Величина и направление Э.Д.С. самоиндукции

§ 45. ВЕЛИЧИНА И НАПРАВЛЕНИЕ Э. Д. С. САМОИНДУКЦИИ

Величина возникающей в катушке э. д. с. самоиндукции прямо пропорциональна ее индуктивности и зависит от скорости измене­ния магнитного потока.

Если в цепи, обладающей индуктивностью L гн, ток изменяется за малое время ∆t сек на малую величину ∆I а, то в такой цепи возникает э. д. с. самоиндукции е_с, измеряемая в вольтах.

Знак минус в этой формуле указывает на то, что э. д. с. самоин­дукции противодействует изменению тока в ней.

Пример. В катушке, обладающей индуктивностью L=5 гн, протекает электри­ческий ток, сила которого изменяется за 2 сек на 10 а. Вычислить, какая э. д. с. самоиндукции возникает в катушке.

Решение,

Русский ученый Э. X. Ленц доказал, что э. д. с. индукции, в том числе э. д. с. самоиндукции, всегда направлена так, что она проти­водействует причине, вызывающей ее. Это определение называется правилом Ленца.

Если при замыкании цепи э. д. с. батареи направлена, как показано стрелкой на рис. 42, а, то э. д. с. самоиндукции, согласно правилу Ленца, в этот момент будет иметь противоположное на­правление (показано двойной стрелкой), препятствуя нарастанию тока. В момент размыкания цепи (рис. 42, б), наоборот, э. д. с. самоиндукции будет иметь направление, совпадающее с э. д. с. ба­тареи, препятствуя убыванию тока.

Следовательно, в момент замыкания цепи, обладающей индук­тивностью, э. д. с. на зажимах цепи уменьшается на величину воз­никающей э. д. с. самоиндукции.

В момент размыкания цепи результирующее напряжение увеличивается:

Э. д. с. самоиндукции в электрических цепях может во много раз превосходить напряжение источника тока. В связи с этим при размыкании цепей, обладающих большой индуктивностью, происходит пробой воздушного промежутка между контактами рубиль­ников и выключателей и образуется искра или дуга, от которой контакты обгорают и частично расплавляются. Кроме того, э. д. с. самоиндукции может пробить изоляцию проводов катушки.

Для наблюдения возникновения э. д. с. и тока самоиндукции в момент размыкания цепи выполним такой опыт (рис. 43)

При замыкании цепи ток в точке А разветвляется. Одна его часть пройдет по виткам катушки в лампу Л₁, а другая часть — через реостат в лампу Л₂. При этом лампа Л₂ мгновенно вспыхнет, тогда как нить лампы Л\ накалится постепен­но. При размыкании цепи лампа Л2 сра­зу погаснет, а лампа Л₁ на мгновение ярко вспыхнет и затем погаснет. Наблю­даемое явление связано с тем, что при замыкании цепи магнитное поле, созда­ваемое вокруг катушки L, пересекает «собственные витки» и возбуждает в ней э. д. с. и ток самоиндукции, который препятствует прохождению основного тока. По этой причине нить лам­пы Л₁ накаливается при замыкании цепи медленнее нити лампыЛ₂. При размыкании цепи в катушке также создается э. д. с. и ток самоиндукции, но в данном случае направление э.д. с. самоиндук­ции совпадает с направлением основного тока. Это и служит при­чиной того, что нить лампы Л₁ на мгновение ярко вспыхивает и гаснет позже лампы Л₂, в цепь которой катушка не включена,