Изменение тока в катушке индуктивности
При включении или выключении цепи ток через катушку индуктивности изменяется не мгновенно: катушка противодействует изменению силы тока. Поэтому в цепи возникают переходные процессы — ток постепенно нарастает или убывает.
Причина явления связана с индуктивностью катушки. Чем больше индуктивность \(L\), тем сильнее катушка противодействует быстрому изменению тока. Это проявление самоиндукции. В идеальной катушке ток не может измениться скачком: если до переключения он был равен \(I_0\), то сразу после переключения он остаётся равным \(I_0\).
Основная формула
Изменение тока определяется напряжением на катушке и её индуктивностью:
Отсюда \(\frac{\Delta I}{\Delta t}=\frac{U_L}{L}\) — скорость изменения тока. При большем напряжении ток изменяется быстрее, а при большей индуктивности — медленнее. Знак ЭДС самоиндукции выбирают так, чтобы она противодействовала изменению тока.
При включении источника ток в цепи с катушкой начинает расти от нуля не скачком, а постепенно. После размыкания цепи катушка поддерживает ток прежнего направления, поэтому на её выводах может возникнуть большое напряжение и искра на контактах.
Катушка не препятствует самому току, а препятствует изменению тока. В установившемся режиме постоянного тока идеальная катушка действует как проводник: \(U_L=0\), хотя ток через неё может быть ненулевым.
Как изменится ток сразу после включения цепи с идеальной катушкой, если до включения ток был равен нулю?
Главное
- Катушка индуктивности противодействует изменению силы тока, а не току как таковому.
- При включении ток нарастает, а при выключении убывает постепенно; скорость изменения задаётся соотношением \(\frac{\Delta I}{\Delta t}=\frac{U_L}{L}\).
- Переходные процессы в цепи с индуктивностью связаны с ЭДС самоиндукции.