Auto-induction magnétique. FEM d'auto-induction et inductance de circuit

Sur cette leçon nous découvrirons comment et par qui le phénomène d'auto-induction a été découvert, nous considérerons l'expérience avec laquelle nous démontrerons ce phénomène, nous déterminerons que l'auto-induction est cas particulier induction électromagnétique. A la fin de la leçon, nous introduirons une grandeur physique montrant la relation FEM auto-induite sur la taille et la forme du conducteur et sur 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. valeur maximale beaucoup plus lent que sans bobine.

Riz. 2. Schéma configuration expérimentale D.Henry

Sur la fig. 2 montré schéma électrique un dispositif expérimental sur la base duquel le phénomène d'auto-induction peut être démontré. Circuit électrique se compose de deux ampoules connectées en parallèle connectées via une clé à la source CC. 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.

Il y a une bobine conductrice de courant dans le circuit. Laissez le courant dans ce tour circuler dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Ensuite, le champ magnétique sera dirigé vers le haut (Fig. 6).

Ainsi, la bobine se retrouve dans son propre espace champ magnétique. À mesure que le courant augmente, la bobine se retrouvera dans l'espace d'un champ magnétique changeant. 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 d'induction. Selon la règle de Lenz, ce courant sera dirigé de telle manière que son champ magnétique empêche une modification du 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 conduit à l'apparition FEM induite et courant d'induction. 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 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 :

Remplacer dans cette expression formule d'induction du champ magnétique, on obtient :

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, ce qui dépend de paramètres géométriques 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.

Une personne est confrontée chaque jour au phénomène d’auto-induction. Chaque fois que nous allumons ou éteignons la lumière, nous fermons ou ouvrons ainsi le circuit, tout en stimulant courants induits. Parfois ces courants peuvent atteindre de tels grandes quantités qu'il y a une étincelle à l'intérieur de l'interrupteur que nous pouvons voir.

Références

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

Portail Internet Myshared.ru ().
Portail Internet Physics.ru ().
Portail Internet Festival.1september.ru ().

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 ?

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.

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

Sur la fig. 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 ?

Riz. 4. Fermeture à clé

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 d'induction. Selon la règle de Lenz, ce courant sera dirigé de telle manière que son champ magnétique empêche une modification du flux magnétique pénétrant dans le plan du circuit.

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.

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 :

L'unité d'inductance est Henry :

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

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.

Une personne est confrontée 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.

Références

Myakishev G.Ya. Physique : Manuel. pour la 11e année enseignement général établissements. - M. : Éducation, 2010.
Kassianov V.A. 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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Portail Internet Physics.ru ().
Portail Internet Festival.1september.ru ().

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 ?

Auto-induction

Chaque conducteur traversé par le courant électrique se trouve dans son propre champ magnétique.

Lorsque l'intensité du courant change dans le conducteur, le champ m change, c'est-à-dire le flux magnétique créé par ce courant change. Un changement de flux magnétique conduit à l'émergence d'un champ électrique vortex et une force électromotrice induite apparaît dans le circuit.

Ce phénomène est appelé auto-induction.

L'auto-induction est le phénomène d'apparition d'une force électromotrice induite dans un circuit électrique à la suite d'un changement dans l'intensité du courant.
La FEM résultante est appelée FEM auto-induite.

Manifestation du phénomène d'auto-induction

Fermeture du circuit

Lorsqu'un court-circuit se produit dans le circuit électrique, le courant augmente, ce qui provoque une augmentation du flux magnétique dans la bobine, un champ électrique de Foucault apparaît dirigé contre le courant, c'est-à-dire qu'une force électromotrice d'auto-induction apparaît dans la bobine, ce qui empêche l'augmentation du courant dans le circuit (le champ vortex inhibe les électrons).
En conséquence, L1 s'allume plus tard que L2.

Circuit ouvert

Lorsque le circuit électrique est ouvert, le courant diminue, une diminution du flux dans la bobine se produit et un champ électrique vortex apparaît, dirigé comme un courant (en essayant de maintenir la même intensité de courant), c'est-à-dire Une force électromotrice auto-induite apparaît dans la bobine, maintenant le courant dans le circuit.
En conséquence, L clignote vivement lorsqu'il est éteint.

En électrotechnique, le phénomène d'auto-induction se manifeste lorsqu'un circuit est fermé ( courant électrique augmente progressivement) et à l'ouverture du circuit (le courant électrique ne disparaît pas immédiatement).

INDUCTANCE

De quoi dépend la force électromotrice auto-induite ?

Le courant électrique crée son propre champ magnétique. Le flux magnétique à travers le circuit est proportionnel à l'induction du champ magnétique (Ф ~ B), l'induction est proportionnelle à l'intensité du courant dans le conducteur
(B ~ I), donc le flux magnétique est proportionnel à l'intensité du courant (Ф ~ I).
La force électromotrice d'auto-induction dépend du taux de variation du courant dans le circuit électrique, des propriétés du conducteur (taille et forme) et de la perméabilité magnétique relative du milieu dans lequel se trouve le conducteur.
Une grandeur physique montrant la dépendance de la force électromotrice d'auto-induction sur la taille et la forme du conducteur et sur l'environnement dans lequel se trouve le conducteur est appelée coefficient d'auto-induction ou inductance.

Inductance - grandeur physique, numériquement égal à fem auto-induction qui se produit dans un circuit lorsque le courant change de 1 ampère en 1 seconde.
L'inductance peut également être calculée à l'aide de la formule :

où Ф est le flux magnétique à travers le circuit, I est l'intensité du courant dans le circuit.

Unités SI d'inductance :

L'inductance de la bobine dépend :
le nombre de tours, la taille et la forme de la bobine et la perméabilité magnétique relative du milieu (éventuellement un noyau).

CEM D'AUTO-INDUCTION

La force électromotrice auto-inductive empêche le courant d'augmenter lorsque le circuit est allumé et le courant de diminuer lorsque le circuit est ouvert.

ÉNERGIE DU CHAMP MAGNÉTIQUE DU COURANT

Autour d'un conducteur porteur de courant, il existe un champ magnétique qui contient de l'énergie.
D'où ça vient ? La source de courant incluse dans le circuit électrique dispose d'une réserve d'énergie.
Au moment de fermer le circuit électrique, la source de courant dépense une partie de son énergie pour surmonter l'effet de la force électromotrice auto-inductive qui se produit. Cette partie de l’énergie, appelée énergie propre du courant, sert à la formation d’un champ magnétique.

L'énergie du champ magnétique est égale à l'énergie intrinsèque du courant.
L'auto-énergie du courant est numériquement égale au travail que la source de courant doit effectuer pour surmonter la force électromotrice d'auto-induction afin de créer un courant dans le circuit.

L'énergie du champ magnétique créé par le courant est directement proportionnelle au carré du courant.
Où va l’énergie du champ magnétique après l’arrêt du courant ? - se démarque (lorsque le circuit est ouvert avec suffisamment grande force le courant peut provoquer une étincelle ou un arc)

QUESTIONS POUR LE TEST

sur le thème "Induction électromagnétique"

1. Énumérez 6 façons d’obtenir un courant d’induction.
2. Le phénomène d'induction électromagnétique (définition).
3. La règle de Lenz.
4. Flux magnétique (définition, dessin, formule, grandeurs d'entrée, leurs unités de mesure).
5. La loi de l'induction électromagnétique (définition, formule).
6. Propriétés du champ électrique vortex.
7. FEM d'induction d'un conducteur se déplaçant dans un champ magnétique uniforme (raison de l'apparition, dessin, formule, grandeurs d'entrée, leurs unités de mesure).
8. Auto-induction (brève manifestation en génie électrique, définition).
9. CEM d'auto-induction (son action et sa formule).
10. Inductance (définition, formules, unités de mesure).
11. Énergie du champ magnétique du courant (la formule d'où vient l'énergie du champ magnétique du courant, où elle disparaît lorsque le courant s'arrête).

L'induction électromagnétique est la génération de courants électriques par des champs magnétiques qui changent avec le temps. La découverte de ce phénomène par Faraday et Henry a introduit une certaine symétrie dans le monde de l'électromagnétisme. Maxwell a réussi à rassembler des connaissances sur l'électricité et le magnétisme en une seule théorie. Ses recherches prédisaient l'existence ondes électromagnétiques avant observations expérimentales. Hertz a prouvé leur existence et a ouvert l’ère des télécommunications à l’humanité.

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Les expériences de Faraday

Lois de Faraday et Lenz

Les courants électriques créent des effets magnétiques. Est-il possible qu'un champ magnétique génère un champ électrique ? Faraday a découvert que les effets souhaités sont dus aux changements du champ magnétique au fil du temps.

Lorsqu'un conducteur est traversé par un flux magnétique alternatif, une force électromotrice y est induite, provoquant un courant électrique. Le système qui génère le courant peut être aimant permanent ou électro-aimant.

Le phénomène d'induction électromagnétique est régi par deux lois : Faraday et Lenz.

La loi de Lenz permet de caractériser la force électromotrice par rapport à sa direction.

Important! La direction de la force électromagnétique induite est telle que le courant qu'elle provoque a tendance à résister à la cause qui la crée.

Faraday a remarqué que l'intensité du courant induit augmente lorsque le nombre change plus rapidement lignes électriques, traversant le contour. Autrement dit, CEM électromagnétique l'induction dépend directement de la vitesse du flux magnétique en mouvement.

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FEM induite

La formule de la force électromotrice induite est définie comme :

E = - dФ/dt.

Le signe "-" montre comment la polarité de la force électromotrice induite est liée au signe du flux et à la vitesse changeante.

On obtient une formulation générale de la loi de l'induction électromagnétique, à partir de laquelle des expressions pour des cas particuliers peuvent être dérivées.

Mouvement d'un fil dans un champ magnétique

Lorsqu'un fil de longueur l se déplace dans une MF ayant une induction B, une force électromotrice sera induite à l'intérieur de lui, proportionnelle à sa vitesse linéaire v. Pour calculer la FEM, la formule est utilisée :

dans le cas d'un mouvement du conducteur perpendiculaire à la direction du champ magnétique :

E = - B x l x v ;

en cas de mouvement selon un angle α différent :

E = — B x l x v x sin α.

La force électromotrice et le courant induits seront dirigés dans la direction que nous trouvons en utilisant la règle main droite: placer votre main perpendiculairement aux lignes du champ magnétique et pointer pouce dans la direction du mouvement du conducteur, vous pouvez connaître la direction de la FEM grâce aux quatre doigts redressés restants.

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Déplacer le fil dans le MP

Bobine rotative

Le fonctionnement du générateur d'électricité est basé sur la rotation d'un circuit dans le MP comportant N tours.

La FEM est induite dans un circuit électrique chaque fois qu'un flux magnétique le traverse, conformément à la définition du flux magnétique Ф = B x S x cos α (induction magnétique multipliée par la surface traversée par la MF et le cosinus de l'angle, formé par un vecteur B et une droite perpendiculaire au plan S).

De la formule, il s'ensuit que F est sujet à des changements dans les cas suivants :

Changements d'intensité MF – vecteur B ;
la zone limitée par le contour varie ;
l'orientation entre eux, spécifiée par l'angle, change.

Dans les premières expériences de Faraday, les courants induits étaient obtenus en modifiant le champ magnétique B. Cependant, il est possible d'induire une force électromotrice sans déplacer l'aimant ni modifier le courant, mais simplement en faisant tourner la bobine autour de son axe dans le MF. DANS dans ce cas le flux magnétique change en raison du changement d'angle α. Lorsque la bobine tourne, elle traverse les lignes MF et une EMF se produit.

Si la bobine tourne uniformément, ce changement périodique entraîne changement périodique flux magnétique. Ou le nombre de lignes de champ MP traversées chaque seconde prend valeurs égalesà intervalles réguliers.

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Rotation du contour en MP

Important! La force électromotrice induite change avec l'orientation au fil du temps, du positif au négatif et vice versa. Représentation graphique EMF est une ligne sinusoïdale.

Pour la formule de la FEM d'induction électromagnétique, l'expression suivante est utilisée :

E = B x ω x S x N x sin ωt, où :

S – zone limitée par un tour ou un cadre ;
N – nombre de tours ;
ω – vitesse angulaire, avec lequel la bobine tourne ;
B – Intronisation parlementaire ;
angle α = ωt.

En pratique, les alternateurs comportent souvent une bobine qui reste immobile (le stator) tandis qu'un électro-aimant tourne autour d'elle (le rotor).

FEM auto-induite

Quand il passe à travers la bobine CA, il génère un MF alternatif, qui a un flux magnétique changeant qui induit une force électromotrice. Cet effet est appelé auto-induction.

Puisque le MF est proportionnel à l’intensité du courant, alors :

où L est l'inductance (H), déterminée par des grandeurs géométriques : le nombre de tours par unité de longueur et les dimensions de leur section.

Pour la force électromotrice induite, la formule prend la forme :

E = - L x dI/dt.

Intronisation mutuelle

Si deux bobines sont situées l'une à côté de l'autre, alors une force électromotrice d'induction mutuelle y est induite, en fonction de la géométrie des deux circuits et de leur orientation l'un par rapport à l'autre. À mesure que la séparation des circuits augmente, l'inductance mutuelle diminue à mesure que le flux magnétique les reliant diminue.

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Intronisation mutuelle

Qu'il y ait deux bobines. Un courant I1 circule dans le fil d'une bobine à N1 tours, créant un MF traversant la bobine à N2 tours. Alors:

Inductance mutuelle de la deuxième bobine par rapport à la première :

M21 = (N2 x F21)/I1 ;

Flux magnétique :

F21 = (M21/N2) x I1 ;

Trouvons la force électromotrice induite :

E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt ;

Une FEM est induite de manière identique dans la première bobine :

E1 = - M12 x dI2/dt ;

Important! La force électromotrice provoquée par l'induction mutuelle dans une bobine est toujours proportionnelle à la variation du courant électrique dans l'autre.

L'inductance mutuelle peut être considérée comme égale à :

M12 = M21 = M.

En conséquence, E1 = - M x dI2/dt et E2 = M x dI1/dt.

M = K √ (L1 x L2),

où K est le coefficient de couplage entre deux inductances.

Le phénomène d'induction mutuelle est utilisé dans les transformateurs - des appareils électriques qui permettent de modifier la valeur de la tension d'un courant électrique alternatif. L'appareil se compose de deux bobines enroulées autour d'un noyau. Le courant présent dans la première crée un MF changeant dans le circuit magnétique et un courant électrique dans l'autre bobine. Si le nombre de tours du premier enroulement est inférieur à celui de l'autre, la tension augmente et vice versa.

Un courant qui change d'amplitude crée toujours un champ magnétique changeant, qui, à son tour, induit toujours une force électromotrice. Avec tout changement du courant dans la bobine (ou en général dans le conducteur), une force électromotrice auto-inductive y est induite. Lorsqu'une force électromotrice est induite dans une bobine en raison d'une modification de son propre flux magnétique, l'ampleur de cette force électromotrice dépend du taux de variation du courant. Plus le taux de variation du courant est élevé, plus la force électromotrice d'auto-induction est grande. L'ampleur de la force électromagnétique d'auto-induction dépend également du nombre de tours de la bobine, de la densité de leur enroulement et de la taille de la bobine. Plus le diamètre de la bobine, le nombre de ses tours et la densité de l'enroulement sont grands, plus la force électromotrice d'auto-induction est grande. Cette dépendance de la force électromotrice d'auto-induction sur le taux de variation du courant dans la bobine, le nombre de ses tours et ses dimensions a grande valeur en génie électrique. La direction de la force électromotrice d'auto-induction est déterminée par la loi de Lenz. L'EMF d'auto-induction a toujours une direction dans laquelle elle empêche le changement du courant qui l'a provoqué.

La dispersion de la lumière (décomposition de la lumière) est un phénomène provoqué par la dépendance indicateur absolu réfraction d'une substance sur la fréquence (ou longueur d'onde) de la lumière (dispersion de fréquence), ou, la même chose, dépendance vitesse de phase la lumière dans une substance sur la longueur d'onde (ou la fréquence). Il a été découvert expérimentalement par Newton vers 1672, bien que théoriquement assez bien expliqué bien plus tard.

La dispersion spatiale est la dépendance du tenseur constante diélectrique environnement à partir du vecteur d’onde. Cette dépendance provoque un certain nombre de phénomènes appelés effets de polarisation spatiale.

L'un des plus exemples illustratifs dispersion - la décomposition de la lumière blanche lors du passage à travers un prisme (expérience de Newton). L'essence du phénomène de dispersion est la différence de vitesse de propagation des rayons lumineux de différentes longueurs d'onde dans substance transparente - environnement optique(alors que dans le vide la vitesse de la lumière est toujours la même, quelle que soit la longueur d'onde et donc la couleur). Généralement, plus la fréquence de l’onde lumineuse est élevée, plus plus d'indicateur plus la réfraction du milieu pour celui-ci et plus la vitesse des vagues dans le milieu est faible :

la lumière rouge a la vitesse de propagation maximale dans le milieu et le degré de réfraction est minimum,

par la lumière violet la vitesse de propagation dans le milieu est minime et le degré de réfraction est maximum.

La décomposition de la lumière blanche par un prisme en un spectre est connue depuis très longtemps. Cependant, personne n’était capable de comprendre ce phénomène avant Newton.

Les scientifiques impliqués dans l'optique s'intéressaient à la question de la nature de la couleur. L'opinion la plus répandue était que lumière blanche est simple. Les rayons colorés sont obtenus à la suite de certains changements. Il y avait diverses théories sur cette question sur laquelle nous ne nous attarderons pas.

En étudiant le phénomène de décomposition de la lumière blanche en un spectre, Newton est arrivé à la conclusion que la lumière blanche est une lumière complexe. C'est la somme de simples rayons colorés.

Newton a travaillé avec une configuration simple. Un petit trou avait été fait dans le volet de la fenêtre de la pièce sombre. Un faisceau étroit traversait ce trou soleil. En route faisceau lumineux Un prisme était placé, et derrière le prisme un écran. Sur l'écran, Newton a observé un spectre, c'est-à-dire une image allongée d'un trou rond, comme composé de plusieurs cercles colorés. Dans ce cas, les rayons violets avaient la plus grande déviation – à une extrémité du spectre – et la plus petite déviation – le rouge – à l’autre extrémité du spectre.

Mais cette expérience n’était pas encore une preuve concluante de la complexité de la lumière blanche et de l’existence de rayons simples. C'était bien connu, et on pouvait en conclure que, lorsqu'elle traverse un prisme, la lumière blanche ne se décompose pas en rayons simples, mais change, comme beaucoup le pensaient avant Newton.

Problème pour le ticket n°25

Déterminez l'énergie W du champ magnétique d'une bobine contenant N = 120 tours, si à une intensité de courant de i = 7,5 A, le flux magnétique vers l'extérieur est égal à Ф = 2,3 * 10^-3 Wb

Le flux magnétique pénétrant tous les N tours du solénoïde peut être calculé à l'aide de la formule Ф=B*S*N, mais selon la condition qui nous est donnée (en tenant compte du nombre de tours), alors l'énergie du champ magnétique champ de la bobine

W=Ф*i/2=2,3*10^-3*7,5/2=8,6*10^-3 J

Réponse 8,6*10^-3 J

1. Structure du noyau. Modèle atomique. Les expériences de Rutherford.

2. Transformateur. Appareil, principe de fonctionnement, application.

3. Lorsqu'une batterie composée de 20 condensateurs identiques d'une capacité de 4 μF chacun connectés en parallèle est déchargée, 10 J de chaleur sont libérés. Déterminez à quelle différence de potentiel les condensateurs ont été chargés.

Réponses au ticket n°26

1) Noyau atomique- partie centrale atome dans lequel est concentrée la majeure partie de sa masse (plus de 99,9%). Le noyau est chargé positivement ; la charge du noyau est déterminée par l'élément chimique auquel appartient l'atome. Tailles de noyau différents atomes composent plusieurs femtomètres, soit plus de 10 mille fois petites tailles l'atome lui-même.

La physique nucléaire étudie les noyaux atomiques.

Le noyau atomique est constitué de nucléons - des protons chargés positivement et des neutrons neutres, reliés les uns aux autres par forte interaction. Le proton et le neutron ont leur propre moment cinétique (spin) qui lui est égal et qui lui est lié. moment magnétique. Le seul atome qui ne contient pas de neutron dans le noyau est l'hydrogène léger (protium).

Le noyau atomique, considéré comme une classe de particules possédant un certain nombre les protons et les neutrons sont généralement appelés nucléide.

Un atome est une particule de matière de taille et de masse microscopiques, la plus petite partieélément chimique, qui est porteur de ses propriétés.

Un atome est constitué de noyau atomique et des électrons. Si le nombre de protons dans le noyau coïncide avec le nombre d'électrons, alors l'atome dans son ensemble s'avère électriquement neutre. Sinon, il y a du positif ou charge négative et s'appelle un ion. Dans certains cas, les atomes sont considérés uniquement comme des systèmes électriquement neutres, dans lesquels la charge du noyau est égale à la charge totale des électrons, les comparant ainsi aux ions chargés électriquement.

Le noyau, qui porte la quasi-totalité (plus de 99,9 %) de la masse de l’atome, est constitué de protons chargés positivement et de neutrons non chargés liés ensemble par la force forte. Les atomes sont classés selon le nombre de protons et de neutrons dans le noyau : le nombre de protons Z correspond à numéro de série atome dans tableau périodique Mendeleev et détermine son appartenance à certains élément chimique, et le nombre de neutrons N - à un isotope spécifique de cet élément. Le seul atome qui ne contient pas de neutrons dans le noyau est l'hydrogène léger (protium). Le nombre Z détermine également le total positif charge électrique(Ze) du noyau atomique et le nombre d’électrons dans un atome neutre, qui détermine sa taille.

Atomes différents types V différentes quantités reliés par des liaisons interatomiques forment des molécules.