Явление самоиндукции    

  Щелкните по ссылке "Самоиндукция и взаимная индукция ", чтобы ознакомиться с презентацией раздела в формате PowerPoint. Для возврата к данной странице закройте окно программы PowerPoint.

      До сих пор мы рассматривали изменяющиеся магнитные поля, не обращая внимание на то, что является их источником. На практике чаще всего магнитные поля создаются с помощью различного рода соленоидов, т.е. многовитковых контуров с током.

      Здесь возможны два случая: при изменении тока в контуре изменяется магнитный поток, пронизывающий: а) этот же контур; б) соседний контур.

      ЭДС индукции, возникающая в самом же контуре, называется ЭДС самоиндукции, а само явление – самоиндукция.

      Если же ЭДС индукции возникает в соседнем контуре, то говорят о явлении взаимной индукции.

      Ясно, что природа явления одна и та же, а разные названия использованы для того, чтобы подчеркнуть место возникновения ЭДС индукции.

       Явление самоиндукции открыл американский ученый Дж. Генри.

Генри Джозеф (1797–1878) – американский физик, член Национальной АН, ее президент (1866–1878).

Работы посвящены электромагнетизму. Первый сконструировал мощные подковообразные электромагниты (1828), применив многослойные обмотки из изолированной проволоки (грузоподъемность их достигала одной тонны), открыл в 1831 г. принцип электромагнитной индукции (М. Фарадей первый опубликовал открытие индукции). Построил электрический двигатель (1831), обнаружил (1832) явление самоиндукции и экстратоки, установил причины, влияющие на индуктивность цепи. Изобрел электромагнитное реле. Построил телеграф, действовавший на территории Принстонского колледжа, установил в 1842 г. колебательный характер разряда конденсатора.

      Явление самоиндукции можно определить следующим образом.

      Ток I, текущий в любом контуре, создает магнитный поток Ф, пронизывающий этот же контур. При изменении I будет изменяться Ф. Следовательно, в контуре будет наводиться ЭДС индукции.

      Т.к. магнитная индукция В пропорциональна току I  следовательно

      где L – коэффициент пропорциональности, названный индуктивностью контура.

      Если внутри контура нет ферромагнетиков, то  (т.к. ).

      Индуктивность контура L зависит от геометрии контура, числа витков, площади витка контура.

      За единицу индуктивности в СИ принимается индуктивность такого контура, у которого при токе  возникает полный поток . Эта единица называется Генри (Гн).

      Размерность индуктивности:

      Вычислим индуктивность соленоида L. Если длина соленоида l гораздо больше его диаметра d ( ), то к нему можно применить формулы для бесконечно длинного соленоида. Тогда

      здесь N – число витков. Поток через каждый из витков

      Потокосцепление

Но мы знаем, что , откуда индуктивность соленоида

где n – число витков на единицу длины, т.е.  – объем соленоида, значит

  ,  (5.1.1)  

Из этой формулы можно найти размерность для магнитной постоянной:

      При изменении тока в контуре возникает ЭДС самоиндукции, равная:

  ,  (5.1.2)  

      Знак минус в этой формуле обусловлен правилом Ленца.

      Явление самоиндукции играет важную роль в электротехнике и радиотехнике. Как мы увидим дальше, благодаря самоиндукции происходит перезарядка конденсатора, соединенного последовательно с катушкой индуктивности, в результате в такой LC-цепочке (колебательном контуре) возникают электромагнитные колебания.