Quelle est la force électromotrice d’auto-induction dans le circuit ? Qu'est-ce que l'auto-induction

Relation entre les champs électriques et magnétiques

Les phénomènes électriques et magnétiques sont étudiés depuis longtemps, mais il n'est jamais venu à l'esprit de personne de relier d'une manière ou d'une autre ces études entre elles. Ce n’est qu’en 1820 qu’on découvrit qu’un conducteur porteur de courant agissait sur l’aiguille d’une boussole. Cette découverte appartenait au physicien danois Hans Christian Oersted. Par la suite, l'unité de mesure de l'intensité du champ magnétique dans le système GHS porte son nom : désignation russe E (Oersted), anglais - Oe. Il s'agit de l'intensité du champ magnétique dans le vide avec une induction de 1 Gauss.

Cette découverte suggérait qu'un champ magnétique pouvait être généré à partir d'un courant électrique. Mais en même temps, des réflexions ont également surgi sur la transformation inverse, à savoir comment obtenir un courant électrique à partir d'un champ magnétique. Après tout, de nombreux processus dans la nature sont réversibles : l’eau produit de la glace, qui peut être refondue pour devenir de l’eau.

Il a fallu vingt-deux ans pour étudier cette loi de la physique désormais évidente après la découverte d’Oersted. Le scientifique anglais Michael Faraday était impliqué dans la production d'électricité à partir d'un champ magnétique. Des conducteurs et des aimants de différentes formes et tailles ont été fabriqués et des options pour leur disposition relative ont été recherchées. Et ce n'est apparemment que par accident que le scientifique a découvert que pour obtenir une FEM aux extrémités du conducteur, un terme supplémentaire est nécessaire - le mouvement de l'aimant, c'est-à-dire Le champ magnétique doit être variable.

Désormais, cela ne surprend plus personne. C'est exactement ainsi que fonctionnent tous les générateurs électriques : tant qu'ils sont entraînés en rotation par quelque chose, de l'électricité est générée et l'ampoule brille. Ils se sont arrêtés, ont arrêté de tourner et la lumière s'est éteinte.

Induction électromagnétique

Ainsi, la CEM aux extrémités du conducteur ne se produit que s'il est déplacé d'une certaine manière dans un champ magnétique. Ou plus précisément, le champ magnétique doit nécessairement changer, être variable. Ce phénomène est appelé induction électromagnétique, en russe induction électromagnétique : dans ce cas on dit qu'une CEM est induite dans le conducteur. Si une charge est connectée à une telle source EMF, le courant circulera dans le circuit.

L'ampleur de la FEM induite dépend de plusieurs facteurs : la longueur du conducteur, l'induction du champ magnétique B et, dans une large mesure, la vitesse de déplacement du conducteur dans le champ magnétique. Plus le rotor du générateur tourne rapidement, plus la tension à sa sortie est élevée.

Remarque : l'induction électromagnétique (le phénomène d'apparition de CEM aux extrémités d'un conducteur dans un champ magnétique alternatif) ne doit pas être confondue avec l'induction magnétique - une grandeur physique vectorielle caractérisant le champ magnétique lui-même.

Induction

Cette méthode a été revue. Il suffit de déplacer le conducteur dans le champ magnétique d'un aimant permanent, ou inversement, pour déplacer (presque toujours par rotation) l'aimant à proximité du conducteur. Les deux options vous permettront certainement d'obtenir un champ magnétique alternatif. Dans ce cas, la méthode de production des champs électromagnétiques est appelée induction. C'est l'induction qui est utilisée pour produire des champs électromagnétiques dans divers générateurs. Dans les expériences de Faraday en 1831, un aimant se déplaçait progressivement à l'intérieur d'une bobine de fil.

Intronisation mutuelle

Ce nom suggère que deux chefs d'orchestre participent à ce phénomène. Un courant variable circule dans l’un d’eux, ce qui crée un champ magnétique alternatif autour d’eux. S'il y a un autre conducteur à proximité, une CEM alternative apparaît à ses extrémités.

Cette méthode de production de CEM est appelée induction mutuelle. C'est sur le principe de l'induction mutuelle que fonctionnent tous les transformateurs, seuls leurs conducteurs sont réalisés sous forme de bobines, et des noyaux en matériaux ferromagnétiques sont utilisés pour renforcer l'induction magnétique.

Si le courant dans le premier conducteur s'arrête (coupure de circuit) ou devient, même très fort, mais constant (aucun changement), alors aucune FEM ne sera obtenue aux extrémités du deuxième conducteur. C'est pourquoi les transformateurs fonctionnent uniquement en courant alternatif : si vous connectez une batterie galvanique à l'enroulement primaire, alors il n'y aura certainement aucune tension à la sortie de l'enroulement secondaire.

La FEM dans l'enroulement secondaire n'est induite que lorsque le champ magnétique change. De plus, plus le taux de changement, à savoir la vitesse, et non la valeur absolue, est élevé, plus la force électromotrice induite sera grande.

Auto-induction

Si vous retirez le deuxième conducteur, le champ magnétique du premier conducteur pénétrera non seulement dans l'espace environnant, mais également dans le conducteur lui-même. Ainsi, sous l'influence de son champ, une force électromotrice est induite dans le conducteur, appelée force électromotrice d'auto-induction.

Le phénomène d’auto-induction a été étudié par le scientifique russe Lenz en 1833. Sur la base de ces expériences, il a été possible de découvrir un modèle intéressant : la CEM d'auto-induction contrecarre et compense toujours le champ magnétique alternatif externe qui provoque cette CEM. Cette dépendance est appelée règle de Lenz (à ne pas confondre avec la loi Joule-Lenz).

Le signe moins dans la formule parle simplement de la réaction du CEM à l'auto-induction des causes qui l'ont donné naissance. Si la bobine est connectée à une source de courant continu, le courant augmentera assez lentement. Ceci est très visible lors du « test » de l'enroulement primaire d'un transformateur avec un ohmmètre à cadran : la vitesse de l'aiguille se déplaçant vers la division de l'échelle zéro est sensiblement inférieure à celle lors de la vérification des résistances.

Lorsque la bobine est déconnectée de la source de courant, la force électromotrice d'auto-induction provoque des étincelles dans les contacts du relais. Dans le cas où la bobine est commandée par un transistor, par exemple une bobine de relais, une diode lui est placée parallèlement dans le sens opposé par rapport à la source d'alimentation. Ceci est fait afin de protéger les éléments semi-conducteurs des effets de la force électromotrice d'auto-induction, qui peut être des dizaines, voire des centaines de fois, supérieure à la tension de la source d'alimentation.

Pour mener des expériences, Lenz a conçu un appareil intéressant. Deux anneaux en aluminium sont fixés aux extrémités du culbuteur en aluminium. Un anneau est solide, mais l'autre a une coupe. La bascule tournait librement sur l’aiguille.

Lorsqu'un aimant permanent était inséré dans un anneau solide, il « s'enfuyait » de l'aimant, et lorsque l'aimant était retiré, il se précipitait après lui. Les mêmes actions avec un anneau coupé n'ont provoqué aucun mouvement. Cela s'explique par le fait que dans un anneau solide, sous l'influence d'un champ magnétique alternatif, un courant apparaît qui crée un champ magnétique. Mais dans un anneau ouvert, il n’y a pas de courant, donc pas de champ magnétique.

Un détail important de cette expérience est que si un aimant est inséré dans l’anneau et reste immobile, alors aucune réaction de l’anneau en aluminium à la présence de l’aimant n’est observée. Cela confirme une fois de plus que la force électromotrice induite ne se produit que lorsque le champ magnétique change et que l'ampleur de la force électromotrice dépend du taux de changement. Dans ce cas, cela dépend simplement de la vitesse de déplacement de l’aimant.

La même chose peut être dite à propos de l'induction mutuelle et de l'auto-induction, seule la modification de l'intensité du champ magnétique, ou plutôt la vitesse de sa modification, dépend de la vitesse de variation du courant. Pour illustrer ce phénomène, l’exemple suivant peut être donné.

Laissez passer des courants importants à travers deux bobines identiques assez grandes : dans la première bobine 10A et dans la seconde jusqu'à 1000, et dans les deux bobines, les courants augmentent linéairement. Supposons qu'en une seconde le courant dans la première bobine soit passé de 10 à 15 A et dans la seconde de 1 000 à 1 001 A, ce qui a provoqué l'apparition d'une force électromotrice auto-induite dans les deux bobines.

Mais, malgré une valeur de courant aussi énorme dans la deuxième bobine, la force électromagnétique d'auto-induction sera plus grande dans la première, car là, le taux de variation du courant est de 5A/sec, et dans la seconde, il n'est que de 1A/sec. . Après tout, la force électromotrice d'auto-induction dépend du taux d'augmentation du courant (lecture du champ magnétique) et non de sa valeur absolue.

Inductance

Les propriétés magnétiques d'une bobine conductrice de courant dépendent du nombre de spires et des dimensions géométriques. Une augmentation significative du champ magnétique peut être obtenue en introduisant un noyau ferromagnétique dans la bobine. Les propriétés magnétiques de la bobine peuvent être jugées avec une précision suffisante par l'ampleur de la force électromotrice induite, l'induction mutuelle ou l'auto-induction. Tous ces phénomènes ont été évoqués ci-dessus.

La caractéristique de la bobine qui en parle est appelée coefficient d'inductance (auto-inductance) ou simplement inductance. Dans les formules, l'inductance est désignée par la lettre L, et dans les diagrammes, les inductances sont désignées par la même lettre.

L'unité d'inductance est Henry (H). Une bobine a une inductance de 1H, dans laquelle, lorsque le courant change de 1A par seconde, une force électromotrice de 1V est générée. Cette valeur est assez grande : les enroulements du réseau de transformateurs assez puissants ont une inductance d'un ou plusieurs Gn.

Par conséquent, des valeurs d'ordre inférieur sont souvent utilisées, à savoir milli et micro Henry (mH et μH). De telles bobines sont utilisées dans les circuits électroniques. L'une des applications des bobines concerne les circuits oscillants dans les appareils radio.

Les bobines sont également utilisées comme selfs dont le but principal est de faire passer le courant continu sans perte tout en affaiblissant le courant alternatif (filtres). En règle générale, plus la fréquence de fonctionnement est élevée, moins les bobines nécessitent d'inductance.

Réactance inductive

Si l'on prend un transformateur secteur suffisamment puissant et la résistance de l'enroulement primaire, il s'avère qu'elle n'est que de quelques ohms, et même proche de zéro. Il s'avère que le courant traversant un tel enroulement sera très important, et tendra même vers l'infini. Il semble qu’un court-circuit soit tout simplement inévitable ! Alors pourquoi n'est-il pas là ?

L'une des principales propriétés des bobines d'inductance est la réactance inductive, qui dépend de l'inductance et de la fréquence du courant alternatif fourni à la bobine.

Il est facile de voir qu'avec l'augmentation de la fréquence et de l'inductance, la réactance inductive augmente et qu'en courant continu, elle devient généralement nulle. Par conséquent, lors de la mesure de la résistance des bobines avec un multimètre, seule la résistance active du fil est mesurée.

La conception des inducteurs est très diversifiée et dépend des fréquences auxquelles la bobine fonctionne. Par exemple, pour fonctionner dans la gamme décimétrique des ondes radio, des bobines de circuits imprimés sont souvent utilisées. Pour la production de masse, cette méthode est très pratique.

L'inductance de la bobine dépend de ses dimensions géométriques, de son noyau, du nombre de couches et de sa forme. Actuellement, un nombre suffisant d'inductances standards similaires aux résistances conventionnelles avec conducteurs sont produites. Ces bobines sont marquées d'anneaux colorés. Il existe également des bobines à montage en surface utilisées comme selfs. L'inductance de ces bobines est de plusieurs millihenrys.

Ce phénomène est appelé auto-induction. (Le concept est lié au concept d'induction mutuelle, en étant pour ainsi dire un cas particulier).

La direction de la FEM d'auto-induction s'avère toujours telle que lorsque le courant dans le circuit augmente, la FEM d'auto-induction empêche cette augmentation (dirigée contre le courant), et lorsque le courant diminue, elle diminue (co-dirigée avec le courant). Cette propriété de la force électromotrice d'auto-induction est similaire à la force d'inertie.

L'ampleur de la force électromagnétique d'auto-induction est proportionnelle au taux de variation du courant :

Le facteur de proportionnalité s’appelle coefficient d'auto-induction ou inductance circuit (bobine).

Courant d'auto-induction et sinusoïdal

Dans le cas d'une dépendance sinusoïdale du courant circulant dans la bobine en fonction du temps, la force électromotrice auto-inductive dans la bobine est en retard sur le courant en phase de (c'est-à-dire 90°), et l'amplitude de cette force électromotrice est proportionnelle à la amplitude du courant, fréquence et inductance (). Après tout, le taux de variation d’une fonction est sa dérivée première, a.

Calculer des circuits plus ou moins complexes contenant des éléments inductifs, c'est-à-dire des spires, des bobines, etc. des dispositifs dans lesquels on observe une auto-induction (notamment ceux complètement linéaires, c'est-à-dire ne contenant pas d'éléments non linéaires), dans le cas de courants sinusoïdaux et tensions, la méthode des impédances complexes est utilisée ou, dans des cas plus simples, une option moins puissante, mais plus visuelle est la méthode du diagramme vectoriel.

Notez que tout ce qui est décrit s'applique non seulement directement aux courants et tensions sinusoïdaux, mais aussi pratiquement à ceux qui sont arbitraires, puisque ces derniers peuvent presque toujours être développés en une série de Fourier ou une intégrale et ainsi réduits à une sinusoïdale.

En lien plus ou moins direct avec cela, on peut citer l'utilisation du phénomène d'auto-induction (et, par conséquent, des inducteurs) dans une variété de circuits oscillants, filtres, lignes à retard et autres circuits électroniques et électriques divers.

Auto-inductance et surintensité

En raison du phénomène d'auto-induction dans un circuit électrique avec une source EMF, lorsque le circuit est fermé, le courant ne s'établit pas instantanément, mais après un certain temps. Des processus similaires se produisent lorsque le circuit s'ouvre et (avec une ouverture brusque) la valeur de la FEM d'auto-induction à ce moment peut dépasser considérablement la FEM source.

Le plus souvent, dans la vie quotidienne, il est utilisé dans les bobines d'allumage des voitures. La tension d'allumage typique avec une tension de batterie de 12 V est de 7 à 25 kV. Cependant, l'excès de FEM dans le circuit de sortie par rapport à la FEM de la batterie est ici provoqué non seulement par une forte interruption du courant, mais également par le rapport de transformation, car le plus souvent ce n'est pas une simple bobine d'inductance qui est utilisée. , mais une bobine de transformateur dont l'enroulement secondaire a généralement plusieurs fois le nombre de spires (c'est-à-dire que dans la plupart des cas, le circuit est un peu plus complexe que celui dont le fonctionnement pourrait être entièrement expliqué par l'auto-induction ; cependant, la physique de son fonctionnement dans cette version coïncide en partie avec la physique du fonctionnement d'un circuit à simple bobine).

Ce phénomène est également utilisé pour allumer des lampes fluorescentes dans un circuit traditionnel standard (on parle ici spécifiquement d'un circuit avec une simple inductance - une self).

De plus, il faut toujours tenir compte lors de l'ouverture des contacts, si le courant traverse la charge avec une inductance notable : le saut de FEM qui en résulte peut conduire à une rupture de l'espace entre les contacts et/ou à d'autres effets indésirables, à supprimer dans ce cas. Dans ce cas, il est généralement nécessaire de prendre diverses mesures spéciales.

Remarques

Liens

À propos de l’auto-induction et de l’induction mutuelle de « l’École des électriciens »

Fondation Wikimédia.

2010.
Bourdon, Robert Grégoire

Juan Emar

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Dictionnaire d'orthographe-ouvrage de référence- excitation de la force électromotrice d'induction (fem) dans un circuit électrique lorsque le courant électrique dans ce circuit change ; un cas particulier d'induction électromagnétique. La force électromotrice de l'auto-induction est directement proportionnelle au taux de variation du courant ;... ... Grand dictionnaire encyclopédique

Dictionnaire d'orthographe-ouvrage de référence- AUTO-INDUCTION, auto-induction, féminine. (physique). 1. unités uniquement Phénomène selon lequel, lorsque le courant change dans un conducteur, une force électromotrice y apparaît, empêchant ce changement. Bobine d'auto-induction. 2. Un appareil avec... ... Dictionnaire explicatif d'Ouchakov

Dictionnaire d'orthographe-ouvrage de référence- (Auto-induction) 1. Un appareil à réactance inductive. 2. Le phénomène selon lequel lorsqu'un courant électrique change d'amplitude et de direction dans un conducteur, une force électromotrice y apparaît, empêchant cela... ... Dictionnaire marin

Dictionnaire d'orthographe-ouvrage de référence- induction de force électromotrice dans les fils, ainsi que dans les enroulements électriques. machines, transformateurs, appareils et instruments lorsque l’ampleur ou la direction de l’électricité qui les traverse change. actuel. Le courant circulant à travers les fils et les enroulements crée autour d'eux... ... Dictionnaire technique ferroviaire

Auto-induction- induction électromagnétique provoquée par une modification du flux magnétique imbriqué dans le circuit, provoquée par le courant électrique dans ce circuit... Source : GÉNIE ÉLECTRIQUE. TERMES ET DÉFINITIONS DES CONCEPTS DE BASE. GOST R 52002 2003 (approuvé... ... Terminologie officielle

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Dictionnaire d'orthographe-ouvrage de référence- un cas particulier d'induction électromagnétique (voir (2)), consistant en l'apparition d'une force électromotrice induite (induite) dans un circuit et provoquée par des changements dans le temps du champ magnétique créé par un courant changeant circulant dans le même circuit. .. ... Grande encyclopédie polytechnique

Livres

Ensemble de tableaux. La physique. Électrodynamique (10 tableaux), . Album pédagogique de 10 feuilles.

Courant électrique, intensité du courant. Résistance. Loi d'Ohm pour une section d'un circuit. Dépendance de la résistance du conducteur à la température. Connexion des fils. CEM. La loi d'Ohm…

Dans cette leçon, nous apprendrons comment et par qui le phénomène d'auto-induction a été découvert, considérerons l'expérience avec laquelle nous démontrerons ce phénomène et déterminerons que l'auto-induction est un cas particulier d'induction électromagnétique. À la fin de la leçon, nous introduirons une grandeur physique montrant la dépendance de la force électromotrice auto-inductive de la taille et de la forme du conducteur et de l'environnement dans lequel se trouve le conducteur, c'est-à-dire l'inductance.

Henry a inventé des bobines plates en bandes de cuivre, à l'aide desquelles il a obtenu des effets de puissance plus prononcés qu'avec des solénoïdes filaires. Le scientifique a remarqué que lorsqu'il y a une bobine puissante dans le circuit, le courant dans ce circuit atteint sa valeur maximale beaucoup plus lentement que sans bobine.

Riz. 2. Schéma du dispositif expérimental de D. Henry

En figue. La figure 2 montre un schéma électrique du dispositif expérimental, sur la base duquel le phénomène d'auto-induction peut être démontré. Un circuit électrique se compose de deux ampoules connectées en parallèle, connectées via un interrupteur à une source de courant continu. Une bobine est connectée en série avec l'une des ampoules. Après avoir fermé le circuit, on constate que l'ampoule connectée en série avec la bobine s'allume plus lentement que la deuxième ampoule (Fig. 3).

Riz. 3. Incandescence différente des ampoules au moment où le circuit est allumé

Lorsque la source est éteinte, l'ampoule connectée en série avec la bobine s'éteint plus lentement que la deuxième ampoule.

Pourquoi les lumières ne s'éteignent-elles pas en même temps ?

Lorsque l'interrupteur est fermé (Fig. 4), en raison de l'apparition d'une force électromotrice d'auto-induction, le courant dans l'ampoule avec la bobine augmente plus lentement, de sorte que cette ampoule s'allume plus lentement.

Riz. 4. Fermeture à clé

Lorsque l'interrupteur est ouvert (Fig. 5), la force électromotrice auto-inductive qui en résulte empêche le courant de diminuer. Le courant continue donc de circuler pendant un certain temps. Pour que le courant existe, un circuit fermé est nécessaire. Il existe un tel circuit dans le circuit, il contient les deux ampoules. Par conséquent, lorsque le circuit est ouvert, les ampoules doivent briller de la même manière pendant un certain temps, et le retard observé peut être dû à d'autres raisons.

Riz. 5. Ouverture de la clé

Considérons les processus qui se produisent dans ce circuit lorsque la clé est fermée et ouverte.

1. Fermeture à clé.

Ainsi, la bobine se retrouve dans l’espace de son propre champ magnétique. À mesure que le courant augmente, la bobine se retrouvera dans l'espace d'un champ magnétique changeant de son propre courant. Si le courant augmente, alors le flux magnétique créé par ce courant augmente également. Comme on le sait, avec une augmentation du flux magnétique pénétrant dans le plan du circuit, une force d'induction électromotrice apparaît dans ce circuit et, par conséquent, un courant induit. Selon la règle de Lenz, ce courant sera dirigé de manière à empêcher son champ magnétique de modifier le flux magnétique pénétrant dans le plan du circuit.

Autrement dit, pour celui considéré sur la Fig. 6 tours, le courant d'induction doit être dirigé dans le sens des aiguilles d'une montre (Fig. 7), évitant ainsi l'augmentation du courant propre au tour. Par conséquent, lorsque la clé est fermée, le courant dans le circuit n'augmente pas instantanément du fait qu'un courant d'induction de freinage apparaît dans ce circuit, dirigé en sens inverse.

2. Ouverture de la clé

Lorsque l'interrupteur est ouvert, le courant dans le circuit diminue, ce qui entraîne une diminution du flux magnétique à travers le plan de la bobine. Une diminution du flux magnétique entraîne l'apparition d'une force électromotrice induite et d'un courant induit. Dans ce cas, le courant induit est dirigé dans le même sens que le courant propre à la bobine. Cela conduit à une diminution plus lente du courant intrinsèque.

Conclusion: lorsque le courant dans un conducteur change, une induction électromagnétique se produit dans le même conducteur, qui génère un courant induit dirigé de manière à empêcher toute modification de son propre courant dans le conducteur (Fig. 8). C’est l’essence du phénomène d’auto-induction. L'auto-induction est un cas particulier d'induction électromagnétique.

Riz. 8. Le moment de la mise sous et hors tension du circuit

Formule pour trouver l'induction magnétique d'un conducteur droit avec courant :

où est l'induction magnétique ; - constante magnétique ; - la force actuelle ; - distance du conducteur au point.

Le flux d'induction magnétique à travers la zone est égal à :

où est la surface pénétrée par le flux magnétique.

Ainsi, le flux d’induction magnétique est proportionnel à l’intensité du courant dans le conducteur.

Pour une bobine dont est le nombre de tours et la longueur, l'induction du champ magnétique est déterminée par la relation suivante :

Flux magnétique créé par une bobine avec le nombre de tours N, est égal à:

En substituant la formule de l'induction du champ magnétique dans cette expression, nous obtenons :

Le rapport entre le nombre de tours et la longueur de la bobine est indiqué par le nombre :

On obtient l'expression finale du flux magnétique :

De la relation qui en résulte, il ressort clairement que la valeur du flux dépend de la valeur du courant et de la géométrie de la bobine (rayon, longueur, nombre de tours). Une valeur égale à est appelée inductance :

L'unité d'inductance est Henry :

Par conséquent, le flux d’induction magnétique provoqué par le courant dans la bobine est égal à :

En tenant compte de la formule de la force électromotrice induite, nous constatons que la force électromotrice d'auto-induction est égale au produit du taux de variation du courant et de l'inductance, pris avec le signe « - » :

Auto-induction- c'est le phénomène d'apparition d'une induction électromagnétique dans un conducteur lorsque l'intensité du courant circulant dans ce conducteur change.

Force électromotrice d'auto-induction est directement proportionnel au taux de variation du courant circulant dans le conducteur, pris avec un signe moins. Le facteur de proportionnalité s’appelle inductance, qui dépend des paramètres géométriques du conducteur.

Un conducteur a une inductance égale à 1 H si, à un taux de variation du courant dans le conducteur égal à 1 A par seconde, une force électromotrice auto-inductive égale à 1 V apparaît dans ce conducteur.

Les gens sont confrontés chaque jour au phénomène d’auto-induction. Chaque fois que nous allumons ou éteignons la lumière, nous fermons ou ouvrons ainsi le circuit, excitant ainsi les courants d'induction. Parfois, ces courants peuvent atteindre des valeurs si élevées qu'une étincelle jaillit à l'intérieur de l'interrupteur, ce que nous pouvons voir.

Bibliographie

Myakishev G.Ya. Physique : Manuel. pour la 11e année enseignement général établissements. - M. : Éducation, 2010.
Kassianov V.A. La physique. 11e année : Éducative. pour l'enseignement général établissements. - M. : Outarde, 2005.
Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Physique 11. - M. : Mnémosyne.

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Devoirs

Questions à la fin du paragraphe 15 (p. 45) - Myakishev G.Ya. Physique 11 (voir liste des lectures recommandées)
L'inductance de quel conducteur est 1 Henry ?

§ 46. Magnitude et direction de e. d.s. auto-induction

La quantité d'e générée dans la bobine. d.s. l'auto-induction est directement proportionnelle à son inductance et dépend du taux de variation du flux magnétique.
Si dans un circuit avec inductance Lgn, le courant change en peu de temps Δ t secà une petite valeur Δ je un, alors e se produit dans une telle chaîne. d.s. auto-induction e s, mesuré en volts.

Le signe moins dans cette formule indique que e. d.s. l'auto-induction neutralise le changement de courant.

Exemple. Dans une bobine avec inductance L = 5 gn, circule un courant électrique dont l'intensité change en 2 seconde le 10 UN. Calculez ce que e. d.s. l'auto-induction se produit dans la bobine.
Solution .

Le scientifique russe E. H. Lenz a prouvé que e. d.s. induction, y compris e. d.s. l'auto-induction est toujours dirigée de telle manière qu'elle contrecarre la cause qui la provoque. Cette définition s'appelle La règle de Lenz.
Si lors de la fermeture du circuit e. d.s. la batterie est orientée comme indiqué par la flèche sur la Fig. 45, a, puis e. d.s. l'auto-induction, selon la règle de Lenz, aura à ce moment la direction opposée (indiquée par une double flèche), empêchant le courant d'augmenter. Au moment de l'ouverture du circuit (Fig. 45, b), au contraire, e. d.s. l'auto-induction aura une direction coïncidant avec e. d.s. batteries, empêchant le courant de diminuer.

Par conséquent, au moment de fermer un circuit avec inductance, e. d.s. aux bornes du circuit diminue du montant du e résultant. d.s. auto-induction.
Désignation de la tension de la source de courant U, la valeur de e. d.s. auto-induction e s, et la tension résultante U p, on obtient :

U p = U - e Avec. (45)

Au moment de l'ouverture du circuit, la tension résultante augmente :

U p = U + e Avec. (46)

E.m.f. l'auto-induction dans les circuits électriques peut être plusieurs fois supérieure à la tension de la source de courant. À cet égard, lorsque des circuits à inductance élevée sont ouverts, une rupture de l'entrefer entre les contacts des interrupteurs et des interrupteurs se produit et une étincelle ou un arc se forme, à partir de laquelle les contacts brûlent et fondent partiellement. De plus, e. d.s. l'auto-induction peut briser l'isolation des fils de la bobine.
Pour observer l’apparition de e. d.s. et le courant d'auto-induction au moment de l'ouverture du circuit, nous réaliserons l'expérience suivante (Fig. 46).

Lorsque le circuit est fermé, le courant au point UN se ramifie. Une partie passera le long des spires de la bobine dans la lampe L 1 et l'autre partie - à travers le rhéostat dans la lampe L 2. En même temps, la lampe L 2 clignotera instantanément pendant que le filament de la lampe L 1 chauffera progressivement. Lorsque le circuit s'ouvre, la lampe L 2 s'éteindra immédiatement et la lampe L 1 clignotera vivement pendant un moment puis s'éteindra. Le phénomène observé est dû au fait que lorsque le circuit est fermé, le champ magnétique créé autour de la bobine L, franchit « ses propres tours » et excite e. d.s. et courant d'auto-induction, qui empêche le passage du courant principal. Pour cette raison, le filament de la lampe L 1 s'allume lorsque le circuit se ferme plus lentement que le filament de la lampe L 2. Lorsque le circuit est ouvert, une onde électronique est également créée dans la bobine. d.s. et courant d'auto-induction, mais dans ce cas la direction de e. d.s. l'auto-induction coïncide avec la direction du courant principal. C'est la raison pour laquelle le filament de la lampe L 1 clignote vivement pendant un instant et s'éteint plus tard que la lampe L 2, dans le circuit duquel la bobine n'est pas incluse.