Induktion. Faradays Experimente. „Vorbereitung auf das Staatsexamen“ wurde entsprechend den Anforderungen des Staatsexamens (SFA) in Physik 2010 zusammengestellt und soll Abiturienten auf die Prüfung vorbereiten.

    Die Kürze und Klarheit der Präsentation ermöglicht eine schnelle und effiziente Wiederholung des behandelten Stoffes bei der Wiederholung eines Physikkurses in der 9. Klasse sowie die Verwendung von Beispielen von Demoversionen der Staatlichen Akademischen Prüfung in Physik aus den Jahren 2008-2010 zur Demonstration der Anwendung Grundgesetze und Formeln in Varianten von Prüfungsaufgaben der Stufen A und B.

    Das Handbuch kann auch für die Klassen 10 bis 11 verwendet werden, wenn relevante Themen wiederholt werden, was den Schülern als Leitfaden für eine Wahlprüfung in ihren Abschlussjahren dienen kann.

    Hinweis: Die Filmdatei überschreitet die maximale Upload-Größe auf dem Portal und wenn sie komprimiert wird, leidet die Wiedergabequalität. Um Videoclips auf Folien einzufügen (Empfehlungen sind in der Präsentation angegeben), laden Sie den Film von den auf den Folien angegebenen Adressen herunter und fügen Sie ihn an den angegebenen Stellen ein. Stellen Sie beim Einfügen „Beim Anzeigen von Folien automatisch abspielen“ ein und aktivieren Sie auf der Registerkarte „Optionen“ das Kontrollkästchen „Vollbild“.

    Literatur

    Zorin, N.I. GIA 2010. Physik. Trainingsaufgaben: 9. Klasse / N.I. Zorin. – M.: Eksmo, 2010. – 112 S. – (Staatliche (abschließende) Zertifizierung (in neuer Form).

    Kabardin, O.F. Physik. 9. Klasse: Sammlung Testaufgaben zur Vorbereitung auf die Abschlussprüfung für den Grundschulkurs / O.F. Kabardin. – M.: Bustard, 2008. – 219 S.;

    Peryshkin, A.V., Physik. 7. Klasse. Lehrbuch für weiterführende Schulen / A. V. Peryshkin. - M.: Bustard, 2009. – 198 S.

    Peryshkin, A.V., Physik. 8. Klasse. Lehrbuch für weiterführende Schulen / A. V. Peryshkin. - M.: Bustard, 2009. – 196 S.

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