Опыт 17.
«Самоиндукция при замыкании»
Самоиндукция при замыкании. Наблюдать явление самоиндукции при замыкании можно с помощью ( рис.1). Она состоит из 2- х одинаковых ламп. Одна из них Л1 подключена к источнику тока через реостат R, а другая Л2 - через катушку К с ферромагнитным сердечником и выпрямителя ВС – 24.
Рис. 1.
Если замкнуть электрическую цепь ключом К и установить напряжение 10 В на ВС-24, то
лампы Л1 и Л2 будут гореть неодинаково. Передвигая движок реостата, добьемся одинакового накала ламп накаливания ( рис.2). Разомкнем электрическую цепь ключом Кл.
Вновь Замкнем электрическую цепь ключом Кл. Лампа Л1 вспыхивает мгновенно, а вторая Л2 - с существенным опозданием.
Проблема. Почему ?
Рис. 2.
Ответ. При замыкании электрической цепи ключом Кл, электрический ток потечет через лампы Л1 и Л2 . При прохождении тока через лампу Л1 и через реостат R никаких явлений кроме ограничения тока реостатом R не происходит.
Но когда ток протекает через лампу Л2 он встречает на своем пути катушку К, на концах которой возникает ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС самоиндукции, уменьшающаяся со временем, ограничивает время установления тока в этой части цепи. Поэтому лампа Л2 вспыхивает позднее.
Явление постепенного нарастания электрического тока в цепи с индуктивностью, называется явлением самоиндукции при замыкании.
Самоиндукция при размыкании. Возникновение ЭДС самоиндукция при размыкании электрического тока в цепях с катушками индуктивностями называется самоиндукцией при размыкании.
Наблюдать явление самоиндукции при размыкании можно с помощью ( рис.3). Она состоит из катушки индуктивности L с ферромагнитным сердечником, неновой лампы НЛ с напряжением зажигания 120 В, источника тока Б ( ВС 24) и ключа Кл.
Установим напряжение на ВС-24 равным 12 В. Замкнем ключ Кл. Неоновая лампа гореть не будет, так как напряжение источника тока 12 В , а напряжение зажигания неоновой лампы 120 В.
Разомкнем цепь ключом Кл. При размыкании ключа Кл неоновая лампа НЛ ярко вспыхивает ( рис.4)
Рис. 3. Рис. 4.
Проблема. Почему ?
Ответ. При размыкании ключа Кл ток в катушке прекращается,
магнитное поле катушки быстро уменьшается и на концах катушки создается ЭДС индукции при размыкании.
Величина этой ЭДС в зависимости от индуктивности катушки, может достигать 150 – 200 В, что более чем достаточно для зажигания и горения неоновой лампочки и поэтому лампа вспыхивает.
Явление возникновения ЭДС индукции на концах катушки при резком уменьшении магнитного поля катушки , называется явлением самоиндукции при размыкании.
Явление самоиндукции при размыкании надо учитывать при отключении мощных индуктивных потребителей электрического тока – трансформаторов и группы станков с электродвигателями, так как при размыкании таких цепей возникает настолько большая ЭДС индукции при размыкании, поэтому все индуктивные нагрузки - трансформаторы, электродвигатели могут перегореть.
Установка для проведения опытов по самоиндукции ( рис.5).
Она состоит из ламп накаливания Л1 и Л2 на 3,5 В, катушки индуктивности, неоновой лампы, резистора, выключателя и источника питания постоянного тока.
Рис. 5.
Самоиндукция при замыкании.
1. Установим выключатель в положение Включено.
2. Установим резистор на максимальное сопротивление.
3. Подсоединим схему к источнику тока.
4. Включим источник тока и установим выходное напряжение 10 В.
5. Лампы Л1 и Л2 загорятся, но накал у ламп будет разный.
6. Будем поворачивать ручку переменного резистора до тех пор, пока лампы не загорятся одинаково.
7. Выключим источник тока.
8. Включим источник тока. Лампа Л2 загорится сразу, а лампа Л1 загорится через некоторое время. Это объясняется тем, что электрический ток в той части цепи, в которой находится катушка индуктивности, устанавливается не сразу а постепенно, в следствии явления самоиндукции при замыкании.
Самоиндукция при размыкании.
9. Разомкнем выключатель. Неоновая лампа вспыхнет. Это происходит потому что, ток в катушке прекращается, магнитное поле катушки быстро уменьшается и на концах катушки создается ЭДС индукции при размыкании. Величина этой ЭДС в зависимости от индуктивности катушки, может достигать 150 – 200 В, что более чем достаточно для зажигания и горения неоновой лампочки и поэтому лампа вспыхивает.
Явление самоиндукции при замыкании и размыкании учитывается при включении индуктивных нагрузок – катушек индуктивности, трансформаторов, предприятий и цехов с большими индуктивными нагрузками.