Номер 4, страница 126 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 4. Электромагнитная индукция. Параграф 23. Способы получения индукционного тока - номер 4, страница 126.

Условие.

4. В каких опытах наблюдается явление самоиндукции?

Решение.

4. В каких опытах наблюдается явление самоиндукции?

Явление самоиндукции наблюдается в любых опытах и устройствах, где происходит изменение силы тока в электрической цепи, обладающей индуктивностью (например, содержащей катушку). Электродвижущая сила (ЭДС) самоиндукции возникает всякий раз, когда изменяется магнитный поток, созданный током в самом контуре. Величина этой ЭДС пропорциональна скорости изменения силы тока:

$\mathcal{E}_{si} = -L \frac{\Delta I}{\Delta t}$

где $\text{L}$ — индуктивность контура, а $\frac{\Delta I}{\Delta t}$ — скорость изменения силы тока.

Наиболее ярко это явление демонстрируют следующие опыты:

1. Замыкание цепи с катушкой индуктивности.
Если собрать электрическую цепь из источника тока, выключателя, лампочки и катушки с большой индуктивностью, то при замыкании цепи лампочка загорится не мгновенно, а с заметной задержкой. Это происходит потому, что при нарастании тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, которая, согласно правилу Ленца, направлена против тока и препятствует его нарастанию. В результате ток достигает своего установившегося значения не сразу, а постепенно.

2. Размыкание цепи с катушкой индуктивности.
При размыкании той же цепи между контактами выключателя проскакивает яркая искра. Это объясняется тем, что при разрыве цепи ток пытается очень быстро уменьшиться до нуля. Большая скорость изменения тока ($\frac{\Delta I}{\Delta t}$ очень велика) приводит к возникновению очень большой ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС стремится поддержать ток в цепи и может быть настолько велика, что пробивает воздушный промежуток между контактами выключателя, создавая электрическую дугу (искру).

3. Цепи переменного тока.
Явление самоиндукции постоянно наблюдается в цепях переменного тока, содержащих катушки индуктивности (например, в трансформаторах, дросселях, электродвигателях). Поскольку переменный ток непрерывно изменяется по величине и направлению, в катушке постоянно возникает ЭДС самоиндукции, оказывающая сопротивление этим изменениям (так называемое индуктивное сопротивление).

Ответ: Явление самоиндукции наблюдается в любых опытах, где изменяется сила тока в контуре, обладающем индуктивностью. Наиболее показательными являются опыты по замыканию и размыканию цепи с катушкой индуктивности, где наблюдается задержка нарастания тока и возникновение искры соответственно. Также это явление фундаментально для работы всех устройств в цепях переменного тока, содержащих индуктивные элементы.