Явище самоіндукції

Я вище самоіндукції полягає в появі ЕРС індукції в самому провіднику при зраді ¬ нии струму в ньому. Прикладом явища самоіндукції є досвід з двома лампочками, підключеними паралельно через ключ до джерела струму, одна з яких підключається через котушку. При

замиканні ключа лампочка 2, включена через ка ¬ тушку, загоряється пізніше лампочки 1. Це відбувалося ¬ ​​дит тому, що після замикання ключа струм досягається ¬ ет максимального значення не відразу, магнітне поле наростаючого струму породить в котушці індукційні ¬ ву ЕРС, яка відповідно до правила Ленца буде заважати наростання струму.

Індуктивність.Взаємоіндукція.Трансформатор.

Індуктивність — фізична величина, що характеризує здатність провідника нагромаджувати енергію магнітного поля, коли в ньому протікає електричний струм.

Позначається здебільшого латинською літерою L, в системі СІ вимірюється в Генрі.

Дорівнює відношенню магнітного потоку Φ через контур, визначений електричним колом, до величини струму І в колі , тобто

.

Енергія магнітного поля, створеного електричним струмом у колі, визначається формулою

.

Індуктивність залежить від форми контура.

У випадку кількох контурів зі струмом, як, наприклад, у випадку трансформатора, струм у кожному з кіл впливає на потік магнітного поля через інші контури.

.

Коефіцієнти   називаються коефіцієнтами індукції. Діагональні елементи   суть індуктивності i-тих контурів, а недіагональні елементи  , де   мають назву коефіцієнтів взаємної індукції. Коефіцієнти взаємної індукції симетричні відносно перестановки індексів

.

Це твердження носить назву теореми взаємності.

Індуктивний метод — засіб дослідження, при якому від спостереження окремих фактів і явищ переходять до встановлення загальних правил і законів.

Індуктивний зв'язок — зв'язок між електричними колами змінного струму, що виникає при взаємодії їхніх магнітних полів.

Індуктивна логіка — розділ логіки, що вивчає логічні процеси пе-реходу від знання про одиничне й окреме до знання про загальне.

Взаємоіндукції (взаємна індукція) - виникнення електрорушійної сили (ЕРС) в одному провіднику внаслідок зміни сили струму в іншому провіднику або внаслідок зміни взаємного розташування провідників. Взаємоіндукції - окремий випадок більш загального явища - електромагнітної індукції. При зміні струму в одному з провідників або при зміні взаємного розташування провідників відбувається зміна магнітного потоку через (уявну) поверхня ", натягнуту" на контур другого, створеного магнітним полем, породженим струмом в першому провіднику, що за законом електромагнітної індукції викликає виникнення ЕРС у другому провіднику. Якщо другий провідник замкнутий, то під дією ЕРС взаємоіндукції в ньому утворюється індукований струм. І навпаки, зміна струму в другій ланцюга викличе появу ЕРС у першій. Напрямок струму, що виник при взаємоіндукції, визначається за правилом Ленца. Правило вказує на те, що зміна струму в одного ланцюга (котушці), зустрічає протидію з боку іншої ланцюга (котушки).Чим більша частина магнітного поля першої ланцюга пронизує другий ланцюг, тим сильніше взаємоіндукції між ланцюгами. З кількісного боку явище взаємоіндукції характеризується взаємної індуктивністю (коефіцієнтом взаємоіндукції, коефіцієнтом зв'язку). Для зміни величини індуктивного зв'язку між ланцюгами, котушки роблять рухливими. Прилади, службовці для зміни взаємоіндукції між ланцюгами, називаються варіометрами зв'язку.Явище взаємоіндукції широко використовується для передачі енергії з одного електричного кола в іншу, для перетворення напруги з допомогою трансформатора.

Трансформатор - електрична машина, що складається з набору індуктивно пов'язаних обмоток на якомусь магнітопроводі або без нього і призначений для перетворення за допомогою електромагнітної індукції однієї або декількох систем змінного струму в одну або декілька інших систем змінного струму без зміни частоти систем (системи) змінного струму [1]. Трансформатор здійснює перетворення напруги змінного струму та / або гальванічну розв'язку в самих різних областях застосування - електроенергетиці, електроніці і радіотехніці. Конструктивно трансформатор може складатися з однієї (автотрансформатор) або декількох ізольованих дротяних, або стрічкових обмоток (котушок), охоплюються загальним магнітним потоком, намотаних, як правило, на магнітопровід (сердечник) з феромагнітного магніто-м'якого матеріалу.

Рівняння лінійного трансформатора.Нехай i1, i2 - миттєві значення струму в первинної та вторинної обмотці відповідно, u1 - миттєве напруга на первинній обмотці, RH - опір навантаження.Тоді

Тут L1, R1, індуктивність та активний опір первинної обмотки, L2, R2, те ж саме для вторинної обмотки, L12-взаємна індуктивність обмоток. Якщо магнітний потік первинної обмотки повністю пронизує вторинну, тобто якщо відсутня поле розсіювання, то . Індуктивності обмоток у першому наближенні пропорційні квадрату кількості витків в них.Ми отримали систему лінійних диференціальних рівнянь для струмів в обмотках. Можна перетворити ці диференціальні рівняння в звичайні алгебраїчні, якщо скористатися методом комплексних амплітуд.Для цього розглянемо відгук системи на синусоїдальний сигнал u₁=U₁ e^{-jω t}де F - частота сигналу, у - уявна одиниця). Тоді  i₁=I₁ e^{-jω t} електронною jω скорочуючи експоненціальні множники U₁=-jωL₁ I₁ -jωL₁₂ I₂+I₁ R₁-jωL₂ I₂ -jω L₁₂ I₁+I₂ R₂ =-I₂ Z_н

Метод комплексних амплітуд дозволяє досліджувати не тільки чисто активну, а й довільну навантаження, при цьому досить замінити опір навантаження Rн її імпедансом Zн. З отриманих лінійних рівнянь можна легко виразити струм через навантаження, скориставшись законом Ома-напруга на навантаженні.

U₁=-jωL₁ I₁ -jωL₁₂ I₂+I₁ R₁

-jωL₂ I₂ -jω L₁₂ I₁+I₂ R₂ =-I₂ Z_н

Трансформатор Тесли - пристрій для отримання високої напруги. Паралельно до джерела струму увімкнено конденсатор невеликої ємності, який розрахований на високу напругу (декілька кіловольт). Після конденсатора послідовно увімкнений іскровий проміжок (розірваний дріт). Потім паралельно - котушка № 1. Котушка № 1 з`єднана індуктивно з котушкою № 2 без осердя. Один кінець котушки № 2 заземлений, на кінці іншого розташований тороїд, з якого під час роботи «вискакують» стримери - потоки іонізованого газу (повітря).

Якщо до такого трансформатора під'єднана напруга, то конденсатор починає заряджатися. Зарядившсь до напруги пробою, через іскровий проміжок проходить струм, колозамикається, утворюється LC-система (система з ємністю та індуктивністю). В котушці № 2 з'являється індуктивний струм. В котушці № 1 явище самоіндукції не спостерігається, оскільки коли знижується напруга (а відповідно і сила струму), через іскровий проміжок струм не йде і через згасаюче магнітне поле в котушці № 2 з'являється струм. Якщо дві системи котушок і конденсатора налагоджені в резонанс, тоді досягається найвища напруга

ДОСЛІДИ РЕЗЕРФОРДА, МІЛЛІКЕНА

Одночасно з моделлю Томсона японський фізик Хантаро Нагаока розробив іншу модель, з умовною назвою «сатурніанський атом». У ній припускалось, що електрони по спільній орбіті (як по «кільцю Сатурна») рухаються навколо позитивно зарядженого ядра. Здійснити вибір між цими двома моделями атома дозволили результати дослідів, проведених в Англії, в лабораторії Ернеста Резерфорда його учнями Ернестом Марсденом і Гансом Гейгером.  На металеву фольгу F, розташовану в центрі вакуумної камери К, спрямовували потік α-частинок (ядер гелію), які вилітали з радіоактивного препарату R; через мікроскоп М спостерігали (за спалахами світла на екрані S з сірчистого цинку) їх розсіювання фольгою.  Мікроскоп разом з екраном обертали навколо осі, що проходила через центр камери; це дозволяло реєструвати α-частинки, розсіювані під різними кутами. Було виявлено, що більшість частинок проходять крізь фольгу майже безперешкодно, але невелика кількість частинок відкидається майже назад, відхиляючись ядром. Експерименти переконливо довели недостовірність моделі Томсона та існування ядер в атомах. Таким чином, було обґрунтовано ядерну модель атома (атом Резерфорда).

У 1910 році, будучи професором в університеті Чикаго, Міллікен опублікував перші результати своїх експериментів із зарядженими крапельками олії, за допомогою яких він виміряв заряд електрона. Елементарний електричний заряд є однією з фундаментальних фізічних констант і знання його точного значення є дуже важливим. У своїх експерементах Роберт Міллікен вимірював силу, що діє на найдрібніші заряджені крапельки олії, підвішені між електродами за допомогою електричного поля. При певному значенні електричного поля можна визначити заряд краплі. Провівши повторні експерименти з великою кількістю крапель, Міллікен показав, що результати можуть бути пояснені, якщо припустити, що заряд краплі пропорційний цілому числу елементарних зарядів, величиною -1.592×10^-19 Кулон. Різницю результатів Міллікена і результатів що прийняті зараз "( -1.60217653×10^-19 Кулон)", пояснюється тим, що Міллікен використовував неточні значення коефіцієнта в'язкості повітря.