Электромагнетизм. Самоиндукция

Это явление - частный случай электромагнитной индукции. Явление самоиндукции заключается в возникновении индукционного тока в проводнике, по которому протекает ток переменной силы I(t). Действительно, при протекании тока по проводнику вокруг него создаётся изменяющееся со временем магнитное поле, которое пронизывает контур, содержащий данный проводник и источник переменного тока. Следовательно, магнитный поток Ф, пронизывающий контур, также изменяется со временем, и поэтому, в соответствии с законом Фарадея, в контуре с переменным током должна индуцироваться ЭДС индукции, называемая в этом случае ЭДС самоиндукции e_s.

Так как магнитный поток Ф, порождаемый проводником с током I, пропорционален силе тока, то можно записать (где L - некоторый коэффициент). Тогда и ЭДС самоиндукции в проводнике, равна:

.

Ток самоиндукции I_s, направление которого также определяют по правилу Ленца, противодействует изменению силы основного тока I. Так как , то коэффициент L, называемый индуктивностью контура (проводника), характеризует способность контура (или данного элемента электрической схемы) сохранять силу протекающего в нём тока, т.е. L аналогична массе тела в поступательном движении и моменту инерции во вращательном движении. Таким образом, можно утверждать, что индуктивность проводника L есть мера его электрической инертности, т.е. – мера способности проводника сохранять силу протекающего по нему тока.

Индуктивность проводника L зависит от: 1) магнитной проницаемости m среды, в которой находится проводник; 2) формы и размеров проводника.

Суть (физический смысл) явления самоиндукции заключается в невозможности как мгновенного создания магнитного поля (разновидности материи) вокруг проводника с током, так и мгновенного уничтожения этого поля при отключении тока в проводнике, так как реализация любого процесса требует некоторого времени Dt. Причём, энергия магнитного поля вокруг проводника равна (не случайно эта формула похожа на формулу для расчёта кинетической энергии тела ) и при исчезновении поля (при отключении тока) вся его энергия возвращается в электрическую цепь (через порождённое вихревое электрическое поле) также за некоторое время ~L.

Вследствие этого при подаче на проводник прямоугольного импульса электрического напряжения форма импульса протекающего через проводник тока будет немного иной ("смазанной"):