Die Welt um uns herum ist voller verschiedener elektrischer Geräte und einer neugierigen Person bereitwillig oder unfreiwillig interessiert an den physikalischen Prozessen, die während ihrer ablaufen Funktion. Gleichzeitig blinkt in den Gesprächen von Fachleuten häufig der Begriff Selbstinduktion, und ich möchte verstehen, welches Phänomen hinter diesem Begriff steckt.
Selbstinduktion hat, wie der Name sofort andeutet, eine gemeinsame Natur mit konventioneller Induktion, die beschreibt wiederum die Beziehung zwischen dem elektrischen Strom eines Leiters, der in einem Wechselmagneten angeordnet ist Feld. Es ist bekannt, dass der Stromfluss durch eine EMF-Quelle verursacht wird. Dementsprechend ist das Phänomen der Selbstinduktion das Auftreten einer EMF, die als Vektor in die der Quelle entgegengesetzte Richtung ausgerichtet ist. De facto verhindert das Vorhandensein dieses Phänomens einen zu schnellen Anstieg oder Abfall des Stroms im Leiter, der gemäß dem Exponentialgesetz auftritt (Abbildung 1).
Einfluss der Selbstinduktion auf Geschwindigkeit und Richtung der Stromänderung
Selbstinduktion als Phänomen ist charakteristisch für induktive Elemente. Ein gutes Beispiel hierfür ist ein Induktor. Es ist eine Wicklung aus isoliertem Draht und in den meisten Fällen zusätzlich mit einem Eisenkern ummantelt, um die Induktivität zu erhöhen.
Der Wert der EMK der Selbstinduktion ist proportional zum Produkt der Induktivität der Spule durch die Änderungsrate des Stroms durch sie und mit dem entgegengesetzten Vorzeichen. Wenn daher mit zunehmender Stromstärke die EMK der Selbstinduktion gegen die EMK der Quelle gerichtet ist und verhindert eine Zunahme des Stroms, dann, wenn der Strom fällt, summiert er sich im Gegenteil dazu und verhindert dadurch eine Abnahme von aktuell. Tatsächlich sorgt das Vorhandensein einer Induktivität in der Schaltung aufgrund der Selbstinduktion für eine effektive Glättung von Stromstößen.
Als entfernte mechanische Analogie der Selbstinduktion kann man sich auf Newtons drittes Gesetz beziehen: z Die Wirkung auf den Körper der Kraft entsteht durch eine Gegenkraft, die genau in die entgegengesetzte Richtung gerichtet ist Richtung.
Beispiele für nützliche und schädliche Manifestationen der Selbstinduktion
Das Phänomen der Selbstinduktion wird in der Praxis häufig gezielt eingesetzt. Beispielsweise wird in einer Leuchtstofflampe im Stromflusskreis eine Drossel eingeführt, die wie in Abbildung 2 dargestellt eingeschaltet ist. Nachdem der Stromkreis durch den Anlasser unterbrochen wurde, hält die Drossel aufgrund der Selbstinduktion die Spannung für einige Zeit ihre Klemmen, d.h. an der Lampe, die ausreicht, um sie zu zünden und in den normalen Modus zu wechseln glühen.
Das zweite Beispiel ist das Zündsystem eines Benzinmotors. Es enthält auch eine Drossel. Nach dem Öffnen des Stromflusskreises mit einem Schieber oder einem Halbleiterschlüsselelement tritt ein starker Anstieg auf EMK der Selbstinduktion, deren Spannungswert für den elektrischen Durchschlag der Funkenstrecke der Kerze ausreicht, Abbildung 3.
Ein Beispiel für die schädlichen Folgen der Selbstinduktion ist das Verbrennen von Kontakten von Steckdosen, Automaten und ähnlichen Schaltgeräten (Abbildung 4). In diesem Fall führt der überspringende Funke zu elektrischer Korrosion der Arbeitsfläche, was mit einer beschleunigten Alterung einhergeht.
