Явление самоиндукции при замыкании и размыкании электрической цепи.

Для демонстрации явления самоиндукции при замыкании электрической цепи собирают электрическую цепь по схеме:

Л1, Л2 – низковольтные лампы L – магнитопровод универсального трансформатора с катушкой 120/220 В (лучше взять дроссельную катушку на 3600 витков) R – реостат на 50 – 100 Ом – источник тока ВС-24

Перед началом опыта проводят предварительную настройку, т.к. последовательно с лампой Л₁ включена катушка индуктивности L, обладающая некоторым активным сопротивлением, то для уравнивания токов, протекающих через лампы Л₁ и Л₂, последовательно с лампой Л₂ включен реостат. Настройка схемы заключается в том, что замкнув цепь питания, наблюдают за яркостями свечения обоих ламп. Перемещая ползунок реостата, добиваются равной яркости свечения ламп.

Демонстрируя явление самоиндукции при замыкании электрической цепи, замыкают ключ и обращают внимание учащихся на то, что лампа, включенная последовательно с катушкой индуктивности, загорается позже второй лампы.

Демонстрация получается надежно, если выполняются два условия:

1) обе лампы должны быть одинаковыми по потребляемому току и напряжению, на которое они рассчитаны. В противном случае опыт может дать обратный результат (Л₂ загорится позже).

2) выразительность демонстрации существенно зависит от индуктивности катушки в цепи. Задержка с загоранием лампы Л₁ будет тем больше, чем больше индуктивность катушки. Поэтому необходимо включить в цепь катушку с наибольшим числом витков, надев ее на магнитопровод.

Для демонстрации явления самоиндукции при размыкании электрической цепи собирают цепь по схеме:

Л – низковольтная лампа L – магнитопровод универсально трансформатора с катушкой 6/6 В – источник тока на 1,5 В.

При замкнутой цепи лампа слабо светится. При размыкании цепи лампа ярко вспыхивает.

На первый взгляд эта демонстрация будет проходить успешно, если (так же, как и в предыдущей демонстрации) взять катушку с большой индуктивностью. Действительно, ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности. Но катушка с большой индуктивностью имеет и самое большое активное сопротивление. Поэтому, чем больше будет индуктивность катушки, тем меньший ток будет протекать по цепи.

В условиях школьного физического кабинета наилучший результат получается с катушкой от универсального трансформатора, рассчитанного на 12 В. Для увеличения индуктивности катушку помещают в замкнутый магнитопровод.

Следует обратить внимание на рекомендуемый источник питания – 1,5 В (одна банка аккумулятора или сухой гальванический элемент). При таком напряжении лампа светится очень слабо.

Продумайте, что можно использовать, чтобы ученикам было видно свечение нити, не увеличивая напряжения питания. В противном случае при размыкании электрической цепи лампа вспыхивает так ярко, что может перегореть.

3. Магнитная защита

Чтобы выделить некоторый объём, свободный от магнитного поля, прибегают к магнитному экранированию. Оно основано на том, что железо, внесенное в магнитное поле, намагничивается. В результате сложения намагничивающего поля и поля, образованного намагниченным железом, можно получать ограниченные области пространства, совершенно свободные от магнитного поля. Для показа магнитной защиты полезно провести следующий опыт.

Сильный дугообразный магнит закрепляют вниз полюсами. Кусок стальной проволоки диаметром 2 мм (или кусочек пилки) подвязывают на двух нитях к крючку, стоящей на столе гири и подносят снизу к полюсам магнита. Магнит устанавливают на максимальной высоте, при которой проволока надежно удерживается притяжением магнита, слегка натягивая нить.

Затем в промежуток между проволокой и полюсами магнита поочередно вносят пластинки из стекла, дерева, алюминия, меди и показывают, что загораживание магнита этими пластинками нисколько не ослабляет его действия на проволоку. При внесении же пластинки из железа проволока немедленно падает.

---

Дата добавления: 2015-08-02