Общеизвестно, что поезд, отходящий от станции, не может сразу развить нужную скорость.
Требуемая скорость достигается лишь по истечении некоторого промежутка времени. За этот промежуток значительная часть энергии локомотива затрачивается на преодоление инерции поезда т. е. на образование запаса кинетической энергии, и очень незначительная часть — на преодоление трения.
В силу того что движущийся поезд обладает запасом кинетической энергии, он не может остановиться мгновенно и будет по инерции двигаться еще некоторое время, т. е. до тех пор, пока не израсходуется на трение весь запас кинетической энергии, сообщенной ему локомотивом в начале движения.
Аналогичные явления имеют место и в замкнутой электрической цепи при включении и выключении тока.
В момент включения постоянного тока (рисунок 1) вокруг проводника образуется магнитное силовое поле.
Рисунок 1. Инерция электрического тока. При включении тока вокруг проводника появляется магнитное поле.
В первые мгновения после включения тока значительная часть энергии источника тока затрачивается на создание этого магнитного поля и лишь незначительная часть — на преодоление сопротивления проводника, вернее на нагревание током проводника. Поэтому в момент замыкания цепи ток не сразу достигает предельной своей величины. Предельная сила тока устанавливается в цепи лишь после окончания процесса образования вокруг проводника магнитного поля (рисунок 2).
Рисунок 2. Влияние ЭДС самоиндукции на ток в цепи. При включении источника тока, ток в цепи устанавливается не сразу.
Если, не разрывая замкнутой цепи, выключить из нее источник тока, то ток в цепи прекратится не сразу, а будет протекать в ней, еще некоторое время уменьшаясь постепенно (рисунок 3) до тех пор, пока не исчезнет магнитное поле вокруг проводника, т. е. пока не израсходуется весь запас энергии, заключенной в магнитном поле.
Рисунок 2. Влияние ЭДС самоиндукции на ток в цепи. При выключении источника тока, ток в цепи прекращается не сразу.
Итак, магнитное поле является носителем энергии. Оно накопляет в себе энергию при включении источника постоянного тока и отдает ее обратно в цепь после выключения источника тока. Энергия магнитного поля, таким образом, имеет много общего с кинетической энергией движущегося предмета. Магнитное поле служит причиной «инерции» электрического тока.
Мы знаем, что всякий раз, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий площадь, ограниченную замкнутой электрической цепью, в этой цепи появляется ЭДС индукции.
Кроме того, нам известно, что всякое изменение силы тока в цепи влечет за собой изменение числа магнитных силовых линий, охватываемых этой цепью. Если замкнутая цепь неподвижна, то число магнитных силовых линий, пронизывающих данную площадь, может измениться только тогда, когда новые линии войдут снаружи в пределы этой площади или когда существующие уже линии выйдут за пределы этой площади. И в том и в другом случае магнитные силовые линии при своем движении должны пересечь проводник. Пересекая проводник, магнитные силовые линии наводят в нем ЭДС индукции. Но так как в этом случае проводник индуктирует ЭДС в самом себе, то эта ЭДС называется ЭДС самоиндукции.
При включении источника постоянного тока в какую-либо замкнутую цепь площадь, ограниченную этой цепью, начинают пронизывать извне магнитные силовые линии. Каждая магнитная силовая линия, приходящая извне, пересекая проводник, наводит в нем ЭДС самоиндукции.
Электродвижущая сила самоиндукции, действуя против ЭДС источника тока, задерживает нарастание тока в цепи. Через несколько мгновений, когда возрастание магнитного потока вокруг цепи прекратится, ЭДС самоиндукции исчезнет и в цепи устанавливается сила тока, определяемая по закону Ома:
I=U/R
При выключении источника тока из замкнутой цепи магнитные силовые линии должны исчезнуть из пространства, ограниченного проводником. Каждая уходящая магнитная силовая линия при пересечении проводника наводит в нем ЭДС самоиндукции, имеющую одинаковое направление с ЭДС источника тока; поэтому ток в цепи прекратится не сразу, а будет протекать в том же направлении, постепенно уменьшаясь до того момента, пока полностью не исчезнет магнитный поток внутри цепи. Ток, протекающий по цепи после выключения из нее источника тока, называется током самоиндукции.
Если при выключении источника цепь разрывается, то ток самоиндукции проявляется в виде искры в месте размыкания цепи.
ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!
Видеокурс "Черчение схем в программе sPlan 7"
Если Вы хотите научиться чертить электрические схемы, создавать рисунки и иллюстрации (например при оформлении курсовых, дипломных, при публикации на сайте и т.д.) быстро и профессионально, то у меня для Вас есть отличная новость!
Вы можете совершенно БЕСПЛАТНО получить полноценный курс по черчению схем и созданию рисунков в программе sPlan 7.0!
Бесплатно!
|
Видеокурс "Программирование микроконтроллеров для начинающих"
Если Вы хотите из новичка превратиться в профессиноала, стать высококлассным, конкурентноспособным и грамотным специалистом в области самого перспективного направления микроэлектроники, тогда изучите новый видокурс по микроконтроллерам!
Уверяю такого еще нет нигде!
В результате вы научитесь с нуля не тольно разрабатывать собственные устройства, но и сопрягать с ними различную переферию!