Физика
3.4.6.2. ЭДС самоиндукции
Закон самоиндукции
Теорема физики (формула) и словесная формулировка математической записи: \(\varepsilon = - L\frac{{\Delta I}}{{\Delta t}}\)
Переменный ток в контуре создает собственный переменный поток магнитной индукции сквозь площадь, охваченную этим контуром. Созданный так переменный поток в соответствии с законом Фарадея порождает ЭДС, которая называется ЭДС самоиндукции. В соответствии с правилом Ленца ЭДС самоиндукции препятствует изменению порождающего эту ЭДС тока. (Величина магнитной индукции вокруг проводника с током зависит от силы тока: она тем больше, чем больше сила тока в проводнике.) L – индуктивность, величина, зависящая от геометрического строения контура и свойств среды, в которую он помещен. Для ферромагнитных веществ величина индуктивности изменяется вместе с изменением величины B. В школе такие среды не рассматриваются, рассматриваются среды, где L является константой.
В случае равномерного нарастания (убывания) тока ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна изменению силы тока и обратно пропорциональна времени этого изменения.
Доказательство теоремы. (Вывод формулы): известен экспериментальный закон, который состоит в том, что для любого контура поток самоиндукции равен произведению силы тока на константу, которая зависит от геометрического строения контура и от магнитных свойств среды, в которую помещен контур. Ф = L∙I. (Этот закон рассмотрим в следующем пункте.) Пользуясь данным законом и законом электромагнитной индукции Фарадея \(\varepsilon = - \frac{{\Delta \Phi }}{{\Delta t}}\), получим \(\varepsilon = - L\frac{{\Delta I}}{{\Delta t}}\):
\(\varepsilon = - \frac{{\Delta \Phi }}{{\Delta {\rm{t}}}} = - \frac{{{\Phi _2} - {\Phi _1}}}{{\Delta {\rm{t}}}} = - \frac{{L \cdot {I_1} - L \cdot {I_2}}}{{\Delta t}} = - \frac{{L\left( {{I_2} - {I_1}} \right)}}{{\Delta t}} = - L\frac{{\Delta I}}{{\Delta t}}\)
Минус в формуле напоминает о том, что наведенная ЭДС самоиндукции имеет такую полярность, что ток самоиндукции препятствует изменению тока в контуре, порождающего ЭДС самоиндукции. Поясним сказанное: если ток в контуре увеличивается во времени, то ток самоиндукции уменьшает его; если порождающий ЭДС самоиндукции ток в контуре уменьшается, то ЭДС самоиндукции увеличивает этот ток.
Условия выполнения: формула выполняется всегда.
Другие материалы по данной теме
Формула
\({E_{si}}\rangle \,\, = - L\frac{{\Delta I}}{{\Delta t}}\)