Самоиндукция

Как мы помним, контур «сопротивляется» изменению магнитного потока. Но если подать на контур напряжение, через него пойдёт ток, и будет порождать магнитный поток. Контур будет этому «сопротивляться», порождая такой ток, который хотя бы частично скомпенсирует изменение потока. На практике это выглядит следующим образом. Допустим, мы сделали схему из последовательно подключенных катушки и лампы.

Мы подаём напряжение на входные контакты. Лампа зажжётся не мгновенно, я постепенно, плавно.

Причина тому – индукционный ток, который возникает в катушке в ответ на изменение потока магнитного поля.

Если мы замкнём контур, как показано на картинке ниже, то есть исключим из него источник напряжения, но оставим проходимым для тока, то лампа так же медленно погаснет – катушка будет сопротивляться изменению магнитного потока.

Это явление – возникновение индукционного противотока, компенсирующего изменение входного тока – называется самоиндукцией.

Предлагаю полминуты поразмышлять, что будет, если мы не просто исключим из контура источник напряжения, а разорвём цепь, когда через катушку уже идёт ток. Ведь индукционный ток пропорционален скорости изменения магнитного потока, а скорость изменения потока в данной ситуации приближается к бесконечности.

На самом деле, некоторые люди проводили такой эксперимент. Они брали большую катушку, подключали её к мощному источнику напряжения, ждали, когда в катушке установится ток, а затем быстро отрывали одну клемму от источника. И получали длинную и продолжительную «молнию» от источника до контакта катушки! Наверное, это очень красиво. И смертельно опасно.

Ну а мы введём такое понятие как индуктивность или коэффициент самоиндукции. Разные контуры в разной степени сопротивляются изменению потока, и в разной степени замедляют зажигание лампочки (и выдают молнию разной длины и длительности). Так вот, чем больше индуктивность, тем более наш контур склонен сопротивляться изменениям тока, более длинные искры выдаёт и сильнее тормозит зажигание/угасание лампочки. Индуктивность измеряется в Генри (Гн) и обозначается буквой L.

Обычно контур с высокой индуктивностью – это катушка. Вообще, любой контур можно свести к катушке – пусть даже одновитковой.

Так вот, на индуктивность влияют:

- число витков в катушке. Чем больше, тем индуктивность выше

- размеров катушки. Чем больше площадь сечения витка, тем индуктивность выше

- материал внутри катушки. Если внутри катушки будет сердечник из железа, индуктивность будет выше, чем если там будет воздух

- длина катушки. Чем катушка короче, тем больше индуктивность

Вообще, из эксперимента с медленно гаснущей лампочкой (и особенно из эксперимента с красивой электрической искрой) следует, что внутри катушки запасается энергия, которая потом может быть на что-то израсходована. Эта энергия запасается внутри магнитного поля.

Эта энергия определяется по формуле:

E = L * I² / 2, где L – индуктивность, I - сила тока.