Эдс самоиндукции препятствует – В чем заключается явление самоиндукции?

В чем заключается явление самоиндукции?

САМОИНДУКЦИЯ

Каждый проводник, по которому протекает эл. ток, находится в собственном магнитном поле.

При изменении силы тока в проводнике меняется м. поле, т. е. изменяется магнитный поток, создаваемый этим током. Изменение магнитного потока ведет в возникновению вихревого эл. поля и в цепи появляется ЭДС индукции.

Это явление называется самоиндукцией.
Самоиндукция — явление возникновения ЭДС индукции в эл. цепи в результате изменения силы тока.
Возникающая при этом ЭДС называется ЭДС самоиндукции

Проявление явления самоиндукции

Замыкание цепи

При замыкании в эл. цепи нарастает ток, что вызывает в катушке увеличение магнитного потока, возникает вихревое эл. поле, направленное против тока, т. е. в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая нарастанию тока в цепи ( вихревое поле тормозит электроны) .
В результате Л1 загорается позже, чем Л2.

Размыкание цепи

При размыкании эл. цепи ток убывает, возникает уменьшение м. потока в катушке, возникает вихревое эл. поле, направленное как ток ( стремящееся сохранить прежнюю силу тока) , т. е. в катушке возникает ЭДС самоиндукции, поддерживающая ток в цепи.
В результате Л при выключении ярко вспыхивает.

Вывод

в электротехнике явление самоиндукции проявляется при замыкании цепи (эл. ток нарастает постепенно) и при размыкании цепи (эл. ток пропадает не сразу) .

ИНДУКТИВНОСТЬ

От чего зависит ЭДС самоиндукции?

Эл. ток создает собственное магнитное поле . Магнитный поток через контур пропорционален индукции магнитного поля (Ф ~ B), индукция пропорциональна силе тока в проводнике
(B ~ I), следовательно магнитный поток пропорционален силе тока (Ф ~ I).
ЭДС самоиндукции зависит от скорости изменения силы тока в эл. цепи, от свойств проводника
(размеров и формы) и от относительной магнитной проницаемости среды, в которой находится проводник.
Физическая величина, показывающая зависимость ЭДС самоиндукции от размеров и формы проводника и от среды, в которой находится проводник, называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью.

Индуктивность — физ. величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1Ампер за 1 секунду.
Также индуктивность можно рассчитать по формуле:

где Ф — магнитный поток через контур, I — сила тока в контуре.

Единицы измерения индуктивности в системе СИ:

Индуктивность катушки зависит от:
числа витков, размеров и формы катушки и от относительной магнитной проницаемости среды
( возможен сердечник) .

ЭДС САМОИНДУКЦИИ

ЭДС самоиндукции препятствует нарастанию силы тока при включении цепи и убыванию силы тока при размыкании цепи.

ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА

Вокруг проводника с током существует магнитное поле, которое обладает энергией.
Откуда она берется? Источник тока, включенный в эл. цепь, обладает запасом энергии.
В момент замыкания эл. цепи источник тока расходует часть своей энергии на преодоление действия возникающей ЭДС самоиндукции. Эта часть энергии, называемая собственной энергией тока, и идет на образование магнитного поля.

Энергия магнитного поля равна собственной энергии тока.
Собственная энергия тока численно равна работе, которую должен совершить источник тока для преодоления ЭДС самоиндукции, чтобы создать ток в цепи.

Энергия магнитного поля, созданного током, прямо пропорциональна квадрату силы тока.
Куда пропадает энергия магнитного поля после прекращения тока? — выделяется ( при размыкании цепи с достаточно большой силой тока возможно возникновение искры или дуги)

короче сам предмет создает магнитное поле, както так

Явление самоиндукции заключается в появлении магнитной индукции в самом проводнике при изменении тока в нем.

явление возникновения в проводнике индукционного тока, вызываемого изменениями силы тока в этом проводнике, называется самоиндукцией. То есть, у нас есть провод и там возникает индукционный ток, если сила тока у нас изменится, то образуется самоиндукция.

touch.otvet.mail.ru

Явление самоиндукции

Магнитное поле
контура, в котором сила тока изменяется,
индуцирует ток не только в других
контурах, но и в себе самом. Это
явление получило название самоиндукции.

Опытным путём
установлено, что магнитный поток вектора
магнитной индукции поля, создаваемого
текущим в контуре током, пропорционален
силе этого тока:

Ф = LI,
(3)

где L– индуктивность
контура. Постоянная характеристика
контура, которая зависит от его формы
и размеров, а так же от магнитной
проницаемости среды, в которой находится
контур. [L] = Гн (Генри,

1Гн = Вб/А).

Если за время
dtток в контуре изменится
наdI, то магнитный поток,
связанный с этим током, изменится наdФ
=LdIв результате чего в
этом контуре появится ЭДС самоиндукции:

.
(4)

Знак минус показывает, что ЭДС
самоиндукции (а, следовательно, и ток
самоиндукции) всегда препятствует
изменению силы тока, который вызвал
самоиндукцию.

Наглядным
примером явления самоиндукции служат
экстратоки замыкания и размыкания,
возникающие при включении и выключении
электрических цепей, обладающей
значительной индуктивностью.

Энергия магнитного поля

Магнитное поле
обладает потенциальной энергией, которая
в момент его образования (или изменения)
пополняется за счёт энергии тока в цепи,
совершающего при этом работу против
ЭДС самоиндукции, возникающей вследствие
изменения поля.

Работа dAза бесконечно малый промежуток времениdt, в течении которого ЭДС
самоиндукциии токIможно считать
постоянными, равняется:

.
(5)

Знак минус указывает, что
элементарная работа совершается током
против ЭДС самоиндукции. Чтобы определить
работу при изменении тока от 0 до I,
проинтегрируем правую часть, получим:

.
(6)

Эта работа численно равна
приросту потенциальной энергии ΔWпмагнитного поля, связанного с этой
цепью, т.е.A= -ΔWп.

Выразим энергию магнитного
поля через его характеристики на примере
соленоида. Будем считать, что магнитное
поле соленоида однородно и в основном
расположено внутри его. Подставим в (5)
значение индуктивности соленоида,
выраженное через его параметры и значение
силы тока I, выраженное
из формулы индукции магнитного поля
соленоида:

, (7)

где N – общее число витков
соленоида; ℓ – его длина; S – площадь
сечения внутреннего канала соленоида.

, (8)

После подстановки имеем:

. (9)

Разделив обе части на V,
получим объёмную плотность энергии
поля:

(10)

или, с учётом, что
получим,.
(11)

Переменный ток

2.1 Переменный ток и его основные характеристики

Переменным
называется ток, изменяющийся с течением
времени и по величине и по направлению.

Примером переменного тока может служить
потребляемый промышленный ток. Этот
ток является синусоидальным, т.е.
мгновенное значение его параметров
меняются со временем по закону синуса
(или косинуса):

i
= I0sinωt,
u =
U0sin(ωt
+ φ0). (12)

Переменный
синусоидальный ток можно получить, если
вращать рамку (контур) с постоянной
скоростью

в однородном
магнитном поле с индукцией B
(рис.5). При этом магнитный поток,
пронизывающий контур, изменяется по
закону

,
(16)

где S– площадь
контура, α = ωt– угол
поворота рамки за время t. Изменение
потока приводит к возникновению ЭДС
индукции

, (17)

направление которой определяется
по правилу Ленца.

Если
контур замкнут (рис.5), то по нему идёт
ток:

.
(18)

График изменения электродвижущей
силыи индукционного токаiпредставлен на рис.6.

Переменный
ток характеризуется периодом Т, частотой
ν = 1/Т, циклической частотой
и фазой φ = (ωt
+ φ0)
Графически значения напряжения и силы
переменного тока на участке цепи будут
представляться двумя синусоидами, в
общем случае сдвинутыми по фазе на φ.

Для
характеристики переменного тока вводятся
понятия действующего (эффективного)
значения тока и напряжения. Эффективным
значением силы переменного тока
называется сила такого постоянного
тока, который выделяет в данном проводнике
столько же тепла за время одного периода,
сколько выделяет тепла и данный переменный
ток.

,. (13)

Приборы, включенные в цепь
переменного тока (амперметр, вольтметр),
показывают эффективные значения тока
и напряжения.

studfiles.net

Электричество и магнетизм

Рассмотрим снова контур с током, но не станем его помещать на этот раз во внешнее магнитное поле. Ток сам создает свое собственное поле В, которое пронизывает контур. Это поле, как следует из закона Био — Савара — Лапласа, пропорционально силе тока

Собственное магнитное поле контура с током обуславливает наличие магнитного потока Y через поверхность, опирающуюся на этот контур, который также будет пропорционален силе тока в контуре

Введем коэффициент пропорциональности L

                                

(8.16)

Коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура

Индуктивность контурачисленно равна магнитному потоку, собственного магнитного поля через поверхность, опирающуюся на контур, при условии протекания в контуре единичного тока. 

 

Индуктивность контура определяется формой и размерами контура, а также свойствами окружающей среды.  

 В системе СИ единицей измерения индуктивности является генри (Гн)

 

Если в проводящем контуре протекает переменный электрический ток, то магнитное поле этого тока также меняется с течением времени. Собственный магнитный поток, создаваемый этим полем, также является переменным. Изменение магнитного потока влечет за собой возникновение ЭДС электромагнитной индукции. 

 Явление возникновения ЭДС индукции в замкнутом проводящем контуре вследствие изменения тока, текущего в этом контуре, называется явлением самоиндукции

 

Видео 8.13.  Закон Фарадея. Явление самоиндукции.

Возникающая при этом ЭДС называется ЭДС самоиндукции. Явление самоиндукции является частным случаем электромагнитной индукции.

Явление самоиндукции является, в частности, причиной явления, которое называют «экстра токи замыкания и размыкания». Оно состоит в следующем. Собственное магнитное поле в цепи постоянного тока изменяется в моменты замыкания или размыкания цепи. Это означает, что в такие моменты в цепи должна возникать ЭДС самоиндукции. Направление токов самоиндукции следует из правила Ленца. При замыкании цепи ЭДС самоиндукции вызывает ток, препятствующий увеличению основного тока в цепи, что делает конечной скорость роста силы тока, а при размыкании ток самоиндукции, препятствуя его уменьшению, делает конечной скорость убывания тока. Если бы не ЭДС самоиндукции, то при замыкании цепи ток мгновенно нарастал бы до своего стационарного значения, а при размыкании цепи, мгновенно убывал бы до нуля.  

Выведем формулу для ЭДС самоиндукции . Для этого надо продифференцировать полный магнитный поток, охватываемый проводящим контуром, по времени

                               

(8.17)

Если контур не меняет свою форму, и рядом с контуром нет ферромагнетиков, то его индуктивность от времени не зависит. Однако, даже при неизменной форме контура, при наличии ферромагнетиков, например, ферромагнитного сердечника, индуктивность контура зависит от силы тока в нём и, тем самым, от времени, если ток переменный. Таким образом, в присутствии ферромагнетиков

,

что необходимо учитывать при дифференцировании

Подставляя это выражение в (8.17), получаем для неподвижного контура всреде

                          

(8.18)

 

Если же индуктивность контура не зависит от силы тока в нём, то имеем

                           

(8.19)

Мы приходим к закону самоиндукции. В этом простейшем случае: 

 В отсутствие ферромагнетиков ЭДС самоиндукции в цепи прямопропорциональна скорости изменения силы тока в этой цепи. 

Будем считать катушку длинной, а магнитное поле внутри нее — однородным. Пропустим через соленоид ток I. Тогда магнитная индукциявнутри соленоида равна, как мы знаем (см. (6.20)), равна

где — магнитная проницаемость сердечника, a n — число витков на единицу длины. Полное число витков в катушке равно , где l — ее длина. Пусть S — площадь поперечного сечения соленоида. Полный магнитный поток (потокосцепление) определяется как

                       

(8.20)

где V — объем соленоида: V = Sl. Согласно определению индуктивности как коэффициента пропорциональности между  и I, получаем величину индуктивности длинного соленоида (рис. 8.31)

                            

(8.21)

 

Рис. 8.31. Индуктивность соленоида 

При замыкании или размыкании цепи (то есть в случаях, когда ток в цепи меняется по величине) в ней вследствие явления самоиндукции возникают дополнительные токи, которые по правилу Ленца всегда направлены так, чтобы воспрепятствовать причине их вызывающей, то есть чтобы воспрепятствовать нарастанию или убыванию тока в цепи. Следовательно, как уже было сказано,при замыкании цепи ЭДС самоиндукции будет замедлять скорость нарастания тока, а при размыкании, напротив, замедлять скорость уменьшения тока в ней.

online.mephi.ru

Явление самоиндукции.Индуктивность. Энергия магнитного поля тока. Работа поля. Тесты, курсы по физике

Тестирование онлайн

  • Явление самоиндукции. Индуктивность. Основные понятия

  • Явление самоиндукции. Энергия магнитного поля

Явление самоиндукции

Мы уже изучили, что около проводника с током возникает магнитное поле. А также изучили, что переменное магнитное поле порождает ток (явление электромагнитной индукции). Рассмотрим электрическую цепь. При изменении силы тока в этой цепи произойдет изменение магнитного поля, в результате чего в этой же цепи возникнет дополнительный индукционный ток. Такое явление называется самоиндукцией, а ток, возникающий при этом, называется током самоиндукции.

Явление самоиндукции — это возникновение в проводящем контуре ЭДС, создаваемой вследствие изменения силы тока в самом контуре.

Индуктивность контура зависит от его формы и размеров, от магнитных свойств окружающей среды и не зависит от силы тока в контуре.

ЭДС самоиндукции определяется по формуле:

Явление самоиндукции подобно явлению инерции. Так же, как в механике нельзя мгновенно остановить движущееся тело, так и ток не может мгновенно приобрести определенное значение за счет явления самоиндукции. Если в цепь, состоящую из двух параллельно подключенных к источнику тока одинаковых ламп, последовательно со второй лампой включить катушку, то при замыкании цепи первая лампа загорается практически сразу, а вторая с заметным запаздыванием.

При размыкании цепи сила тока быстро уменьшается, и возникающая ЭДС самоиндукции препятствует уменьшению магнитного потока. При этом индуцированный ток направлен так же, как и исходный. ЭДС самоиндукции может во многом раз превысить внешнюю ЭДС. Поэтому электрические лампочки очень часто перегорают при выключении света.

Энергия магнитного поля

Энергия магнитного поля контура с током:

fizmat.by

Самоиндукция и взаимоиндукция




ЭДС самоиндукции

Изменяющийся по величине ток всегда делает изменяющееся магнитное поле, которое, в свою очередь, всегда индуктирует ЭДС.
При всяком изменении тока в катушке (либо вообщем в проводнике) в ней самой индуктируется
ЭДС самоиндукции.

Когда ЭДС в катушке индуктируется за счет конфигурации собственного магнитного потока, величина этой ЭДС находится в зависимости от скорости конфигурации тока. Чем больше скорость конфигурации тока, тем больше ЭДС самоиндукции.

 

Величина ЭДС самоиндукции также зависит от числа витков катушки, густоты их намотки и размеров катушки. Чем больше поперечник катушки, число ее витков и густота намотки, тем больше ЭДС самоиндукции.
Эта зависимость ЭДС самоиндукции от скорости конфигурации тока в катушке, числа ее витков и размеров имеет огромное значение в
электротехнике.

 

Направление ЭДС самоиндукции определяется по закону Ленца. ЭДС самоиндукции имеет всегда такое направление, при котором она препятствует изменению вызвавшего ее тока.


По другому говоря, убывание тока в катушке тянет за собой возникновение ЭДС самоиндукции, направленной по направлению тока, т. е. препятствующей его убыванию. И, напротив, при возрастании тока в катушке появляется ЭДС самоиндукции, направленная против тока, т. е. препятствующая его возрастанию.

 

Не стоит забывать, что если ток в катушке не меняется, то никакой ЭДС самоиндукции не появляется.
Явление самоиндукции в особенности резко проявляется в цепи, содержащей внутри себя катушку с стальным сердечником, потому что
железо существенно наращивает магнитный поток катушки, а как следует, и величину ЭДС самоиндукции при его изменении.

Индуктивность


Итак, нам понятно, что величина ЭДС самоиндукции в катушке, не считая скорости конфигурации тока в ней, зависит

также

от размеров катушки и числа ее витков.

Как следует, разные по собственной конструкции катушки при одной и той же скорости конфигурации тока способны индуктировать внутри себя разные по величине ЭДС самоиндукции.



 

Чтоб различать катушки меж собой по их возможности индуктировать внутри себя ЭДС самоиндукции, введено понятие
индуктивности катушек, либо коэфициента самоиндукции.

Индуктивность катушки есть величина, характеризующая свойство катушки индуктировать внутри себя ЭДС самоиндукции.


Индуктивность данной катушки есть величина неизменная, не зависящая как от силы проходящего по ней тока, так и от скорости его конфигурации.

 

Генри — это индуктивность таковой катушки (либо проводника), в какой при изменении силы тока на 1 ампер в 1 секунду появляется ЭДС самоиндукции в 1 вольт.

На практике время от времени нужна катушка (либо обмотка), не владеющая индуктивностью. В данном случае провод наматывают на катушку, за ранее сложив его вдвойне. Таковой метод намотки именуется
бифилярным.

ЭДС взаимоиндукции

Итак, мы знаем, что ЭДС индукции в катушке можно вызвать и не перемещая в ней электромагнит, а изменяя только ток в его обмотке.
Но что чтоб вызвать ЭДС индукции в одной катушке за счет конфигурации тока в другой,
совсем не непременно вставлять одну из их вовнутрь другой, а можно расположить их рядом

И в данном случае при изменении тока в одной катушке возникающий переменный магнитный поток будет пронизывать (пересекать) витки другой катушки и вызовет в ней ЭДС.

Взаимоиндукция дает возможность связывать меж собой средством магнитного поля разные электронные цепи. Такую связь принято именовать
индуктивной связью.

Величина ЭДС взаимоиндукции зависит сначала от того, с какой скоростью меняется ток в первой катушке. Чем резвее меняется в ней ток, тем создается большая ЭДС взаимоиндукции.

 

Не считая того, величина ЭДС взаимоиндукции находится в зависимости от величины индуктивности обеих катушек и от их обоюдного расположения, также от
магнитной проницаемости среды.

Как следует, разные по собственной индуктивности и обоюдному расположению катушки и в различной среде способны вызывать одна в другой разные по величине ЭДС взаимоиндукции.


Чтоб иметь возможность различать меж собой разные пары катушек по их возможности взаимно индуктировать ЭДС, введено понятие о
взаимоиндуктивности либо коэффициенте взаимоиндукции.




Обозначается ся взаимоиндуктивность буковкой М. Единицей ее измерения, так же как и индуктивности, служит генри.

Генри — это такая взаимоиндуктивность 2-ух катушек, при которой изменение тока в одной катушке на 1 ампер в 1 секунду вызывает в другой катушке ЭДС взаимоиндукции, равную 1 вольту.

На величину ЭДС взаимоиндукции оказывает влияние магнитная проницаемость среды.
Чем больше магнитная проницаемость среды, по которой замыкается переменный магнитный поток, связывающий катушки, тем посильнее индуктивная связь катушек и больше величина ЭДС взаимоиндукции.

На явлении взаимоиндукции базирована работа
такового принципиального электротехнического устройства, как трансформатор.

 











infopedia.su

Явление электромагнитной индукции. Явление самоиндукции и ЭДС самоиндукции, индуктивность.




САМОИНДУКЦИЯ

Каждый проводник, по которому протекает эл.ток, находится в собственном магнитном поле.

При изменении силы тока в проводнике меняется м.поле, т.е. изменяется магнитный поток, создаваемый этим током. Изменение магнитного потока ведет в возникновению вихревого эл.поля и в цепи появляется ЭДС индукции. Это явление называется самоиндукцией. Самоиндукция — явление возникновения ЭДС индукции в эл.цепи в результате изменения силы тока.

Возникающая при этом ЭДС называется ЭДС самоиндукции

Проявление явления самоиндукции

Замыкание цепи

При замыкании в эл.цепи нарастает ток, что вызывает в катушке увеличение магнитного потока, возникает вихревое эл.поле, направленное против тока, т.е. в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая нарастанию тока в цепи ( вихревое поле тормозит электроны).

В результате Л1 загорается позже, чем Л2.

Размыкание цепи

При размыкании эл.цепи ток убывает, возникает уменьшение м.потока в катушке, возникает вихревое эл.поле, направленное как ток ( стремящееся сохранить прежнюю силу тока) , т.е. в катушке возникает ЭДС самоиндукции, поддерживающая ток в цепи.

В результате Л при выключении ярко вспыхивает.

Вывод в электротехнике явление самоиндукции проявляется при замыкании цепи (эл.ток нарастает постепенно) и при размыкании цепи (эл.ток пропадает не сразу).

ИНДУКТИВНОСТЬ

От чего зависит ЭДС самоиндукции?

Эл.ток создает собственное магнитное поле . Магнитный поток через контур пропорционален индукции магнитного поля (Ф ~ B), индукция пропорциональна силе тока в проводнике(B ~ I), следовательно магнитный поток пропорционален силе тока (Ф ~ I).ЭДС самоиндукции зависит от скорости изменения силы тока в эл.цепи, от свойств проводника (размеров и формы) и от относительной магнитной проницаемости среды, в которой находится проводник.

Физическая величина, показывающая зависимость ЭДС самоиндукции от размеров и формы проводника и от среды, в которой находится проводник, называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью. Индуктивность — физ. величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1Ампер за 1 секунду. Также индуктивность можно рассчитать по формуле: где Ф — магнитный поток через контур, I — сила тока в контуре.



Единицы измерения индуктивности в системе СИ:

Индуктивность катушки зависит от:числа витков, размеров и формы катушки и от относительной магнитной проницаемости среды ( возможен сердечник).

ЭДС САМОИНДУКЦИИ

ЭДС самоиндукции препятствует нарастанию силы тока при включении цепи и убыванию силы тока при размыкании цепи.











infopedia.su

Самоиндукция — Википедия

Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре [1] при изменении протекающего через контур тока.

При изменении тока в контуре пропорционально меняется[2] и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром[3]. Изменение этого магнитного потока, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в этом контуре индуктивной ЭДС.

Это явление и называется самоиндукцией. (Понятие родственно понятию взаимоиндукции, являясь как бы его частным случаем).

Направление ЭДС самоиндукции всегда оказывается таким, что при возрастании тока в цепи ЭДС самоиндукции препятствует этому возрастанию (направлена против тока), а при убывании тока — убыванию (сонаправлена с током). Явление самоиндукции проявляется в замедлении процессов исчезновения и установления тока[4].

При сопоставлении силы электрического тока со скоростью в механике и электрической индуктивности с массой в механике ЭДС самоиндукции сходна с силой инерции.

Величина ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока(переменного) i{\displaystyle i}:

E=−Ldidt{\displaystyle {\mathcal {E}}=-L{\frac {di}{dt}}}.

Коэффициент пропорциональности L{\displaystyle L} называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью контура (катушки).

Самоиндукция и синусоидальный ток

В случае синусоидальной зависимости тока, текущего через катушку, от времени, ЭДС самоиндукции в катушке отстает от тока по фазе на π/2{\displaystyle \pi /2} (то есть на 90°), а амплитуда этой ЭДС пропорциональна амплитуде тока, частоте и индуктивности (E0=LωI0{\displaystyle {\mathcal {E}}_{0}=L\omega I_{0}}). Ведь скорость изменения функции — это её первая производная, а dsin⁡ωtdt=ωcos⁡ωt=ωsin⁡(ωt+π/2){\displaystyle {\frac {d\sin \omega t}{dt}}=\omega \cos \omega t=\omega \sin(\omega t+\pi /2)}.

Для расчета более или менее сложных схем, содержащих индуктивные элементы, то есть витки, катушки и т.п. устройства, в которых наблюдается самоиндукция, (особенно, полностью линейных, то есть не содержащих нелинейных элементов[5]) в случае синусоидальных токов и напряжений применяют метод комплексных импедансов или, в более простых случаях, менее мощный, но более наглядный его вариант — метод векторных диаграмм.

Заметим, что всё описанное применимо не только непосредственно к синусоидальным токам и напряжениям, но и практически к произвольным, поскольку последние могут быть практически всегда разложены в ряд или интеграл Фурье и таким образом сведены к синусоидальным.

В более или менее непосредственной связи с этим можно упомянуть о применении явления самоиндукции (и, соответственно, катушек индуктивности) в разнообразных колебательных контурах, фильтрах, линиях задержки и других разнообразных схемах электроники и электротехники.

Видео по теме

Самоиндукция и скачок тока

За счёт явления самоиндукции в электрической цепи с источником ЭДС при замыкании цепи ток устанавливается не мгновенно, а через какое-то время. Аналогичные процессы происходят и при размыкании цепи, при этом (при резком размыкании) величина ЭДС самоиндукции может в этот момент значительно превышать ЭДС источника.

Чаще всего в обычной жизни это используется в катушках зажигания автомобилей. Типичное напряжение зажигания при напряжении питающей батареи 12В составляет 7-25 кВ. Впрочем, превышение ЭДС в выходной цепи над ЭДС батареи здесь обусловлено не только резким прерыванием тока, но и коэффициентом трансформации, поскольку чаще всего используется не простая катушка индуктивности, а катушка-трансформатор, вторичная обмотка которой как правило имеет во много раз большее количество витков (то есть, в большинстве случаев схема несколько более сложна, чем та, работа которой полностью объяснялось бы через самоиндукцию; однако физика её работы и в таком варианте отчасти совпадает с физикой работы схемы с простой катушкой).

Это явление применяется и для поджига люминесцентных ламп в стандартной традиционной схеме (здесь речь идет именно о схеме с простой катушкой индуктивности — дросселем).

Кроме того, его надо учитывать всегда при размыкании контактов, если ток течет по нагрузке с заметной индуктивностью: возникающий скачок ЭДС может приводить к пробою межконтактного промежутка и/или другим нежелательным эффектам, для подавления которых в этом случае, как правило, необходимо принимать разнообразные специальные меры.

См. также

Примечания

  1. ↑ Контур может быть и многовитковым — то есть, в частности, катушкой. В этом случае, так же как и в случае одиночного контура, строго говоря, контур должен быть замкнутым (например, через вольтметр, измеряющий ЭДС), но на практике при (очень) большом количестве витков различие ЭДС в полностью замкнутом контуре и в контуре с разрывом (геометрически даже большим по сравнению с размером катушки) может быть пренебрежимым.
  2. ↑ Поскольку магнитный поток через контур пропорционален току в контуре. Для тонкого жесткого контура (для какового случая это утверждение и является точным) точная пропорциональность очевидна исходя из закона Био-Савара, так как исходя из него вектор магнитной индукции просто пропорционален току, а поток этого вектора (что и называется магнитным потоком) через фиксированную (она не меняется при жестком контуре) поверхность тогда тоже пропорционален току. Формально это записывается в виде равенства: магнитный поток = коэффициент самоиндукции• ток в контуре.
  3. ↑ В случае сложной формы контура, например, если контур многовитковый (катушка), поверхность, ограниченная контуром (или, как говорят, «натянутая на контур») оказывается достаточно сложной, что ничуть не меняет сути описываемого явления. Для упрощения понимания случая многовитковых контуров (катушек) можно (приближенно) считать поверхность, натянутую на такой контур, состоящей из множества (стопки) поверхностей, каждая из которых натянута на свой отдельный единичный виток.
  4. ↑ Калашников С. Г., Электричество, М., ГИТТЛ, 1956, гл. IX «Электромагнитная индукция», п. 107 «Исчезновение и установление тока», с. 221 — 224;
  5. ↑ Сами индуктивные элементы являются линейными, то есть подчиняются линейному дифференциальному уравнению, приведенному в статье выше. Впрочем, это уравнение в реальности выполняется лишь приближенно, так что индуктивные элементы являются линейными также лишь приближенно (хотя иногда и с крайне хорошей точностью). Также в реальности встречаются отклонения от идеального уравнения, носящие линейный характер (например, связанные с упругими деформациями катушки в линейном приближении).

Ссылки

wiki2.red