Явление самоиндукции и ее закономерности
Его можно предложить учащимся, как частный случай электромагнитной индукции, с использованием простейшей схемы замкнутого контура, в который включен генератор переменного тока. Сила тока в цепи такого генератора изменяется по закону синуса, что на графике выглядит так:
|
|
![]() |

1. Формулируем проблему №1: Что должно наблюдаться в контуре, по которому течет переменный ток?
Для этого рассуждаем и одновременно составляем логическую цепочку:
![]()
Переменная ЭДС генератора создает в контуре изменяющийся
по величине и направлению переменный ток ~ I, создающий
переменный собственный магнитный поток ~
Фсобств, который пересекает контур, наводит в нем
ЭДС самоиндукции
. По закону Фарадея:

На «глазах» учащихся вырастает логическая цепочка 1, которую они
составляют сознательно, понимают что новое явление – это частный
случай явления электромагнитной индукции и сами формируют понятие
самоиндукции, закономерности этого явления и вводят новое
физическое понятие – индуктивность проводника, составляют формулу
закона Фарадея для самоиндукции. А затем последовательно, пошагово
раскрывают и уточняют, что
наводится
собственным магнитным потоком
(прямо пропорционален)
(прямо пропорционален)
То есть, скорость изменения собственного магнитного потока прямо пропорциональна скорости изменения тока в контуре.
Введя коэффициент пропорциональности L, запишем:

И тогда логическая цепочка запишется так:

Определение явления самоиндукции
Это тоже закон Фарадея, который надо читать так:
Величина
, возникшей в контуре при изменении тока в нем, прямо
пропорциональна
и зависит от L – индуктивности контура.
2. Формулируем проблему № 2: Понятие индуктивности контура – это новая характеристика проводника, которой он обладает в электромагнитном поле.
Ее физический смысл:
![]()
под индуктивностью проводника L надо понимать такую
, которая
возникает в нем, если изменение тока в нем будет происходить на 1А
за каждую секунду.

Следовательно, чем больше
при
, тем больше L проводника.
3. Упражнение: Индуктивность проводника L = 2Гн. Что это означает?
– Что при ![]()
4. Обратить внимание на следующие правила:
1) все проводники обладают омическим сопротивлением:
![]()
2) все проводники в переменном электромагнитном поле обладают индуктивностью.
3) индуктивность проводника зависит от его формы и конструкции:
а)

б) у соленоида индуктивность зависит от числа витков, чем больше n, тем больше L.
в) у соленоида с сердечником индуктивность зависит от материала сердечника: Fe, Ni, Co.
![]()
где: n – число витков на 1 ед.длины, V – объем соленоида.
5. Итак, индуктивность – новое свойство проводника.
Оно созвучно с мерой инертности по отношению к изменению тока в контуре. Чем больше индуктивность проводника Ls, тем изменение силы тока в проводнике происходит медленнее.
6. Вопрос на развитие физической логики: что же будет происходить в данном контуре?
должен препятствовать изменению силы тока в цепи, и
поэтому изменение силы тока в контуре будет отставать от изменения
на
клеммах контура по фазе.
будет тормозить нарастание тока в контуре и тормозить его
убывание по правилу Ленца.
7. Роль
в технике:
действует в каждое мгновение при
изменении тока в цепи, например, в момент включения и выключения
освещения, холодильника, и т.д. Особенно опасно ее действие в
момент размыкания рубильников в цепи, содержащих большие
индуктивности.
поддерживает убывание тока и может во много раз превысить
напряжение сети. Тогда при размыкании цепи возникают экстратоки
(искры), которые плавят рубильник. Чтобы погасить экстратоки,
рубильники помещают в масло, гасящее искру. Правило устройств
электроустановок учитывает это опасное свойство. Энергия тока и
созданного им магнитного поля вначале запасается в контуре в виде
, а
потом, в момент размыкания всегда выделяется в виде мощной
искры.
Разберем явление самоиндукции, наблюдаемое в контуре Б:


1) В момент замыкания цепи:
![]()
, которая тормозит нарастание тока

2) В момент размыкания:
, которая тормозит нарастание тока
8.
играет положительную роль в радиотехнике для
получения электромагнитных колебаний. Без нее была бы невозможна
радиосвязь и телевидение.
При решении расчетных задач на явление самоиндукции я использую ту же систему алгоритмизации, что и при прохождении темы «Электромагнитная индукция», изложенной в личном кабинете.
Общий анализ самоиндукции:
1) 
2) Фсобств = L . I

