§ 32. Самоиндукция

Как будет изменяться магнитное поле, возникающее вокруг проводника с током, при изменении силы тока в цепи?

В чём состоит правило Ленца?

1. Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из источника тока, ключа и проводника, силу тока в которой можно изменять с помощью реостата. Поскольку возникающее вокруг проводника магнитное поле зависит от силы тока в цепи, изменение силы тока вызовет изменение индукции магнитного поля, создаваемого этим током. Следовательно, сам проводник с изменяющейся в нём силой тока окажется в изменяющемся магнитном поле, что приведёт к возникновению индукционного тока в этом же проводнике. Подобное явление получило название самоиндукции, а ток, возникающий при этом, — ток самоиндукции.

Самоиндукция является частным случаем электромагнитной индукции и представляет собой по сути «индуктивное влияние электрического тока на самого себя».

Впервые явление самоиндукции наблюдал американский учёный Джозеф Генри (1797—1878) в 1832 г.: индукционный ток возникал в катушке, когда магнитный поток в ней увеличивался или уменьшался вследствие изменения тока, протекающего в самой катушке.

2. Явление самоиндукции можно наблюдать на достаточно простых опытах.

Соберём электрическую цепь, состоящую из двух параллельно подключённых к источнику тока одинаковых ламп. Последовательно с первой лампой включён реостат, а со второй — катушка с железным сердечником (рис. 108). Реостат должен иметь такое же электрическое сопротивление, что и обмотка катушки.

Рис. 108

Опыт показывает, что при замыкании цепи первая лампа загорается практически сразу, а вторая — с заметным запаздыванием. Нарастанию тока в части цепи с катушкой препятствует возникающий при этом ток самоиндукции. Согласно правилу Ленца этот ток препятствует изменению, в данном случае возрастанию, магнитного потока. Постепенно магнитный поток перестаёт изменяться, и ток самоиндукции становится равным нулю. Сила тока в цепи с катушкой становится максимальной.

При размыкании цепи возникающий при этом ток самоиндукции направлен в ту же сторону, что и ток от источника, поскольку он препятствует уменьшению силы тока в цепи. При этом магнитный поток, созданный током в катушке, уменьшается; возникающий ток препятствует этому изменению, поддерживая основной ток в цепи.

3. Явление самоиндукции подобно явлению инерции в механике. Аналогичность этих процессов проявляется в том, что как движущееся тело нельзя мгновенно остановить, а покоящееся — привести в движение, так и ток за счёт самоиндукции не может мгновенно приобрести определённое значение. Он нарастает и уменьшается постепенно.

Окончание >>>