Явление самоиндукции

Протекание электрического тока в проводниках связано с появлением магнитного поля, величина которого в соответствии с законом Био—Савара—Лапласа для бесконечно тонких в поперечном сечении проводников определяется соотношением:

dB= , (1)

где dB — вектор индукции магнитного поля, создаваемого элементами тока dI в точке, определяемой радиусом вектора r при силе тока I.

Если проводник с током расположен по периметру некоторого замкнутого контура с площадью S, ток в контуре создает пронизывающий этот контур магнитный поток Y, причем

Y= , (2)

где dS – элемент площади контура.

Кинетическая энергия движущихся зарядов в проводнике связана с энергией созданного током магнитного поля. Поэтому при всяком изменении тока в контуре, связанном с изменением скорости движения электрических зарядов, пропорционально меняется и энергия магнитного поля. Известно, что ток I в контуре и создаваемый им полный магнитный поток Y через контур пропорциональны друг другу:

Y=LI (3)

где L – коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью контура.

Для описания магнитного поля в физической среде, способной взаимодействовать с этим полем, вводится векторная величина Н, называемая напряженностью магнитного поля. В случае однородной среды векторы магнитной индукции и напряженности магнитного поля связаны между собой соотношением:

B=mm₀H (4)

где m₀ — магнитная постоянная в вакууме, а m — относительная магнитная проницаемость среды.

В общем случае величина и зависит от Н и поэтому величина Lявляется функцией I.

На практике единичный контур с током не применяют, поскольку создаваемый им магнитный поток мал. Для получения требуемых параметров магнитного поля приходится применять большое количество контуров с током (катушки с большим числом витков). В силу принципа суперпозиции величина магнитного потока (а, следовательно, индуктивность) оказывается пропорциональной квадрату числа витков.

Физическое устройство, содержащее витки проводника, охватывающие некоторый сердечник, применяется в электротехнике как элемент физической цепи, способный запасать энергию магнитного поля, — индуктивное сопротивление.