Явление самоиндукции. Энергия магнитного поля

Явление самоиндукции

Явление самоиндукции - частный случай электромагнитной индукции и, следовательно, для него справедливы все закономерности явления электромагнитной индукции. При этом

1. Изменяющееся магнитное поле индуцирует ЭДСиндукции в том же са­мом проводнике, по которому течет ток, создающий это поле.
2. Вихревое магнитное поле препятствует нараста­нию тока в проводнике.
3. При уменьшении то­ка вихревое поле поддерживает его.

В момент замыкания клю­ча ЭДС самоиндукции  в катушке препятствует нарастанию тока I: Л2 загорается позжеЛ1 (рис). (Резистор R уравновешивает сопротивление катушки L, чтобы лампочки горели с одинаковой яркостью).

Опыт иллюстрирует, что для изменения тока требуется время, т.е. явление самоиндукции аналогично явлению инерции в механике.

При размыкании этой цепи лампочки гаснут одновременно, т.к. две верхних ветви соединены последовательно (токи одинаковы в любой момент времени).

Цепь разомкнули. В момент размыкания через гальванометр течет ток против начального тока:   может быть больше ЭДС источника  (рис). Следова­тельно, ток после размыкания уве­личивается.

Учёт ЭДС самоиндукции в технике. Масляные выключатели; при размыкании цепи с большой индуктивностью параллельно включают конденсатор с большой электроемкостью и высоким напряжением.

При замыкании и размыкании цепи возникают экстратокизамыкания (размыкания) тем большие по величине, чем быстрее происходит процесс.

Индуктивность

Если через катушку пропускать ток, то Ф ~ I. Следовательно, Ф=LI, где L — индуктивность катушки (коэффициент самоиндукции), характеризую­щая ее магнитные свойства.

Индуктивность показывает, какой магнитный поток пронизывает данный проводник при прохождении по нему тока силой 1 А (в СИ).

Согласно закону электромагнитной индукции 

Но ΔФ=LΔI, следовательно:            

Индуктивность численно равна эдс самоиндукции, возникающей в проводнике при изменении силы тока на единицу силы тока (1 А) за единицу времени (1с).

В СИ единица индуктивности – Генри.

Индуктивность – характеристика проводника, зависящая только от:

Формы

Размеров

Магнитной проницаемости среды.

Например, индуктивность катушки зависит от числа витков, диаметра катушки, ее длины и материала сердечника.

Энергия магнитного поля.

По аналогии с кинетической энергией: 

При замыкании цепи энергия равна работе по созданию тока (вихревого электрического поля). При размыкании энергия магнитного поля превращается в тепловую (искра., дуга).