Проводники с электрическим током (I) окружает магнитное поле (МП). Будучи переменным, оно вызывает направленный перенос электрических зарядов через проводник, вследствие чего возникает самоиндукция. Сменив силу тока, мы меняем и полевую составляющую цепи, при этом возникает индукционный ток. Разберёмся, что это такое ЭДС самоиндукции в физике. Рассмотрим условия возникновения явления, формулу для вычисления его значения.
ЭДС самоиндукции: это что – определение, формула
Самоиндукция – это процесс появления в электрической цепи тока самоиндукции. Для наглядного объяснения воспользуемся следующим рисунком.
Катушка N продуцирует внутри катушки S магнитный поток, изменение его величины во втором компоненте схемы приводит к возникновению индукционного электротока. Последний появляется в переменном магнитном поле. Первая обмотка находится в аналогичной ситуации. Если сила тока в ней растёт или снижается – возникает индукционный ток и индуцированная электродвижущая сила (ЭДС). Элемент N при этом является индукционной катушкой и элементом, создающим магнитное поле. Возникающая индукция и есть самоиндукцией.
Для обнаружения явления на практике нужна катушка хотя бы с сотней витков, надетая на замкнутый стальной сердечник. К её зажимам подключается потребитель, например, лампочка на 6 В. Параллельно к лампочке подводят 2-вольтовое питание – аккумулятор или батарейки.
При размыкании ключа первый её узел остаётся замкнутым – катушка с лампой, и последняя на мгновение засвечивается ярким светом. Почему? После прекращения подачи I его сила резко падает, параллельно ослабевает магнитное поле. Вследствие возникает явление самоиндукции – генерируется значительная ЭДС, вызывающая вспышку лампочки. Вот в чём заключается смысл этого физического явления.
Для выявления направления индуцированного электротока вместо лампочки к схеме подключают аналоговый вольтметр, способный измерять положительное и отрицательное напряжение. Предположим, что ток в схеме бежит слева направо, для катушки это направление ab, для измерительного устройства – dc. При отключении питания ключом стрелка резко и на короткий промежуток времени отклонится в противоположную сторону – ток потечёт в направлении cd. Как результат, образуется замкнутый контур abcda, где по катушке электроток протекает в прежнем направлении.
Получается, что при размыкании первого контура цепи ток снижается постепенно, поддерживая ЭДС. Аналогичное явление наблюдается при постепенном повышении сопротивления в цепи посредством переменного резистора – реостата. Благодаря самоиндукции ток снижается постепенно и течёт в направлении первичного I цепи. При увеличении последнего ЭДС самоиндукции направляется навстречу ему. I самоиндукции направляется в сторону, противоположную току, который вызывает процесс индукции.
Контур пронизывается собственным магнитным потоком, пропорциональным его индуктивности и силе протекающего электротока: Ф = LI. ЭДС самоиндукции измеряется в Гн – генри.
Тест
В чем заключается явление самоиндукции:
- Появлении индуцированного электрического тока.
- Изменении силы электротока в цепи при смене напряжения.
- Резком исчезновении электричества в катушке при размыкании цепи.
Как вы считаете, материал был полезен?