ЭДС самоиндукции
ЭДС самоиндукции — это ЭДС, возникающая в катушке при изменении силы тока в ней. Она направлена так, чтобы противодействовать изменению тока, поэтому катушка не позволяет току изменяться мгновенно.
При увеличении тока магнитное поле катушки усиливается, и возникает ЭДС, направленная против увеличения тока. При уменьшении тока поле ослабевает, а ЭДС самоиндукции поддерживает ток в прежнем направлении. Поэтому в катушке индуктивности происходят переходные процессы: ток изменяется постепенно, а не скачком.
Формула
Здесь \(L\) — индуктивность катушки, а \(\frac{dI}{dt}\) — скорость изменения тока. Для равномерного изменения тока используют \(\mathcal{E}_{\text{си}}=-L\frac{\Delta I}{\Delta t}\). Знак «минус» выражает правило Ленца: ЭДС направлена против изменения тока, а не обязательно против самого тока.
Индуктивность катушки \(L=2\ \text{Гн}\), ток увеличился от \(0\) до \(3\ \text{А}\) за \(0{,}5\ \text{с}\). Тогда \(|\mathcal{E}_{\text{си}}|=L\frac{\Delta I}{\Delta t}=2\cdot\frac{3}{0{,}5}=12\ \text{В}\). Так как ток увеличивается, ЭДС самоиндукции направлена против его увеличения.
ЭДС самоиндукции — не то же самое, что напряжение источника. Источник создаёт энергию в цепи, а самоиндукция возникает из-за изменения тока и препятствует этому изменению. При постоянном токе в идеальной катушке \(\frac{dI}{dt}=0\), поэтому ЭДС самоиндукции равна нулю.
Что произойдёт с модулем ЭДС самоиндукции, если ток изменяется в два раза быстрее при той же индуктивности?
В самоиндукции эта ЭДС особенно важна при включении и выключении цепи. В RL-цепи она объясняет плавное нарастание тока после замыкания цепи и его плавное спадание после отключения.
Главное
- ЭДС самоиндукции возникает при изменении тока в самой катушке.
- Её модуль определяется формулой \(|\mathcal{E}_{\text{си}}|=L\left|\frac{dI}{dt}\right|\).
- Направление ЭДС всегда противодействует изменению тока.