§ 23.10. Явление самоиндукции. Э. д. с. самоиндукции.

Вспомним, что собственное магнитное поле в цепи постоянного тока изменяется в моменты замыкания и размыкания цепи, а также при изменении в ней силы тока. Это означает, что в указанные моменты в такой цепи должна возникать э. д. с. индукции. Возникновение э. д. с. индукции в цепи, которое вызвано изменением магнитного поля тока, текущего в этой же цепи, называют явлением самоиндукции, а появляющуюся электродвижущую силу — э. д. с. самоиндукции.

Выясним подробнее, что происходит при замыкании цепи. Пусть имеется разомкнутая цепь (рис. 23.12), состоящая из источника электрической энергии Б и последовательно соединенных ключа К.,

лампочки М и катушки с сердечником из ферромагнетика При замыкании цепи лампочка загорается с некоторым запозданием. Это объясняется возникновением в катушке значительной э. д. с. самоиндукции, которая согласно закону Ленца мешает быстрому нарастанию тока в цепи (см. рис. 23.13; - сила постоянного тока в цепи).

Рис. 23.12.

Рис. 23.13

Рис. 23.14.

Рис. 23.15.

Заметим, что энергия источника, затраченная на преодоление противодействия э. д. с. самоиндукции, накапливается в магнитном поле этой цепи, главным образом внутри катушки с сердечником (Почему?) Когда сила тока в цепи становится постоянной, то и энергия магнитного поля цепи не изменяется. Энергия магнитного поля цепи зависит не только от силы тока, но и от вида цепи, т. е. от ее индуктивности . В сильных электромагнитах магнитная энергия особенно велика.

Для наблюдения явления самоиндукции при размыкании составляют цепь, показанную на рис. 23.14. При размыкании этой цепи ключом К остается замкнутой цепь катушки и лампочки М. Так как ток в катушке начинает быстро спадать (рис. 23.15), то в ней создается э. д. с. самоиндукции, которая замедляет спад гока. При этом катушка на короткое время становится источником энергии, который создает ток в лампочке М. В момент размыкания цепи ток в лампе спадает до нуля и, изменив направление, скачком увеличивается до такой величины, которая может быть значительно больше, чем сила тока в лампе до размыкания. Поэтому лампа в момент размыкания может ярко вспыхнуть и даже перегореть.

Явление самоиндукции создает искру в том месте, где происходит размыкание цепи. Если в цепи имеются мощные электромагниты, в которых запасена большая магнитная энергия, то искра может перейти в дуговой разряд и испортить выключатель. Для размыкания таких цепей на электростанциях пользуются масляными

выключателями и применяются другие меры предосторожности.

Выведем формулу для вычисления э. д. с. самоиндукции. Так как всякая э. д. с. индукции может быть найдена по формуле то откуда

с. самоиндукции в цепи прямо пропорциональна скорости изменения силы тока в этой цепи.