От чего зависит индуктивность контура

где μ — магнитная проницаемость сердечника, μ₀ — магнитная постоянная, N — число витков соленоида, S — площадь витка, l — длина соленоида.

При неизменных форме и размерах неподвижного контура собственный магнитный поток через этот контур может изменяться только при изменении силы тока в нем, т.е.

\(\Delta \Phi =L \cdot \Delta I.\) (1)

Явление самоиндукции

Если в контуре проходит постоянный ток, то вокруг контура существует постоянное магнитное поле, и собственный магнитный поток, пронизывающий контур, не изменяется с течением времени.

Если же ток, проходящий в контуре, будет изменяться со временем, то соответственно изменяющийся собственный магнитный поток, и, согласно закону электромагнитной индукции, создает в контуре ЭДС.

• Возникновение ЭДС индукции в контуре, которое вызвано изменением силы тока в этом контуре, называют явлением самоиндукции. Самоиндукция была открыта американским физиком Дж. Генри в 1832 г.

Появляющуюся при этом ЭДС — ЭДС самоиндукции E_si. ЭДС самоиндукции создает в контуре ток самоиндукции I_si.

Направление тока самоиндукции определяется по правилу Ленца: ток самоиндукции всегда направлен так, что он противодействует изменению основного тока. Если основной ток возрастает, то ток самоиндукции направлен против направления основного тока, если уменьшается, то направления основного тока и тока самоиндукции совпадают.

Используя закон электромагнитной индукции для контура индуктивностью L и уравнение (1), получаем выражение для ЭДС самоиндукции:

• ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока в контуре, взятой с противоположным знаком. Эту формулу можно применять только при равномерном изменении силы тока. При увеличении тока (ΔI > 0), ЭДС отрицательная (E_si < 0), т.е. индукционный ток направлен в противоположную сторону тока источника. При уменьшении тока (ΔI < 0), ЭДС положительная (E_si > 0), т.е. индукционный ток направлен в ту же сторону, что и ток источника.

Из полученной формулы следует, что

• Индуктивность – это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.

Явление самоиндукции можно наблюдать на простых опытах. На рисунке 1 показана схема параллельного включения двух одинаковых ламп. Одну из них подключают к источнику через резистор R, а другую — последовательно с катушкой L. При замыкании ключа первая лампа вспыхивает практически сразу, а вторая — с заметным запозданием. Объясняется это тем, что на участке цепи с лампой 1 нет индуктивности, поэтому тока самоиндукции не будет, и сила тока в этой лампе почти мгновенно достигает максимального значения. На участке с лампой 2 при увеличении тока в цепи (от нуля до максимального) появляется ток самоиндукции I_si, который препятствует быстрому увеличению тока в лампе. На рисунке 2 изображен примерный график изменения тока в лампе 2 при замыкании цепи.

Что такое индуктивность контура от чего она зависит кратко

Электрический ток, протекающий в замкнутом контуре, создает вокруг себя магнитное поле.

Индукция B этого магнитного поля по закону Био-Савара-Лапласа пропорциональна силе тока (B

I). Следовательно, сцепленный с контуром магнитный поток Ф, также пропорционален силе тока в самом контуре:

где L – коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью контура или коэффициентом самоиндукции .

Из этого выражения определяется единица индуктивности – генри (Гн):

1 Гн – индуктивность такого контура, магнитный поток которого при силе тока 1 А равен 1 Вб : 1 Гн = 1 Вб/А.

При изменении силы тока в контуре будет изменяться и сцепленный с ним магнитный поток; следовательно, в контуре будет индуцироваться ЭДС, обусловленная изменением его собственного магнитного потока. Такая ЭДС называется электродвижущей силой самоиндукции . Самоиндукция – это частный случай явления электромагнитной индукции.

Индуктивность контура зависит от его геометрической формы, размеров и от магнитных свойств среды, в которой он находится.

Применяя к явлению самоиндукции закон Фарадея, получим, что ЭДС самоиндукции равна

т.е. ток самоиндукции направлен навстречу току внешнего источника и тормозит его возрастание. Если ток в контуре уменьшается, то

т.е. возникающий ток самоиндукции замедляет убывание тока внешнего источника. Таким образом, контур, обладая определенной индуктивностью, приобретает электрическую инертность , заключающуюся в том, что любое изменение тока тормозится тем сильнее, чем больше индуктивность цепи.

Из выражения для эдс самоиндукции следует еще одно определение единицы индуктивности: 1 Гн – это индуктивность такого контура, в котором при изменении тока на 1 ампер в секунду возникает ЭДС самоиндукции в 1 В , т.е. 1 Гн = 1 (В·с)/А.

В качестве примера рассчитаем индуктивность длинного соленоида, имеющего N витков, площадь сечения S и длину l . Магнитное поле соленоида определяется формулой

где I – ток в соленоиде, n = N / l – число витков на единицу длины соленоида (плотность витков).

Индуктивность контура — это коэффициент пропорциональности между постоянным током, текущим в заданном замкнутом контуре, и потоком вектора магнитной индукции, создаваемым этим током через поверхность, окружённой этим контуром. Обозначение — , размерность — Гн (генри). Формульно:

• где
  • Ф — поток вектора магнитной индукции,
  • — индуктивность контура,
  • — сила тока в контуре.

  В большинстве задач данный параметр задан в условии, однако есть одна система, в которой данный параметр является расчётным. Это соленоид (рис. 1). Соленоидом называется провод, согнутый в виде спирали (он же, в принципе, катушка индуктивности). Формульно:

  • где
    • — индуктивность соленоида,
    • — относительная магнитная проницаемость среды (табличные данные),
    • м*кг**,
    • — число витков,
    • — площадь поперечного сечения витка,
    • — длинна катушки.

    Немного о — относительной магнитной проницаемости среды. Чаще всего в школьных задачах соленоид пустотелый, т.е. внутри него (витков) воздух, тогда . Иногда в него помещают сердечник, т.е. болванку формой повторяющую внутреннюю геометрию соленоида, тогда и по веществу, из которого состоит сердечник, можно в таблицах найти значение магнитной проницаемости.

    Для ряда задач существует всё тот же вопрос о параллельном и последовательном соединении индуктивностей. Будем считать, что взаимной индукции нет (т.е. один контур экранирован от второго). Тогда:

    Самоиндукция.

    

    Если по катушке идет переменный ток, то:
    магнитный поток, пронизывающий катушку, меняется во времени,
    а в катушке возникает ЭДС индукции .
    Это явление называют самоиндукцией.

    По правилу Ленца при увеличении тока напряженность вихревого электрического поля направлена против тока, т.е. вихревое поле препятствует нарастанию тока.
    При уменьшения тока напряженность вихревого электрического поля и ток направлены одинаково, т.е.вихревое поле поддерживает ток.

    

    На вышеприведенном рисунке:
    при замыкании ключа первая лампа вспыхивает практически сразу, а вторая — с заметным запозданием, т.к. ЭДС самоиндукции в цепи второй лампы велика, и сила тока не сразу достигает своего максимального значения.

    

    При размыкании ключа в катушке L возникает ЭДС самоиндукции, которая поддерживает уменьшающийся ток.
    В момент размыкания через гальванометр идет ток размыкания, направленный против начального тока до размыкания.
    Сила тока при размыкании может быть больше начального тока, т.е. ЭДС самоиндукции больше ЭДС источника тока.

    Индуктивность

    Величина индукции магнитного поля, создаваемого током, пропорционален силе тока, а магнитный поток пропорционален магнитной индукции.

    где L — индуктивность контура (иначе коэффициентом самоиндукции), т.е. это коэффициент пропорциональности между током в проводящем контуре и магнитным потоком.

    Используя закон электромагнитной индукции, получаем равенство

    

    Индуктивность — это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока в нем на 1 А за 1 с.

    Индуктивность зависит от размеров проводника, его формы и магнитных свойств среды, в которой находится проводник, но не зависит от силы тока в проводнике.

    Индуктивность катушки (соленоида) зависит от количества витков в ней.

    Единицу индуктивности в СИ называется генри (1Гн).
    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.

    В механике:
    Инерция приводит к тому, что под действием силы тело приобретает определенную скорость постепенно.
    Тело нельзя мгновенно затормозить, как бы велика ни была тормозящая сила.

    В электродинамике:
    При замыкании цепи за счет самоиндукции сила тока нарастает постепенно.
    При размыкании цепи самоиндукция поддерживает ток некоторое время, несмотря на сопротивление цепи.

    Явление самоиндукции выполняет очень важную роль в электротехнике и радиотехнике.

    Энергия магнитного поля тока

    По закону сохранения энергии энергия магнитного поля, созданного током, равна той энергии, которую должен затратить источник тока (например, гальванический элемент) на создание тока.
    При размыкании цепи эта энергия переходит в другие виды энергии.

    При замыкании цепи ток нарастает.
    В проводнике появляется вихревое электрическое поле, действующее против электрического поля, созданного источником тока.
    Чтобы сила тока стала равной I, источник тока должен совершить работу против сил вихревого поля.
    Эта работа идет на увеличение энергии магнитного поля тока.

    При размыкании цепи ток исчезает.
    Вихревое поле совершает положительную работу.
    Запасенная током энергия выделяется.
    Это обнаруживается, например, по мощной искре, возникающей при размыкании цепи с большой индуктивностью.

    

    Энергия магнитного поля, созданного током, проходящим по участку цепи с индуктивностью L, определяется по формуле

    Магнитное поле, созданное электрическим током, обладает энергией, прямо пропорциональной квадрату силы тока.

    Плотность энергии магнитного поля (т. е. энергия единицы объема) пропорциональна квадрату магнитной индукции: w_м

    В 2 ,
    аналогично тому как плотность энергии электрического поля пропорциональна квадрату напряженности электрического поля w_э

    Электромагнитная индукция. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

    

    Индуктивность микрополосковой линии является распределенной и характеризуется значением индуктивности на единицу длины.

    

    

    Индукти́вность (или коэффициент самоиндукции) — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность [1] , краем которой является этот контур. [2] [3] [4] .

    

    — магнитный поток, — ток в контуре, — индуктивность.

    • Нередко говорят об индуктивности прямого длинного провода(см.). В этом случае и других (особенно — в не отвечающих квазистационарному приближению) случаях, когда замкнутый контур непросто адекватно и однозначно указать, приведенное выше определение требует особых уточнений; отчасти полезным для этого оказывается подход (упоминаемый ниже), связывающий индуктивность с энергией магнитного поля.

    Через индуктивность выражается ЭДС самоиндукции в контуре, возникающая при изменении в нём тока [4] :

    
    .

    Из этой формулы следует, что индуктивность численно равна ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.

    При заданной силе тока индуктивность определяет энергию магнитного поля, создаваемого этим током [4] :

    
    .

    Практически участки цепи со значительной индуктивностью выполняют в виде катушек индуктивности [4] . Элементами малой индуктивности (применяемыми для больших рабочих частот) могут быть одиночные (в том числе и неполные) витки или даже прямые проводники; при высоких рабочих частотах необходимо учитывать индуктивность всех проводников [5] .

    Для имитации индуктивности, т.е. ЭДС на элементе, пропорциональной и противоположной по знаку скорости изменения тока через этот элемент, в электронике используются [6] и устройства, не основанные на электромагнитной индукции (см. Гиратор); такому элементу можно приписать определенную эффективную индуктивность, используемую в расчетах полностью (хотя вообще говоря с определенными ограничивающими условиями) аналогично тому, как используется обычная индуктивность.

    Содержание

    Обозначение и единицы измерения

    В системе единиц СИ индуктивность измеряется в генри [7] , сокращенно Гн. Контур обладает индуктивностью в один генри, если при изменении тока на один ампер в секунду на выводах контура будет возникать напряжение в один вольт.

    В вариантах системы СГС — системе СГСМ и в гауссовой системе индуктивность измеряется в сантиметрах ( 1 Гн = 10 9 см ; 1 см = 1 нГн ) [4] ; для сантиметров в качестве единиц индуктивности применяется также название абгенри. В системе СГСЭ единицу измерения индуктивности либо оставляют безымянной, либо иногда называют статгенри (1 статгенри ≈ 8,987552·10 11 генри, коэффициент перевода численно равен 10 −9 от квадрата скорости света, выраженной в см/с).

    Символ L , используемый для обозначения индуктивности, был принят в честь Эмилия Христиановича Ленца (Heinrich Friedrich Emil Lenz) [8] [9] . Единица измерения индуктивности названа в честь Джозефа Генри (Joseph Henry) [10] . Сам термин индуктивность был предложен Оливером Хевисайдом (Oliver Heaviside) в феврале 1886 года [11] .

    Теоретическое обоснование

    Если в проводящем контуре течёт ток, то ток создаёт магнитное поле [4] .

    Будем здесь вести рассмотрение в квазистатическом приближении, подразумевая, что переменные электрические поля не настолько сильны и быстры, чтобы ими нельзя было пренебречь в смысле порождения ими магнитного поля.

    Ток считаем одинаковым по всей длине контура (пренебрегая емкостью проводника, которая позволяет накапливать заряды в разных его участках, что вызвало бы неодинаковость тока вдоль проводника и заметно усложнило бы картину).

    По закону Био — Савара величина вектора магнитной индукции, создаваемой некоторым элементарным (в смысле геометрической малости участка проводника, рассматриваемого как элементарный источник магнитного поля) током в каждой точке пространства пропорциональна этому току. Суммируя поля, создаваемые каждым элементарным участком, приходим к тому, что и магнитное поле (вектор магнитной индукции), создаваемое всем проводником также пропорционально порождающему току.

    Рассуждение выше верно для вакуума. В случае присутствия магнитной среды [12] (магнетика) с заметной (или даже большой) магнитной восприимчивостью вектор магнитной индукции (который и входит в выражение для магнитного потока) будет заметно (или даже во много раз) отличаться от того, каким бы он был в отсутствие магнетика (в вакууме). Мы ограничимся здесь линейным приближением, тогда вектор магнитной индукции, хотя, возможно, возросший (или уменьшившийся) в заметное количество раз по сравнению с отсутствием магнетика при том же контуре с током, тем не менее остается пропорциональным порождающему его току.

    Тогда магнитный поток, то есть поток поля вектора магнитной индукции:

    

    через любую конкретную фиксированную поверхность S (в частности и через интересующую нас поверхность, краем которой является наш контур с током) будет пропорционален току, так как пропорционально току B всюду под интегралом.

    Итак, мы обосновали:

    этого достаточно, чтобы утверждать, введя обозначение L для коэффициента пропорциональности, что

    

    В заключение теоретического обоснования покажем, что рассуждение корректно в том смысле, что магнитный поток не зависит от конкретной формы поверхности, натянутой на контур. (Действительно, даже на самый простой контур может быть натянута — в том смысле, что контур должен быть ее краем — не единственная поверхность, а разные, например, начав с двух совпадающих поверхностей, затем одну поверхность можно немного прогнуть, и она перестанет совпадать со второй). Поэтому надо показать, что магнитный поток одинаков для любых поверхностей, натянутых на один и тот же контур.

    Но это действительно так: возьмем две такие поверхности. Вместе они будут составлять одну замкнутую поверхность. А мы знаем (из закона Гаусса для магнитного поля), что магнитный поток через любую замкнутую поверхность равен нулю. Это (с учетом знаков) означает, что поток через одну поверхность и другую поверхность — равны. Что доказывает корректность определения.

    Свойства индуктивности

    • Индуктивность [13] всегда положительна.
    • Индуктивность зависит только от геометрических размеров контура и магнитных свойств среды (сердечника). [14]

    Индуктивность одновиткового контура и индуктивность катушки

    Величина магнитного потока, пронизывающего одновитковый контур, связана с величиной тока следующим образом [4] :

    

    

    где — индуктивность витка. В случае катушки, состоящей из N витков предыдущее выражение модифицируется к виду:

    

    где ^ » width=»» height=»» />
    — сумма магнитных потоков через все витки (это так называемый полный поток, называемый в электротехнике потокосцеплением, именно он фигурирует в качестве магнитного потока вообще в случае для катушки в общем определении индуктивности и в теоретическом рассмотрении выше; однако для упрощения и удобства для многовитковых катушек в электротехнике пользуются отдельным понятием и отдельным обозначением), а — уже индуктивность многовитковой катушки. называют потокосцеплением или полным магнитным потоком [15] . Коэффициент пропорциональности иначе называется коэффициентом самоиндукции контура или просто индуктивностью [4] .

    Если поток, пронизывающий каждый из витков одинаков (что довольно часто можно считать верным для катушки в более или менее хорошем приближении), то . Соответственно, =L_N^2″ width=»» height=»» />
    (суммарный магнитный поток через каждый виток увеличивается в N раз — поскольку его создают теперь N единичных витков, и потокосцепление еще в N раз, так как это поток через N единичных витков). Но в реальных катушках магнитные поля в центре и на краях отличаются, поэтому используются более сложные формулы.

    Индуктивность соленоида

    

    

    

    Соленоид — длинная, тонкая катушка, то есть катушка, длина которой намного больше, чем её диаметр (также в дальнейших выкладках здесь подразумевается, что толщина обмотки намного меньше, чем диаметр катушки). При этих условиях и без использования магнитного материала плотность магнитного потока внутри катушки является фактически постоянной и (приближенно) равна

    

    где − магнитная постоянная, − число витков, − ток и − длина катушки. Пренебрегая краевыми эффектами на концах соленоида, получим [16] , что потокосцепление через катушку равно плотности потока , умноженному на площадь поперечного сечения и число витков :

    

    Отсюда следует формула для индуктивности соленоида (без сердечника):

    

    

    Если катушка внутри полностью заполнена магнитным материалом (сердечником), то индуктивность отличается на множитель — относительную магнитную проницаемость [17] сердечника:

    

    

    В случае, когда , можно (следует) под S понимать площадь сечения сердечника и пользоваться данной формулой даже при толстой намотке, если только полная площадь сечения катушки не превосходит площади сечения сердечника слишком во много раз.

    Более точные формулы для соленоида конечного размера

    Для однослойного (с очень тонкой намоткой) соленоида конечных размеров (не бесконечно длинного) существуют более точные, хотя и более сложные формулы [18] :

    

    

    — количество витков, — радиус цилиндра, — длина его образующей, , , — Эллиптические интегралы.

    

    

    Индуктивность тороидальной катушки (катушки с кольцевым сердечником)

    

    

    Для тороидальной катушки, намотанной на сердечнике из материала с большой магнитной проницаемостью, можно приближенно пользоваться формулой для бесконечного прямого соленоида (см. выше):

    

    где — оценка длины соленоида ( — большой радиус тора).

    Лучшее приближение дает формула

    

    где предполагается сердечник прямоугольного сечения с наружным радиусом R и внутренним радиусом r, высотой h.

    Индуктивность длинного прямого проводника

    Для длинного прямого (или квазилинейного) провода кругового сечения индуктивность выражается приближенной формулой [19] :

    

    где − магнитная постоянная, — относительная магнитная проницаемость внешней среды (которой заполнено пространство (для вакуума ), — относительная магнитная проницаемость материала проводника, — длина провода, — радиус его сечения.

    Индуктивность единичного круглого витка

    

    где − магнитная постоянная, — относительная магнитная проницаемость материала проводника.

    Индуктивность прямоугольной рамки

    Индуктивность прямоугольной рамки размерами из (достаточно тонкого) провода круглого сечения толщиной такова [20] :

    Что такое самоиндукция?

    Явление электромагнитной индукции очень часто наблюдается в электротехнике. Взаимное влияние электрических и магнитных полей иногда приводит к интересным результатам. Самоиндукция – частный случай электромагнитной индукции.

    Общеизвестно, что причиной порождения электрического тока является переменное магнитное поле. Именно этот принцип реализован в конструкциях современных генераторов. Природа самоиндукции также связана с электромагнетизмом, но это явление проявляется она по-другому.

    Определение

    Рассмотрим схему катушки, по обмоткам которой протекает электрический ток (рис. 1). Так как вокруг проводника, который находится под током, всегда существует связанное с ним магнитное поле, то силовые линии этого поля пронизывают плоскости витков. В результате такого взаимодействия соленоиды образуют собственное магнитное поле, магнитные линии которого замыкаются за его пределами.

    

    Рис. 1. Магнитное поле катушки

    Частным случаем катушки является замкнутый контур (один виток). В нём, как и в катушке, образуется собственное магнитное поле (см. рис. 2). Если ток постоянный, то в контуре никаких изменений не происходит.

    Но при изменении параметров, например, в результате размыкания цепи, изменяется магнитный поток, создаваемый электрическим полем, что является причиной возникновения ЭДС индукции. Аналогичное изменение произойдёт и в случае замыкания цепи.

    Изменение параметров магнитного поля вызывает появление вихревого электрического поля, что в свою очередь приводит к возбуждению индуктивной электродвижущей силы. Возникновение ЭДС индукции, в результате изменения ток в замкнутом контуре, называется самоиндукцией.

    Магнитный поток, ограниченный поверхностью контура, меняется прямо пропорционально изменению тока, циркулирующего в нём.

    

    Рис. 2. Явление самоиндукции

    Направление вектора ЭДС самоиндукции не совпадает с направлением тока в период его возрастания (при замыкании цепи), но он сонаправлен с ним в период убывания (разъединения цепи). Такое действие проявляется в замедлении появления тока в соленоиде при замыкания цепи, или в его задержке на какое-то время после разрыва цепи.

    Описанное явление можно наблюдать на опыте с лампочками, одна из которых подключена последовательно с индуктивностью (см. рис. 3).

    

    Рис. 3. Схема опыта с лампочками

    Как видно на рисунке слева, ток от источника питания, проходящий через лампочку 2, при замыкании контактов встретит сопротивление вихревых токов, поскольку они противоположно направлены. Поэтому зажигание этой лампочки произойдёт с задержкой.

    На время включения лампочки 1 вихревые токи повлияют, но сила тока в её цепи уменьшится после зажигания лампы 2. При отключении цепи от источника питания произойдёт обратный процесс: лампочка в цепи индуктивности некоторое время будет медленно угасать, а вторая лампа потухнет сразу после разъединения контактов.

    График на рисунке 4 красноречиво объясняет эффект задержки.

    

    Рис. 4. Иллюстрация задержки изменения тока в цепи индуктивности

    Обратите внимание на нелинейность изменения силы тока по времени.

    Аналогичные процессы происходят в цепи, состоящей из одной катушки. На рисунке 5 изображена такая схема и график изменения силы тока.

    

    Рис. 5. Возникновение самоиндукции

    Остаётся добавить, что скорость изменение величины ЭДС зависит от количества витков соленоида. Чем больше витков, тем больше влияние вихревых токов, на параметры цепи.

    В случае с переменным током амплитуда ЭДС самоиндукции пропорциональна амплитуде синусоиды питания, её частоте и индуктивности катушки.

    Синусоидальный ток, проходя через катушку индуктивности, сдвигается по фазе на величину π/2. Именно этот сдвиг является причиной отставания собственного тока катушки от тока, вырабатываемого источником питания.

    Формулы

    Собственный магнитный поток контура (Ф) связан прямо пропорциональной зависимостью с индуктивностью (L) этого контура и величиной тока в нём (i). Данная зависимость выражается формулой: Ф = L×i. Коэффициент пропорциональности L принято называть коэффициентом самоиндукции или же просто индуктивностью контура.

    При этом индуктивность контура пребывает в зависимости от его геометрии, площади плоскости ограниченной витком и магнитной проницаемости окружающей среды. Но этот коэффициент не зависит от силы тока в контуре. Если же форма, линейные размеры и магнитная проницаемость не изменяются, то для определения величины индуктивной ЭДС применяется формула:

    

    где E_{самоинд.} – ЭДС самоиндукции, Δi – изменение силы тока за время Δt.

    Индуктивность

    Выше мы отметили, что индуктивность контура зависит от его геометрии и размеров, а также от магнитной проницаемости среды. Если речь идёт о катушке, то эти утверждения справедливы и для неё. На индуктивность катушки влияет её диаметр и количество витков. Индуктивность существенно повышается, если в катушку добавить ферромагнитный сердечник.

    Магнитные поля отдельных витков катушки складываются. Если витков достаточно много, то ток, протекающий через катушку, образует вокруг неё сильное магнитное поле, реагирующее на изменения электрического поля. Индуктивность является той величиной, которая характеризует то, насколько сильно проводник, из которого состоят витки, противодействует электрическому току.

    Чем больше индуктивность катушки и чем выше скорость прерывания её цепи, тем больший всплеск ЭДС произойдёт в цепи. При этом полярность вихревых токов на выводах катушки противоположна направлению тока источника питания.

    Индуктивность (то есть коэффициент пропорциональности) является важной характеристикой катушек, дросселей и других контурных элементов. Этот параметр можно сравнить с ёмкостью конденсаторов. Тем более что действие катушки индуктивности и конденсатора в электрических цепях очень похожи. RL и RC цепочки часто используют для сглаживания всплесков напряжений в различных фильтрах.

    Единицей измерения индуктивности в международной системе СИ является генри. Величина размеров в 1 Гн – это такая индуктивность, при которой ЭДС составляет 1 В, при скорости изменения тока на 1 А за секунду.

    Индуктивность определяет количество энергии, выделяющейся в результате действия собственного магнитного поля при самоиндукции. Эту энергию легко рассчитать по формуле: W_м = LI 2 /2.

    Собственная энергия катушки численно равна работе, которую необходимо выполнить источником питания при преодолении ЭДС самоиндукции.

    Важно знать, что в результате резкого разрыва цепи с большой индуктивностью, энергия высвобождается в виде искры или даже с образованием дугового разряда.

    Примеры использования на практике

    Явление самоиндукции нашло широкое практическое применение. Автолюбители прекрасно знают, что такое катушка зажигания. Без неё карбюраторный двигатель не запустится.

    Работает этот важный узел следующим образом:

    1. На катушку с большой индуктивностью подаётся бортовое напряжение 12 В.
    2. Электрическая цепь резко обрывается специальным прерывателем.
    3. Накопленная энергия самоиндукции поступает по высоковольтным проводам на свечу и образует на её электродах мощную искру.
    4. Искровой разряд зажигает топливную смесь, приводя в движение поршень.

    В современных автомобилях разрыв цепи выполняет электроника, но суть от этого не меняется – для образования искры по-прежнему используется энергия самоиндукции.

    Мы уже упоминали о сетевых фильтрах, в которых используется явление самоиндукции. RL цепочка реагирует на любое изменение параметров. При его возрастании она задерживает во времени пиковые скачки и заполняет собственными вихревыми токами провалы. Таким образом, происходит сглаживание напряжения в электрически цепях.

    В блоках питания электронной аппаратуры таким же способом убирают:

    • шумы:
    • пульсации;
    • нежелательные частоты.

    Самоиндукция дросселей используется в люминесцентных лампах для розжига электродов. После срабатывания стартера происходит разрыв контактов, в результате чего в дросселе наводится ЭДС самоиндукции. Энергия дросселя разжигает дугу на электродах, и люминесцентная лампа начинает светиться.

    Перечисленные примеры демонстрируют полезное применение самоиндукции. Однако, как это всегда бывает, индуктивная ЭДС может наносить вред. При разъединении контактов выключателей, нагрузкой которых являются цепи с большой индуктивностью, возможны дуговые разряды. Они разрушают контакты, замедляют время защиты и т.п. С целью снижения риска от негативных влияний самоиндукции автоматические выключатели оборудуют дугогасительными камерами.

    В таких случаях приходится принимать меры для нейтрализации энергии ЭДС самоиндукции. Ещё большая потребность в рассеянии энергии самоиндукции возникает в полупроводниковых ключах, чувствительных к пробоям.

    В промышленности и энергетике самоиндукция является серьёзной проблемой. При отключении нагруженных линий ЭДС самоиндукции может достигать опасных для жизни величин. Это требует дополнительных затрат на принятие мер предосторожности. В частности, необходимо устанавливать на линиях устройства, препятствующие молниеносному размыканию цепи.

    Похожие публикации:

    1. Как подключить сетевой диск в windows
    2. Как сделать перенос в слове русский
    3. Майкрософт не отвечает что делать
    4. Файлзилла как настроить сервер ftp