Самоиндукция. Индуктивность. Аналогия между самоиндукцией и инерцией

Самоиндукция является важным частным случаем электромагнитной индукции, когда изменяющийся магнитный поток, вызывающий ЭДС индукции, создается током в самом контуре. Если ток в рассматриваемом контуре по каким-то причинам изменяется, то изменяется и магнитное поле этого тока, а, следовательно, и собственный магнитный поток, пронизывающий контур. В контуре возникает ЭДС самоиндукции, которая, согласно правилу Ленца, препятствует изменению тока в контуре.

Собственный магнитный поток Φ, пронизывающий контур или катушку с током, пропорционален силе тока I:

Коэффициент пропорциональности L в этой формуле называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки. Единица индуктивности в СИ называется генри (Гн). Индуктивность контура или катушки равна 1 Гн, если при силе постоянного тока 1 А собственный поток равен 1 Вб:

1 Гн = 1 Вб / 1 А.

Индуктивность зависит от формы и размеров контура, а также магнитных свойств среды.

Согласно закону электромагнитной индукции и определению индуктивности, для ЭДС самоиндукции получаем формулу:

Эта формула раскрывает физический смысл индуктивности: индуктивность численно равна ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.

Явление самоиндукции подобно явлению инерции в механике. Самоиндукция обусловлена порождением вихревого электрического поля переменным магнитным полем. Замкнутый контур проявляет как бы «инертные» свойства: чтобы изменить ток в контуре, необходимо совершить работу. Это напоминает инертные свойства в механике: чтобы разогнать тело, сообщив ему кинетическую энергию, также необходимо совершить работу. Электрический ток в цепи (так же, как скорость в механике) не может измениться мгновенно.

Рис. 1. Изменение тока в цепи не происходит мгновенно

Экспериментально явление самоиндукции можно наблюдать в следующем опыте (см. рисунок): так как при замыкании цепи ток нарастает постепенно, то в цепи с большой индуктивностью лампа Л1 вспыхивает заметно позже лампы Л2.

Рис. 2. Явление самоиндукции