«Самоиндукция »

Самоиндукция — образование ЭДС индукции на концах проводника при изменении в нем силы тока. Самоиндукция была открыта в 1832 году американским ученым Дж. Генри. Независимо от него в 1835 году это явление открыл М. Фарадей. 

 Самоиндукция при замыкании. Наблюдать явление самоиндукции при замыкании можно с помощью ( рис.1). Она состоит из 2- х одинаковых ламп. Одна из них  Л1 подключена к источнику тока через  реостат R, а другая  Л2 - через катушку  К с ферромагнитным  сердечником  и выпрямителя ВС – 24.

  Рис. 1.

 Если замкнуть электрическую цепь  ключом К и установить  напряжение 10 В на ВС-24, то

лампы Л1 и Л2 будут гореть неодинаково.   Передвигая движок реостата, добьемся одинакового накала ламп накаливания ( рис.2). Разомкнем электрическую цепь ключом Кл. 

Вновь Замкнем электрическую цепь ключом Кл.  Лампа Л₁ вспыхивает мгновенно, а вторая  Л₂  - с существенным опозданием.

Проблема. Почему ?   

  Рис. 2.

Ответ.  При замыкании электрической цепи ключом Кл,  электрический ток потечет через лампы Л₁ и Л₂ . При прохождении тока через лампу Л₁ и через реостат R никаких явлений кроме ограничения тока реостатом R не происходит.

  Но когда ток протекает через лампу Л₂ он встречает на своем пути катушку К, на концах которой возникает ЭДС самоиндукции.  Эта ЭДС самоиндукции, уменьшающаяся со временем, ограничивает  время установления тока в этой части цепи. Поэтому лампа Л₂ вспыхивает позднее.

     Явление постепенного нарастания электрического тока в цепи с индуктивностью, называется явлением самоиндукции при замыкании.

Самоиндукция при размыкании. Возникновение ЭДС самоиндукция при размыкании электрического тока в цепях с катушками индуктивностями  называется самоиндукцией при размыкании.  

   Наблюдать явление самоиндукции при размыкании можно с помощью ( рис.3). Она состоит из катушки индуктивности L с ферромагнитным сердечником, неновой лампы НЛ с напряжением зажигания 120 В, источника тока Б ( ВС 24) и ключа Кл.

 Установим напряжение на ВС-24 равным 12 В. Замкнем ключ Кл. Неоновая лампа гореть не будет, так как напряжение источника тока 12 В , а напряжение зажигания неоновой лампы 120 В.

    Разомкнем цепь ключом Кл. При размыкании ключа Кл  неоновая лампа НЛ ярко вспыхивает  ( рис.4).                                                                                                     

Проблема. Почему ?   

Ответ.  При размыкании ключа Кл ток в катушке прекращается,                                                                                                                 

 Рис. 3.

магнитное поле катушки  быстро уменьшается и на концах катушки создается ЭДС индукции при размыкании.

Величина этой ЭДС в зависимости от индуктивности катушки, может достигать 150 – 200 В, что более чем достаточно для зажигания и горения неоновой лампочки и поэтому лампа вспыхивает.

    Рис. 4.

Явление возникновения ЭДС индукции на концах катушки при резком уменьшении магнитного поля катушки , называется явлением самоиндукции при размыкании.

Явление самоиндукции при размыкании надо учитывать при отключении мощных индуктивных потребителей электрического тока – трансформаторов и группы станков с электродвигателями, так как при размыкании таких цепей возникает настолько большая ЭДС индукции при размыкании, поэтому  все индуктивные нагрузки -  трансформаторы, электродвигатели могут перегореть.

Установка для проведения опытов по самоиндукции ( рис.5).  

 Она состоит из ламп накаливания Л1 и Л2 на 3,5 В, катушки индуктивности, неоновой лампы, резистора, выключателя и источника питания постоянного тока.

                                                                                                             Рис. 5.

Самоиндукция при замыкании.

1.      Установим выключатель в положение Включено.

2.      Установим резистор на максимальное сопротивление.

3.      Подсоединим схему к источнику тока.

4.      Включим источник тока и установим выходное напряжение 10 В.

5.      Лампы Л1 и Л2 загорятся, но накал у ламп будет разный.

6.      Будем поворачивать ручку переменного резистора до тех пор, пока лампы не загорятся одинаково.

7.      Выключим источник тока.

8.         Включим источник тока. Лампа Л2 загорится сразу, а лампа Л1 загорится через некоторое время. Это объясняется тем, что электрический ток в той части цепи,  в которой находится катушка индуктивности, устанавливается не сразу а постепенно,  в следствии явления самоиндукции при замыкании.                                                                                                                          

Самоиндукция при размыкании.

 9.   Разомкнем выключатель.  Неоновая лампа вспыхнет. Это происходит потому что, ток в катушке прекращается,  магнитное поле катушки  быстро уменьшается и на концах катушки создается ЭДС индукции при размыкании.  Величина этой ЭДС в зависимости от индуктивности катушки, может достигать 150 – 200 В, что более чем достаточно для зажигания и горения неоновой лампочки и поэтому лампа вспыхивает.

    Явление самоиндукции при замыкании и размыкании учитывается при включении индуктивных нагрузок – катушек индуктивности, трансформаторов, предприятий и цехов с большими индуктивными нагрузками.