2.14. САМОИНДУКЦИЯ

Мы уже несколько раз рассматривали такой опыт.

В первой катушке изменяется ток. Изменение тока первой катушки сопровождается изменением потока, сцепленного со второй катушкой. Изменение этого потока создает ЭДС во второй катушке.

Пора задать вопрос: почему мы говорили только о второй катушке? Ведь, казалось бы, изменение первого тока должно вызывать изменение потока не только во второй катушке, а и в первой (и даже прежде всего в первой). Не должна ли наводиться (индуктироваться) ЭДС и в самой той обмотке, в которой изменяется ток?

Да, конечно, во всякой цепи при изменении в ней тока возникает ЭДС, вызванная изменением магнитного потока, сопровождающим изменение тока.

Когда изменение тока наводит ЭДС в той самой цепи, в которой ток изменяется, тогда говорят о собственной индукции или о самоиндукции (т. е. о самонаведении).

В тех случаях, когда с протеканием тока связан большой магнитный поток (например, многовитковая катушка со стальным сердечником), явление самоиндукции выступает очень отчетливо.

Вероятно, каждому приходилось наблюдать большую искру (или дугу), сопровождающую отключение катушки со стальным сердечником (например, отключение обмотки электромагнита или обмотки возбуждения электрических машин постоянного тока).

Откуда возникает большое напряжение, способное зажигать эту дугу между расходящимися контактами рубильника? Это напряжение создается ЭДС самоиндукции: при выключении рубильника ток начинает быстро уменьшаться; уменьшение тока сопровождается уменьшением магнитного потока, а быстрое изменение потока способно создавать большую ЭДС.

Собственная индуктивность. Электродвижущая сила самоиндукции Е пропорциональна скорости изменения тока ; коэффициент (множитель) пропорциональности между скоростью изменения тока и ЭДС, наводимой током в своей собственной цепи, называется собственной индуктивностью цепи.

Этот коэффициент обозначают буквой L (эль), он выражается в генри, если единицами для остальных величин служат вольт, ампер и секунда.

Сказанное здесь выражается такой математической формулой:

Собственная индуктивность цени обозначается на схеме подобием катушки (рис. 2.31).

Рис. 2.31. Принятое обозначение собственной индуктивности электрической цепи L

Пример. Собственная индуктивность многовнтковой катушки со стальным сердечником составляет

Через катушку протекает ток 10 А. Спрашивается, какая ЭДС самоиндукции возникает в катушке, если цепь разрывается и ток равномерно спадает до нуля за одну десятую долю секунды?

Решение. В рассматриваемом случае , значит,

Наводимая ЭДС самоиндукции

Как видно, эта ЭДС очень велика несмотря на постепенность выключения.

Направление ЭДС самоиндукции. Электродвижущая сила самоиндукции в соответствии с правилом Ленца всегда направлена так, чтобы препятствовать происходящему изменению тока.

Если ток нарастает, ЭДС самоиндукции стремится противодействовать току; если ток убывает, ЭДС самоиндукции стремится поддерживать ток в цепи.