¿Cuál es la fem de autoinducción en el circuito? ¿Qué es la autoinducción? Una explicación en palabras sencillas.

Relación entre campos eléctricos y magnéticos.

Los fenómenos eléctricos y magnéticos se han estudiado durante mucho tiempo, pero a nadie se le ocurrió conectar de alguna manera estos estudios entre sí. No fue hasta 1820 que se descubrió que un conductor portador de corriente actúa sobre la aguja de una brújula. Este descubrimiento perteneció al físico danés Hans Christian Oersted. Posteriormente, la unidad de medida de la intensidad del campo magnético en el sistema GHS recibió su nombre: designación rusa E (Oersted), inglesa - Oe. Ésta es la intensidad del campo magnético en el vacío con una inducción de 1 Gauss.

Este descubrimiento sugirió que se podría generar un campo magnético a partir de una corriente eléctrica. Pero al mismo tiempo surgieron pensamientos sobre la transformación inversa, es decir, cómo obtener una corriente eléctrica a partir de un campo magnético. Después de todo, muchos procesos en la naturaleza son reversibles: el agua produce hielo, que puede volver a fundirse y convertirse en agua.

Se necesitaron veintidós años para estudiar esta ley de la física, ahora obvia, después del descubrimiento de Oersted. El científico inglés Michael Faraday participó en la generación de electricidad a partir de un campo magnético. Se fabricaron conductores e imanes de diversas formas y tamaños y se buscaron opciones para su disposición relativa. Y solo, aparentemente, por casualidad, el científico descubrió que para obtener una FEM en los extremos del conductor, se necesita un término más: el movimiento del imán, es decir. El campo magnético debe ser variable.

Ahora esto ya no sorprende a nadie. Así es exactamente como funcionan todos los generadores eléctricos: siempre que algo lo haga girar, se genera electricidad y la bombilla brilla. Se detuvieron, dejaron de girar y la luz se apagó.

Inducción electromagnética

Por lo tanto, la EMF en los extremos del conductor se produce sólo si se mueve de cierta manera en un campo magnético. O, más precisamente, el campo magnético debe necesariamente cambiar, ser variable. Este fenómeno se llama inducción electromagnética, en ruso inducción electromagnética: en este caso dicen que se induce una FEM en el conductor. Si se conecta una carga a dicha fuente EMF, la corriente fluirá en el circuito.

La magnitud de la EMF inducida depende de varios factores: la longitud del conductor, la inducción del campo magnético B y, en gran medida, la velocidad de movimiento del conductor en el campo magnético. Cuanto más rápido gira el rotor del generador, mayor será el voltaje en su salida.

Nota: la inducción electromagnética (el fenómeno de aparición de campos electromagnéticos en los extremos de un conductor en un campo magnético alterno) no debe confundirse con la inducción magnética, una cantidad física vectorial que caracteriza el campo magnético mismo.

Inducción

Este método ha sido revisado. Basta con mover el conductor en el campo magnético de un imán permanente, o viceversa, con mover (casi siempre por rotación) el imán cerca del conductor. Ambas opciones definitivamente le permitirán obtener un campo magnético alterno. En este caso, el método de producción de campos electromagnéticos se llama inducción. Es la inducción la que se utiliza para producir EMF en varios generadores. En los experimentos de Faraday en 1831, un imán se movía progresivamente dentro de una bobina de alambre.

Inducción mutua

Este nombre sugiere que en este fenómeno participan dos conductores. Por uno de ellos fluye una corriente variable que crea a su alrededor un campo magnético alterno. Si hay otro conductor cerca, aparece un EMF alterno en sus extremos.

Este método de producir CEM se llama inducción mutua. Todos los transformadores funcionan según el principio de inducción mutua, solo sus conductores están hechos en forma de bobinas y para mejorar la inducción magnética se utilizan núcleos hechos de materiales ferromagnéticos.

Si la corriente en el primer conductor se detiene (interrupción del circuito), o se vuelve incluso muy fuerte, pero constante (sin cambios), entonces no se obtendrá EMF en los extremos del segundo conductor. Es por eso que los transformadores funcionan solo con corriente alterna: si conecta una batería galvánica al devanado primario, definitivamente no habrá voltaje en la salida del devanado secundario.

La EMF en el devanado secundario se induce solo cuando cambia el campo magnético. Además, cuanto mayor sea la tasa de cambio, es decir, la velocidad, y no el valor absoluto, mayor será la fem inducida.

Autoinducción

Si se retira el segundo conductor, el campo magnético del primer conductor penetrará no sólo el espacio circundante, sino también el propio conductor. Por tanto, bajo la influencia de su campo, se induce una fem en el conductor, que se denomina fem de autoinducción.

El fenómeno de la autoinducción fue estudiado por el científico ruso Lenz en 1833. Sobre la base de estos experimentos, fue posible descubrir un patrón interesante: el EMF de autoinducción siempre contrarresta y compensa el campo magnético alterno externo que causa este EMF. Esta dependencia se llama regla de Lenz (no debe confundirse con la ley de Joule-Lenz).

El signo menos en la fórmula simplemente habla de la oposición de los campos electromagnéticos de autoinducción a las causas que lo generaron. Si la bobina está conectada a una fuente de corriente constante, la corriente aumentará bastante lentamente. Esto es muy notable cuando se "prueba" el devanado primario de un transformador con un óhmetro de cuadrante: la velocidad de la aguja que se mueve hacia la división de escala cero es notablemente menor que cuando se verifican las resistencias.

Cuando la bobina se desconecta de la fuente de corriente, la fem de autoinducción provoca chispas en los contactos del relé. En el caso de que la bobina esté controlada por un transistor, por ejemplo una bobina de relé, se coloca un diodo paralelo a ella en la dirección opuesta a la fuente de alimentación. Esto se hace para proteger los elementos semiconductores de los efectos de la fem de autoinducción, que puede ser decenas o incluso cientos de veces mayor que el voltaje de la fuente de energía.

Para realizar experimentos, Lenz diseñó un dispositivo interesante. En los extremos del balancín de aluminio se fijan dos anillos de aluminio. Un anillo es macizo, pero el otro tiene un corte. El balancín giraba libremente sobre la aguja.

Cuando se insertó un imán permanente en un anillo sólido, "se escapó" del imán, y cuando se quitó el imán, corrió tras él. Las mismas acciones con un anillo cortado no provocaron ningún movimiento. Esto se explica por el hecho de que en un anillo macizo, bajo la influencia de un campo magnético alterno, surge una corriente que crea un campo magnético. Pero en un anillo abierto no hay corriente, por lo tanto no hay campo magnético.

Un detalle importante de este experimento es que si se inserta un imán en el anillo y permanece inmóvil, entonces no se observa ninguna reacción del anillo de aluminio ante la presencia del imán. Esto confirma una vez más que la fem inducida ocurre sólo cuando cambia el campo magnético, y la magnitud de la fem depende de la tasa de cambio. En este caso, depende simplemente de la velocidad de movimiento del imán.

Lo mismo puede decirse de la inducción mutua y la autoinducción, solo que el cambio en la intensidad del campo magnético, o más bien la velocidad de su cambio, depende de la velocidad de cambio de la corriente. Para ilustrar este fenómeno, se puede dar el siguiente ejemplo.

Dejemos que pasen grandes corrientes a través de dos bobinas idénticas bastante grandes: a través de la primera bobina 10A, y a través de la segunda hasta 1000, y en ambas bobinas las corrientes aumentan linealmente. Supongamos que en un segundo la corriente en la primera bobina cambió de 10 a 15 A, y en la segunda de 1000 a 1001 A, lo que provocó la aparición de una fem autoinducida en ambas bobinas.

Pero, a pesar de un valor tan grande de corriente en la segunda bobina, la fuerza electromagnética de autoinducción será mayor en la primera, ya que allí la tasa de cambio de corriente es de 5 A/s, y en la segunda es de solo 1 A/s. . Después de todo, la fem de autoinducción depende de la tasa de aumento de la corriente (léase campo magnético) y no de su valor absoluto.

Inductancia

Las propiedades magnéticas de una bobina portadora de corriente dependen del número de vueltas y de las dimensiones geométricas. Se puede lograr un aumento significativo del campo magnético introduciendo un núcleo ferromagnético en la bobina. Las propiedades magnéticas de una bobina se pueden juzgar con suficiente precisión mediante la magnitud de la fem inducida, la inducción mutua o la autoinducción. Todos estos fenómenos han sido discutidos anteriormente.

La característica de la bobina que indica esto se llama coeficiente de inductancia (autoinductancia) o simplemente inductancia. En las fórmulas, la inductancia se indica con la letra L y, en los diagramas, los inductores se indican con la misma letra.

La unidad de inductancia es henry (H). Una bobina tiene una inductancia de 1H, en la cual, cuando la corriente cambia en 1A por segundo, se genera una fem de 1V. Este valor es bastante grande: los devanados de red de transformadores bastante potentes tienen una inductancia de uno o más Gn.

Por lo tanto, a menudo se utilizan valores de orden inferior, a saber, mili y micro Henry (mH y μH). Estas bobinas se utilizan en circuitos electrónicos. Una de las aplicaciones de las bobinas son los circuitos oscilantes en dispositivos de radio.

Las bobinas también se utilizan como estranguladores, cuyo objetivo principal es hacer pasar corriente continua sin pérdidas mientras se debilita la corriente alterna (filtros). Como regla general, cuanto mayor sea la frecuencia de operación, menos inductancia requerirán las bobinas.

Reactancia inductiva

Si tomamos un transformador de red suficientemente potente y la resistencia del devanado primario, resulta que es de solo unos pocos ohmios, e incluso cerca de cero. Resulta que la corriente a través de dicho devanado será muy grande e incluso tenderá al infinito. ¡Parece que un cortocircuito es simplemente inevitable! Entonces, ¿por qué no lo es?

Una de las principales propiedades de las bobinas inductoras es la reactancia inductiva, que depende de la inductancia y la frecuencia de la corriente alterna suministrada a la bobina.

Es fácil ver que al aumentar la frecuencia y la inductancia, la reactancia inductiva aumenta y, con corriente continua, generalmente se vuelve cero. Por lo tanto, al medir la resistencia de las bobinas con un multímetro, solo se mide la resistencia activa del cable.

El diseño de los inductores es muy diverso y depende de las frecuencias a las que opera la bobina. Por ejemplo, para operar en el rango decimétrico de las ondas de radio, a menudo se utilizan bobinas de circuito impreso. Para la producción en masa, este método es muy conveniente.

La inductancia de la bobina depende de sus dimensiones geométricas, núcleo, número de capas y forma. Actualmente se produce una cantidad suficiente de inductores estándar similares a las resistencias convencionales con terminales. Estas bobinas están marcadas con anillos de colores. También hay bobinas de montaje en superficie que se utilizan como estranguladores. La inductancia de tales bobinas es de varios milihenrios.

Este fenómeno se llama autoinducción. (El concepto está relacionado con el concepto de inducción mutua, siendo, por así decirlo, un caso especial del mismo).

La dirección de la FEM de autoinducción siempre resulta ser tal que cuando la corriente en el circuito aumenta, la FEM de autoinducción evita este aumento (dirigida contra la corriente), y cuando la corriente disminuye, disminuye (codirigida con la corriente). Esta propiedad de la fem de autoinducción es similar a la fuerza de inercia.

La magnitud de la FEM de autoinducción es proporcional a la tasa de cambio de corriente:

El factor de proporcionalidad se llama coeficiente de autoinducción o inductancia circuito (bobina).

Autoinducción y corriente sinusoidal.

En el caso de una dependencia sinusoidal de la corriente que fluye a través de la bobina con respecto al tiempo, la fem autoinductiva en la bobina se retrasa con respecto a la corriente en fase (es decir, 90°), y la amplitud de esta fem es proporcional a la amplitud de la corriente, frecuencia e inductancia (). Después de todo, la tasa de cambio de una función es su primera derivada, a.

Para calcular circuitos más o menos complejos que contengan elementos inductivos, es decir, espiras, bobinas, etc. dispositivos en los que se observe autoinducción (especialmente los completamente lineales, es decir, que no contengan elementos no lineales), en el caso de corrientes sinusoidales y voltajes, utilice el método de impedancias complejas o, en casos más simples, una opción menos potente, pero más visual, es el método del diagrama vectorial.

Tenga en cuenta que todo lo descrito es aplicable no sólo directamente a corrientes y tensiones sinusoidales, sino también prácticamente a arbitrarias, ya que estas últimas casi siempre pueden ampliarse a una serie de Fourier o integral y, por tanto, reducirse a sinusoidales.

En relación más o menos directa con esto, podemos mencionar el uso del fenómeno de la autoinducción (y, en consecuencia, de los inductores) en una variedad de circuitos oscilantes, filtros, líneas de retardo y otros circuitos electrónicos y eléctricos diversos.

Autoinductancia y sobretensión

Debido al fenómeno de autoinducción en un circuito eléctrico con una fuente EMF, cuando el circuito está cerrado, la corriente no se establece instantáneamente, sino después de un tiempo. Se producen procesos similares cuando se abre el circuito y (con una apertura brusca) el valor de la FEM de autoinducción en este momento puede exceder significativamente la FEM de origen.

La mayoría de las veces en la vida cotidiana se utiliza en las bobinas de encendido de los automóviles. El voltaje de encendido típico con una batería de 12 V es de 7 a 25 kV. Sin embargo, el exceso de EMF en el circuito de salida sobre el EMF de la batería aquí se debe no solo a una interrupción brusca de la corriente, sino también a la relación de transformación, ya que la mayoría de las veces no se utiliza una simple bobina inductora. , sino una bobina de transformador, cuyo devanado secundario suele tener muchas veces el número de vueltas (es decir, en la mayoría de los casos el circuito es algo más complejo que aquel cuyo funcionamiento se explicaría completamente mediante la autoinducción; sin embargo, la física de su funcionamiento en esta versión coincide en parte con la física del funcionamiento de un circuito con bobina simple).

Este fenómeno también se utiliza para encender lámparas fluorescentes en un circuito tradicional estándar (aquí estamos hablando específicamente de un circuito con un inductor simple: un estrangulador).

Además, al abrir los contactos siempre hay que tener en cuenta si la corriente fluye a través de la carga con una inductancia notable: el salto resultante en la fuerza electromagnética puede provocar la rotura de la separación entre contactos y/u otros efectos indeseables, que en este caso hay que suprimir. En este caso, por regla general, es necesario tomar una variedad de medidas especiales.

Notas

Enlaces

Sobre la autoinducción y la inducción mutua desde la “Escuela de Electricistas”

Fundación Wikimedia. 2010.

Bourdon, Robert Gregorio
Juan Emar

Vea qué es “Autoinducción” en otros diccionarios:

autoinducción- autoinducción... Diccionario de ortografía-libro de referencia

AUTOINDUCCIÓN- la aparición de fem inducida en un circuito conductor cuando cambia la intensidad de la corriente en él; Casos especiales de inducción electromagnética. Cuando cambia la corriente en el circuito, cambia el flujo magnético. inducción a través de la superficie limitada por este contorno, dando como resultado... Enciclopedia física

AUTOINDUCCIÓN- excitación de la fuerza electromotriz de inducción (fem) en un circuito eléctrico cuando cambia la corriente eléctrica en este circuito; un caso especial de inducción electromagnética. La fuerza electromotriz de la autoinducción es directamente proporcional a la tasa de cambio de la corriente;... ... Gran diccionario enciclopédico

AUTOINDUCCIÓN- AUTOINDUCCIÓN, autoinducción, femenina. (físico). 1. solo unidades El fenómeno de que cuando la corriente cambia en un conductor, aparece en él una fuerza electromotriz que impide este cambio. Bobina de autoinducción. 2. Un dispositivo con... ... Diccionario explicativo de Ushakov

AUTOINDUCCIÓN- (Autoinducción) 1. Un dispositivo con reactancia inductiva. 2. El fenómeno de que cuando una corriente eléctrica cambia de magnitud y dirección en un conductor, aparece en él una fuerza electromotriz que impide esto... ... Diccionario Marino

AUTOINDUCCIÓN- inducción de fuerza electromotriz en cables, así como en devanados eléctricos. máquinas, transformadores, aparatos e instrumentos cuando cambia la magnitud o dirección de la electricidad que fluye a través de ellos. actual La corriente que fluye a través de los cables y los devanados crea a su alrededor... ... Diccionario técnico ferroviario

Autoinducción- inducción electromagnética provocada por un cambio en el flujo magnético que se entrelaza con el circuito, provocado por la corriente eléctrica en este circuito... Fuente: INGENIERÍA ELECTRICA. TÉRMINOS Y DEFINICIONES DE CONCEPTOS BÁSICOS. GOST R 52002 2003 (aprobado... ... Terminología oficial

autoinducción- sustantivo, número de sinónimos: 1 excitación de fuerza electromotriz (1) Diccionario de sinónimos ASIS. V.N. Trishin. 2013… Diccionario de sinónimos

autoinducción- Inducción electromagnética provocada por un cambio en el flujo magnético que se entrelaza con el circuito, provocado por la corriente eléctrica en este circuito. [GOST R 52002 2003] EN autoinducción inducción electromagnética en un tubo de corriente debido a variaciones… … Guía del traductor técnico

AUTOINDUCCIÓN- un caso especial de inducción electromagnética (ver (2)), que consiste en la aparición de una fem inducida (inducida) en un circuito y causada por cambios en el tiempo del campo magnético creado por una corriente cambiante que fluye en el mismo circuito. .. ... Gran Enciclopedia Politécnica

Libros

Conjunto de mesas. Física. Electrodinámica (10 tablas), . Álbum educativo de 10 hojas. Corriente eléctrica, intensidad actual. Resistencia. Ley de Ohm para una sección de un circuito. Dependencia de la resistencia del conductor de la temperatura. Conexión de cables. CEM. Ley de Ohm…

En esta lección, aprenderemos cómo y quién descubrió el fenómeno de la autoinducción, consideraremos la experiencia con la que demostraremos este fenómeno y determinaremos que la autoinducción es un caso especial de inducción electromagnética. Al final de la lección, introduciremos una cantidad física que muestra la dependencia de la fem autoinductiva del tamaño y la forma del conductor y del entorno en el que se encuentra el conductor, es decir, la inductancia.

Henry inventó bobinas planas hechas de tiras de cobre, con las que logró efectos de potencia más pronunciados que cuando se usaban solenoides de alambre. El científico observó que cuando en el circuito hay una bobina potente, la corriente en este circuito alcanza su valor máximo mucho más lentamente que sin la bobina.

Arroz. 2. Diagrama del montaje experimental de D. Henry.

En la Fig. La figura 2 muestra un diagrama eléctrico del dispositivo experimental, a partir del cual se puede demostrar el fenómeno de la autoinducción. Un circuito eléctrico consta de dos bombillas conectadas en paralelo conectadas mediante un interruptor a una fuente de corriente continua. Una bobina está conectada en serie con una de las bombillas. Después de cerrar el circuito, se puede observar que la bombilla conectada en serie con la bobina se enciende más lentamente que la segunda bombilla (Fig. 3).

Arroz. 3. Diferente incandescencia de las bombillas en el momento de encender el circuito.

Cuando se apaga la fuente, la bombilla conectada en serie con la bobina se apaga más lentamente que la segunda bombilla.

¿Por qué no se apagan las luces al mismo tiempo?

Cuando el interruptor está cerrado (Fig. 4), debido a la aparición de fem de autoinducción, la corriente en la bombilla con la bobina aumenta más lentamente, por lo que esta bombilla se enciende más lentamente.

Arroz. 4. Cierre con llave

Cuando se abre el interruptor (Fig. 5), la fem autoinductiva resultante evita que la corriente disminuya. Por lo tanto, la corriente continúa fluyendo durante algún tiempo. Para que exista corriente es necesario un circuito cerrado. Existe un circuito de este tipo en el circuito; contiene ambas bombillas. Por lo tanto, cuando se abre el circuito, las bombillas deben brillar igual durante algún tiempo, y el retraso observado puede deberse a otras razones.

Arroz. 5. Apertura de llave

Consideremos los procesos que ocurren en este circuito cuando se cierra y se abre la llave.

1. Cierre con llave.

Hay una bobina portadora de corriente en el circuito. Deje que la corriente en este turno fluya en sentido antihorario. Entonces el campo magnético se dirigirá hacia arriba (Fig. 6).

Así, la bobina termina en el espacio de su propio campo magnético. A medida que aumenta la corriente, la bobina se encontrará en el espacio de un campo magnético cambiante de su propia corriente. Si la corriente aumenta, entonces también aumenta el flujo magnético creado por esta corriente. Como saben, con un aumento en el flujo magnético que penetra en el plano del circuito, surge en este circuito una fuerza electromotriz de inducción y, como consecuencia, una corriente de inducción. Según la regla de Lenz, esta corriente se dirigirá de tal manera que no permita que su campo magnético cambie el flujo magnético que penetra en el plano del circuito.

Es decir, para el considerado en la Fig. 6 vueltas, la corriente de inducción debe dirigirse en el sentido de las agujas del reloj (Fig. 7), evitando así el aumento de la corriente propia de la vuelta. En consecuencia, cuando se cierra la llave, la corriente en el circuito no aumenta instantáneamente debido a que aparece en este circuito una corriente de inducción de frenado, dirigida en sentido contrario.

2. Abrir la llave

Cuando se abre el interruptor, la corriente en el circuito disminuye, lo que conduce a una disminución del flujo magnético a través del plano de la bobina. Una disminución del flujo magnético conduce a la aparición de fem inducida y corriente inducida. En este caso, la corriente inducida se dirige en la misma dirección que la corriente propia de la bobina. Esto conduce a una disminución más lenta de la corriente intrínseca.

Conclusión: cuando cambia la corriente en un conductor, se produce una inducción electromagnética en el mismo conductor, lo que genera una corriente inducida dirigida de tal manera que evita cualquier cambio en su propia corriente en el conductor (Fig. 8). Ésta es la esencia del fenómeno de la autoinducción. La autoinducción es un caso especial de inducción electromagnética.

Arroz. 8. El momento de encender y apagar el circuito.

Fórmula para encontrar la inducción magnética de un conductor rectilíneo con corriente:

¿Dónde está la inducción magnética? - constante magnética; - fuerza actual; - distancia del conductor al punto.

El flujo de inducción magnética a través del área es igual a:

¿Dónde es el área de la superficie que es penetrada por el flujo magnético?

Por tanto, el flujo de inducción magnética es proporcional a la magnitud de la corriente en el conductor.

Para una bobina en la que es el número de vueltas y es la longitud, la inducción del campo magnético está determinada por la siguiente relación:

Flujo magnético creado por una bobina con el número de vueltas. norte, es igual a:

Sustituyendo la fórmula de inducción del campo magnético en esta expresión, obtenemos:

La relación entre el número de vueltas y la longitud de la bobina se denota por el número:

Obtenemos la expresión final para el flujo magnético:

De la relación resultante queda claro que el valor del flujo depende del valor actual y de la geometría de la bobina (radio, longitud, número de vueltas). Un valor igual a se llama inductancia:

La unidad de inductancia es henry:

Por tanto, el flujo de inducción magnética provocado por la corriente en la bobina es igual a:

Teniendo en cuenta la fórmula para la fem inducida, encontramos que la fem de autoinducción es igual al producto de la tasa de cambio de corriente y la inductancia, tomada con el signo "-":

Autoinducción- este es el fenómeno de la aparición de inducción electromagnética en un conductor cuando cambia la intensidad de la corriente que fluye a través de este conductor.

Fuerza electromotriz de autoinducción. es directamente proporcional a la tasa de cambio de la corriente que fluye a través del conductor, tomada con un signo menos. El factor de proporcionalidad se llama inductancia, que depende de los parámetros geométricos del conductor.

Un conductor tiene una inductancia igual a 1 H si, a una velocidad de cambio de corriente en el conductor igual a 1 A por segundo, surge en este conductor una fuerza electromotriz autoinductiva igual a 1 V.

Una persona se enfrenta todos los días al fenómeno de la autoinducción. Cada vez que encendemos o apagamos la luz, cerramos o abrimos el circuito, excitando así corrientes de inducción. En ocasiones estas corrientes pueden alcanzar valores tan altos que salta una chispa dentro del interruptor, lo cual podemos ver.

Bibliografía

Myakishev G.Ya. Física: libro de texto. para el grado 11 educación general instituciones. - M.: Educación, 2010.
Kasyanov V.A. Física. 11° grado: Educativo. para educación general instituciones. - M.: Avutarda, 2005.
Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Física 11. - M.: Mnemosyne.

Portal de Internet Myshared.ru ().
Portal de Internet Física.ru ().
Portal de Internet Festival.1september.ru ().

Tarea

Preguntas al final del párrafo 15 (p. 45) - Myakishev G.Ya. Física 11 (ver lista de lecturas recomendadas)
¿La inductancia de qué conductor es 1 Henry?

§ 46. Magnitud y dirección de e. d.s. autoinducción

La cantidad de e generada en la bobina. d.s. La autoinducción es directamente proporcional a su inductancia y depende de la tasa de cambio del flujo magnético.
Si en un circuito con inductancia. l gn, la corriente cambia en poco tiempo Δ t seg a un valor pequeño Δ I a, entonces e ocurre en tal cadena. d.s. autoinducción mi s, medido en voltios.

El signo menos en esta fórmula indica que e. d.s. la autoinducción contrarresta el cambio de corriente en él.

Ejemplo. En una bobina con inductancia. l = 5 gn, fluye una corriente eléctrica, cuya fuerza cambia en 2 segundo el 10 A. Calcula lo que e. d.s. La autoinducción ocurre en la bobina.
Solución .

El científico ruso E. H. Lenz demostró que mi. d.s. inducción, incluyendo e. d.s. La autoinducción siempre está dirigida de tal manera que contrarresta la causa que la provoca.. Esta definición se llama La regla de Lenz.
Si al cerrar el circuito e. d.s. La batería se dirige como lo muestra la flecha en la Fig. 45, a, luego e. d.s. La autoinducción, según la regla de Lenz, en este momento tendrá el sentido contrario (mostrado por una doble flecha), impidiendo que la corriente aumente. En el momento de abrir el circuito (Fig.45, b), por el contrario, e. d.s. la autoinducción tendrá una dirección coincidente con e. d.s. baterías, evitando que la corriente disminuya.

En consecuencia, en el momento de cerrar un circuito con inductancia, e. d.s. en los terminales del circuito disminuye en la cantidad de e resultante. d.s. autoinducción.
Designación del voltaje de la fuente de corriente. Ud., el valor de e. d.s. autoinducción mi s, y el voltaje resultante Ud. p, obtenemos:

Ud. pag = Ud. - mi Con. (45)

En el momento en que se abre el circuito, el voltaje resultante aumenta:

Ud. pag = Ud. + mi Con. (46)

F.E.M. La autoinducción en los circuitos eléctricos puede ser muchas veces mayor que el voltaje de la fuente de corriente. En este sentido, cuando se abren circuitos con alta inductancia, se rompe el entrehierro entre los contactos de los interruptores y los interruptores y se forma una chispa o arco, a partir del cual los contactos se queman y se funden parcialmente. Además, e. d.s. La autoinducción puede atravesar el aislamiento de los cables de la bobina.
Para observar la aparición de e. d.s. y la corriente de autoinducción en el momento de abrir el circuito, realizaremos el siguiente experimento (Fig. 46).

Cuando el circuito está cerrado, la corriente en el punto A se ramifica. Una parte pasará a lo largo de las vueltas de la bobina hacia la lámpara. l 1 y la otra parte - a través del reóstato hasta la lámpara l 2. Al mismo tiempo, la lámpara l 2 parpadeará instantáneamente mientras el filamento de la lámpara l 1 se calentará gradualmente. Cuando el circuito se abre, la lámpara l 2 se apagará inmediatamente y la lámpara l 1 parpadeará intensamente por un momento y luego se apagará. El fenómeno observado se debe a que cuando el circuito está cerrado, el campo magnético creado alrededor de la bobina l, cruza “sus propios giros” y excita e. d.s. y corriente de autoinducción, que impide el paso de la corriente principal. Por esta razón, el filamento de la lámpara l 1 brilla cuando el circuito está cerrado más lento que el filamento de la lámpara l 2. Cuando se abre el circuito, también se crea una onda electrónica en la bobina. d.s. y corriente de autoinducción, pero en este caso la dirección de e. d.s. La autoinducción coincide con la dirección de la corriente principal. Esta es la razón por la cual el filamento de la lámpara l 1 parpadea intensamente durante un momento y se apaga más tarde que la lámpara l 2, en cuyo circuito no está incluida la bobina.