ОТНОШЕНИЯ

Что называют самоиндукцией как направлены по отношению

§ 15. Самоиндукция. Индуктивность

Самоиндукция. Если по катушке идет переменный ток, то магнитный поток, пронизывающий катушку, меняется. Поэтому в том же самом проводнике, по которому идет переменный ток, возникает ЭДС индукции. Это явление называют самоиндукцией.

При самоиндукции проводящий контур выполняет двойную роль: переменный ток в проводнике вызывает появление магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром. А так как магнитный поток изменяется со временем, то появляется ЭДС индукции . По правилу Ленца в момент нарастания тока напряженность вихревого электрического поля направлена против тока. Следовательно, в этот момент вихревое поле препятствует нарастанию тока. Наоборот, в момент уменьшения тока вихревое поле поддерживает его.

Явление самоиндукции можно наблюдать в простых опытах. На рисунке 2.13 показана схема параллельного соединения двух одинаковых ламп. Одну из них подключают к источнику через резистор R, а другую — последовательно с катушкой L, снабженной железным сердечником.

При замыкании ключа первая лампа вспыхивает практически сразу, а вторая — с заметным запозданием. ЭДС самоиндукции в цепи этой лампы велика, и сила тока не сразу достигает своего максимального значения (рис. 2.14).

Появление ЭДС самоиндукции при размыкании можно наблюдать в опыте с цепью, схематически показанной на рисунке 2.15. При размыкании ключа в катушке L возникает ЭДС самоиндукции, поддерживающая первоначальный ток. В результате в момент размыкания через гальванометр идет ток (цветная стрелка), направленный против начального тока до размыкания (черная стрелка). Сила тока при размыкании цепи может превышать силу тока, проходящего через гальванометр при замкнутом ключе. Это означает, что ЭДС самоиндукции больше ЭДС батареи элементов.

Индуктивность. Модуль вектора индукции В магнитного поля, создаваемого током, пропорционален силе тока. Так как магнитный поток Ф пропорционален В, то Ф

Можно, следовательно, утверждать, что

где L — коэффициент пропорциональности между током в проводящем контуре и магнитным потоком. Величину L называют индуктивностью контура, или его коэффициентом самоиндукции.

Используя закон электромагнитной индукции и выражение (2.7), получаем равенство

если считать, что форма контура остается неизменной и поток меняется только за счет изменения силы тока.

Из формулы (2.8) следует, что индуктивность — это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока в нем на 1 А за 1 с.

Индуктивность, подобно электроемкости, зависит от геометрических факторов: размеров проводника и его формы, но не зависит непосредственно от силы тока в проводнике. Кроме геометрии проводника, индуктивность зависит от магнитных свойств среды, в которой находится проводник.

Очевидно, что индуктивность одного проволочного витка меньше, чем у катушки (соленоида), состоящей из N таких же витков, так как магнитный поток катушки увеличивается в А раз.

Единицу индуктивности в СИ называют генри (обозначается Гн). Индуктивность проводника равна 1 Гн, если в нем при равномерном изменении силы тока на 1 А за 1 с возникает ЭДС самоиндукции 1 В:

Аналогия между самоиндукцией и инерцией. Явление самоиндукции подобно явлению инерции в механике. Так, инерция приводит к тому, что под действием силы тело не мгновенно приобретает определенную скорость, а постепенно. Тело нельзя мгновенно затормозить, как бы велика ни была тормозящая сила. Точно так же за счет самоиндукции при замыкании цепи сила тока не сразу приобретает определенное значение, а нарастает постепенно. Выключая источник, мы не прекращаем ток сразу. Самоиндукция поддерживает его некоторое время, несмотря на сопротивление цепи.

Явление самоиндукции выполняет очень важную роль в электротехнике и радиотехнике. Индуктивность цепи оказывает существенное влияние на прохождение по цепи переменного электрического тока. Подробно об этом будет рассказано в главе 4.

При изменении силы тока в проводнике в нем возникает вихревое электрическое поле. Это поле тормозит электроны при возрастании силы тока и ускоряет при убывании.

Вопросы к параграфу

1. Что называют самоиндукцией?

2. Как направлены по отношению к току линии напряженности вихревого электрического поля в проводнике при увеличении и уменьшении силы тока? 3. Что называют индуктивностью проводника?

4. Что принимают за единицу индуктивности в СИ?

Источник

Что такое самоиндукция простыми словами?

Окружающий нас мир наполнен различными электротехническими устройствами и любознательный человек волей или неволей интересуется теми физическими процессами, которые происходят во время их функционирования. При этом в разговорах специалистов довольно часто мелькает термин самоиндукция и хочется понять, какое явление кроется за этим термином.

Самоиндукция, как это непосредственно следует из названия, имеет общую природу с обычной индукцией, которая, в свою очередь, описывает связь между электрическим током проводника, помещенного в переменном магнитном поле. Известно, что протекание тока вызывается источником ЭДС. Соответственно, явление самоиндукции — появление ЭДС, которая как вектор ориентирована в противоположном относительно источника направлении. Де-факто наличие этого явления препятствует слишком быстрому нарастанию или падению тока в проводнике, которое происходит по экспоненциальному закону, рисунок 1.

Влияние самоиндукции на скорость и направление изменения тока

Самоиндукция как явление характерна для индуктивных элементов. Хороший пример такового – катушка индуктивности. Она представляет собой обмотку из изолированного провода и в большинстве случаев дополнительно одета на железный сердечник для увеличения индуктивности.

Величина ЭДС самоиндукции пропорциональна произведению индуктивности катушки на скорость изменения тока через нее, причем с обратным знаком. Поэтому, если при нарастании силы тока ЭДС самоиндукции направлено против ЭДС источника и препятствует нарастанию тока, то при падении тока она, напротив, складывается с ней и, тем самым, препятствует уменьшению тока. Фактически наличие индуктивности в цепи за счет самоиндукции обеспечивает эффективное сглаживание скачков тока.

В качестве отдаленной механической аналогии самоиндукции можно сослаться на третий закон Ньютона: при воздействии на тело силы возникает сила противодействия, которая направлена ровно в противоположном направлении.

Примеры полезных и вредных проявлений самоиндукции

Явление самоиндукции достаточно часто целенаправленно используется на практике. Например, в лампе дневного света в цепи протекания тока вводят дроссель, включенный так, как это показано на рисунке 2. После разрыва цепи стартером дроссель за счет самоиндукции некоторое время удерживает напряжение на своих зажимах, т.е. на лампе, что достаточно для ее зажигания и перехода в режим нормального свечения.

Второй пример — система зажигания бензинового двигателя. Она также включает дроссель. После размыкания цепи протекания тока бегунком или полупроводниковым ключевым элементом происходит резкое увеличение ЭДС самоиндукции, величина напряжения которой достаточна для электрического пробоя искрового промежутка свечи, рисунок 3.

Пример вредных последствий самоиндукции – обгорание контактов розеток, автоматов и аналогичных им коммутационных приборов, рисунок 4. В этом случае проскакивающая искра приводит к электрической коррозии рабочей поверхности, что сопровождается ее ускоренным старением.

Источник

Что такое самоиндукция простыми словами

Здравствуйте уважаемые посетители и гости моего канала! Мы продолжаем с вами говорить просто о сложных вещах, и сегодня пойдет речь о таком любопытном физическом явлении как самоиндукция.

Определение

Итак, давайте для начала вспомним (узнаем) определение самоиндукции:

Индукция – это явление возникновения ЭДС индукции в токопроводящем контуре при изменении проходящего по контуру тока. Понятно? Если честно, то не очень. Давайте разбираться что такое самоиндукция по-простому.

Разбираемся по-простому

Итак, давайте начнем с поиска аналогии в окружающем мире: Представьте товарный состав, составленный из бочек наполненных, например, нашим черным золотом (нефтью). Вы прекрасно знаете, что товарный состав не может сразу набрать максимальную скорость и в первое время большая часть энергии локомотива тратится на преодоление инерции состава (набор кинетической энергии) и незначительная часть на преодоление трения.

Точно так же и при торможении, состав не может остановиться мгновенно, ему требуется время для того, чтобы израсходовать запасенную кинетическую энергию.

Теперь давайте от железной дороги перейдем к рассмотрению электрической цепи.

Аналогичные процессы протекают в замкнутой цепи при подаче и отключении тока.

Для лучшего понимания давайте рассмотрим вот такую схему экспериментальной установки Джозефа Генри, где катушка и есть «товарный состав».

Если собрать такую установку и поэкспериментировать, то можно заметить, что одна из лампочек (та, перед которой в цепи расположена катушка) загорается медленнее, чем другая.

Итак, ключ замкнулся.

По цепи начинает протекать ток.В этот момент в катушке начинает формироваться электромагнитное поле и чем больший ток протекает, тем большее поле формируется.

Получается, что катушка находится в изменяющемся магнитном поле, а это значит, что пронизывающий изменяющий магнитный поток формирует ЭДС индукции и соответственно индукционный ток. А, согласно правилу Ленца, этот сформированный ток будет направлен так, чтобы своим собственным магнитным полем воспрепятствовать изменению магнитного потока, который пронизывает катушку.

То есть проще говоря сформированный ток будет направлен против тока от источника питания, тем самым оказывая ему сопротивление (также как инерция вагонов оказывает сопротивление локомотиву).

А это означает, что сила тока достигнет своего максимального значения не сразу.

Теперь давайте рассмотрим ситуацию, когда ключ размыкается.

В этой ситуации ток в цепи начинает уменьшаться, что приводит к уменьшению магнитного потока через катушку. Это также порождает ЭДС самоиндукции и индукционный ток, только в этом случае индукционный ток направлен в ту же сторону что и ток в цепи, что приводит к замедлению убывания тока в цепи.

То есть ток в цепи не может пропасть мгновенно (состав не остановится сразу), так как есть запасенная энергия в магнитном поле, которую нужно израсходовать (погасить кинетическую энергию состава торможением).

Таким образом при любом изменении тока в проводнике формируется электромагнитная индукция, которая формирует индукционный ток текущий таким образом, чтобы воспрепятствовать любому изменению собственного тока в проводнике. Это и есть самоиндукция – частный случай электромагнитной индукции.

Понравилась статья, тогда палец вверх, репост и лайк! Спасибо, что дочитали до конца!

Источник

Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Закрыть