3.4.6 Индуктивность. Самоиндукция. ЭДС самоиндукции

Электрический ток создаёт собственное магнитное поле. Поэтому при изменении силы тока меняется и магнитный поток через контур.

Для контура неизменной формы, находящегося в неизменной среде, собственный магнитный поток пропорционален силе тока:

Отсюда индуктивность контура

где:

• $L$ — индуктивность, Гн;
• $\Phi$ — магнитный поток собственного поля контура, Вб;
• $I$ — сила тока в контуре, А.

Индуктивность — физическая величина, характеризующая способность контура создавать магнитный поток при протекании тока. Она зависит от формы и размеров контура, а также от магнитных свойств окружающей среды.

Единица индуктивности в СИ — генри:

Самоиндукция

Самоиндукция — явление возникновения ЭДС индукции в том же контуре, в котором изменяется сила тока.

Изменение тока вызывает изменение собственного магнитного потока. По закону Фарадея в контуре возникает ЭДС самоиндукции:

При предельном переходе $\Delta t\to 0$:

Чем больше индуктивность $L$ и чем быстрее изменяется ток, тем больше модуль ЭДС самоиндукции.

Направление ЭДС самоиндукции

Знак «минус» выражает правило Ленца: ЭДС самоиндукции препятствует изменению тока, которое её вызвало.

• При увеличении тока ЭДС самоиндукции направлена против выбранного положительного направления тока и замедляет его нарастание.
• При уменьшении тока ЭДС самоиндукции направлена по прежнему направлению тока и поддерживает его.

Поэтому ток в цепи с катушкой не изменяется мгновенно: при замыкании он нарастает постепенно, а при размыкании самоиндукция стремится сохранить прежнее направление тока.

Не путать

• Самоиндукция является частным случаем электромагнитной индукции: изменяющееся магнитное поле создаёт сам ток этого же контура.
• Индуктивность $L$ характеризует сам контур и среду, а ЭДС ${\mathcal{E}}_{si}$ возникает только при изменении тока.
• ЭДС самоиндукции препятствует изменению тока, а не обязательно самому току.
• Формула энергии магнитного поля катушки относится к следующему пункту кодификатора 3.4.7.

Коротко

Собственный магнитный поток контура пропорционален току: $\Phi =LI$. При изменении тока возникает ЭДС самоиндукции ${\mathcal{E}}_{si}=-L\frac{\Delta I}{\Delta t}$, которая по правилу Ленца препятствует этому изменению.