Катушка индуктивности. Явление амоиндукции

Разбор сложных заданий в тг-канале:

Самоиндукция. Индуктивность

Индуктивность, или коэффициент самоиндукции (от лат. inductio — наведение, возбуждение) — это параметр электрической цепи, который определяет ЭДС самоиндукции, наводимой в цепи при изменении протекающего по ней тока или (и) ее деформации.

Термином «индуктивность» обозначают также катушку самоиндукции, которая определяет индуктивные свойства цепи.

Самоиндукция — возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока. Самоиндукция была открыта в 1832 г. американским ученым Дж. Генри. Независимо от него в 1835 г. это явление открыл М. Фарадей.

ЭДС индукции возникает при изменении магнитного потока. Если это изменение вызывается собственным током, то говорят об ЭДС самоиндукции:

εis=Фt=LIt

где L — индуктивность контура, или его коэффициент самоиндукции.

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

Индуктивность, как и электроемкость, зависит от геометрии проводника — его размеров и формы, но не зависит от силы тока в проводнике. Так, индуктивность прямого провода гораздо меньше индуктивности того же провода, свернутого в спираль.

Расчеты показывают, что индуктивность описанного выше соленоида в воздухе определяется по формуле:

L=μ0N2Sl

где μ0 — магнитная постоянная, N — число витков соленоида, l — длина соленоида, S — площадь поперечного сечения.

Кроме того, индуктивность зависит от магнитных свойств среды, в которой находится проводник, а именно от его магнитной проницаемости, которая определяется по формуле:

LL0=μ

где L0 — индуктивность контура в вакууме, L — индуктивность контура в однородном веществе, заполняющем магнитное поле.

Единицей индуктивности в СИ является генри (Гн): 1 Гн=1В·с/А.

Токи замыкания и размыкания

При любом включении и выключении тока в цепи наблюдаются так называемые экстратоки самоиндукции (экстратоки замыкания и размыкания), возникающие в цепи вследствие явления самоиндукции и препятствующие, согласно правилу Ленца, нарастанию либо убыванию тока в цепи. На рисунке показана схема соединения двух одинаковых ламп. Одна из них подключена к источнику через резистор R, а другая — последовательно соединена с катушкой L с железным сердечником.

При замыкании цепи первая лампа вспыхивает практически мгновенно, а вторая — с заметным опозданием. Это вызвано тем, что ЭДС самоиндукции в цепи этой лампы велика, и сила тока не сразу достигает своего максимального значения.

При размыкании ключа в катушке L возникает ЭДС самоиндукции, поддерживающая первоначальный ток. В результате в момент размыкания через гальванометр течет ток (светлая стрелка), направленный против начального тока до размыкания (черная стрелка). При этом ЭДС самоиндукции может быть гораздо больше ЭДС батареи элементов, что будет проявляться в том, что экстраток размыкания будет существенно превышать стационарный ток при замкнутом ключе.

Индуктивность характеризует инерционность цепи по отношению к изменению в ней тока, и ее можно рассматривать как электродинамический аналог массы тела в механике, являющейся мерой инертности тела. При этом ток I играет роль скорости тела.

Энергия магнитного поля

По аналогии с кинетической энергией тела для цепей постоянного тока энергия магнитного поля Wм записывается в форме, аналогичной выражению для кинетической энергии mυ22

WM=LI22

При этом индуктивность включает часть, связанную с энергией магнитного поля, сосредоточенную в проводниках, внутреннюю индуктивность Li и внешнюю Le, связанную с внешним магнитным полем: L=Li+Le.

Бесплатный интенсив по физике

На бесплатном интенсиве ты:
  • 🔥 Получишь мощный старт для дальнейшей подготовки.
  • 🔥 Прокачаешь свою Кинематику.
  • 🔥 Узнаешь все о Линзах в ЕГЭ.
  • 🔥 Будешь решать задачи с дифракционной решеткой на ИЗИ.
  • 🔥 Улучшишь свои резы на 20 вторичных баллов ЕГЭ.

Что тебя ждет?

  • 👉 7 вебинаров (по 1 вебчику в неделю: согласись, не напряжно, да?).
  • 👉 Домашка после каждого веба (без дедлайна, лето все-таки, делай, когда удобно).
  • 👉 Скрипты и конспекты, полезные материалы к каждому занятию.
  • 👉 Личный кабинет Турбо (это супер-мега удобная площадка 🔥).
  • 👉 Тренажёр для отработки заданий (все в том же личном кабинете).
  • 👉 Отдельная беседа с преподавателями и однокурсниками.
  • 👉 Комфортная атмосфера, эффективная подготовка + чувство, что лето проводишь не зря 🔥.

Составим твой персональный план подготовки к ЕГЭ

Хочу!