Индукция, самоиндукция

Электромагнитная индукция возникает во всех случаях, когда меняется магнитный поток через контур. В случае изменения тока в контуре в нем возникает ЭДС индукции-самоиндукция.

Если в пространстве, где находится контур с током I, нет ферромагнетиков, то магнитное поле, а значит и магнитный поток Ф через контур будет прямо пропорциональны току I.

Ф=LI

L-индуктивность контура (Гн). По определению L>0. Она зависиь от формы и размеров контуров, а также от магнитных свойств окр.среды.
При изменении силы тока в контуре согласно закону электромагнитной индукции возникает ЭДС самоиндукции Е_S

Если L=const

Знак – показывает, что ЭДС всегда направлена так, что бы препятствовать изменению силы тока в соответствии с правилом Ленца. Эта ЭДС старается сохранить ток неизменным: если ток в контуре уменьшается, тоэдс самоиндукции стремится его увеличить. Особенно сильно это явление проявляется при включении и выключении тока в цепи, содержащей большую индуктивность.

Если в контуре 1 течет ток I₁, то он создает магнитное поле, которое пронизывает контур 2. В контуре 2 магнитный поток, связанный с током I₁, равен Ф₂. Естественно, что Ф₂ будет пропорционален току I₁ (при отсутствии ферромагнетиков). Коэффициент пропорциональности обозначим через L₂₁. Для этого случая связь между потоком и током будет такова: Ф₂=L₂₁I₁

Аналогично, в случае, когда ток течет в контуре 2, а магнитный поток пересекает контур 1, получаем: Ф₁=L₁₂I₂

Взаимная индукция. Наличие магнитной связи между контурами проявляется в том, что при всяком изменении тока в одном из контуров в другом контуре возннкает ЭДС индукции. Это явление и называют взаимной индукцией. Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС, возникающие в контурах 1 и2, равны, соответственно,

Индуктивность соленоида
Соленоидом называется катушка из тонкого провода, намотанного на каркас. Пространство внутри катушки может быть заполнено материалом с магнитной проницаемостью µ. Рассмотрим: идеальный соленоид: длина его L гораздо больше радиуса R. В этом случае при пропускании через соленоид тока I внутри соленоида возникает однородное магнитное поле с линиями индукции, параллельными оси соленоида. Вне соленоида при этом магнитного поля нет. Для нахождения величины магнитного поля воспользуемся теоремой о циркуляции для вектора Н:

Для нахождения циркуляции выберем контур, как показано на рисунке. Тогда, поскольку вне контура поля нет, а на вертикальных участках контура магнитное поле перпендикулярно направлению обхода, получаем: Нl=nIl, здесь n — число витков на единицу длины соленоида. Для магнитного поля . Индуктивность можно теперь определить по формуле

В этой формуле V — объем соленоида.

Экстратоки

При всяком изменении силы тока в проводящем контуре возникает ЭДС самоиндукции, в результате чего в контуре появляются дополнительные токи, называемые экстратоками самоиндукции. Экстратоки самоиндукции, согласно правилу Ленца, всегда направлены так, чтобы препятствовать изменениям тока в цепи, т. е. направлены противоположно току, создаваемому источником. При выключении источника тока экстратоки имеют такое же направление, что и ослабевающий ток. Следовательно, наличие индуктивности в цепи приводит к замедлению исчезновения или установления тока в цепи.

1) Замыкание электрической цепи

где ­ - установившийся ток;

- время релаксации (время, за которое ток увеличивается в e раз).
2) Размыкание электрической цепи



В цепях с большими индуктивностями при резком замыкании и размыкании ЭДС самоиндукции резко возрастает (eс >> e), что ведет к появлению экстратоков. Возрастание тока в цепи ведет к пробою изоляции и порче электроприборов, электрооборудо­ва­ния.