Otaczający nas świat jest pełen różnych urządzeń elektrycznych i dociekliwej osoby chętnie lub niechętnie interesuje się tymi procesami fizycznymi, które zachodzą w ich trakcie funkcjonowanie. Jednocześnie w rozmowach specjalistów często miga termin samoindukcja i chcę zrozumieć, jakie zjawisko kryje się za tym terminem.
Indukcja własna, jak sama nazwa wskazuje, ma wspólną naturę ze zwykłą indukcją, która: z kolei opisuje zależność między prądem elektrycznym przewodnika umieszczonego w przemiennym magnesie pole. Wiadomo, że przepływ prądu jest powodowany przez źródło pola elektromagnetycznego. W związku z tym zjawiskiem samoindukcji jest pojawienie się pola elektromagnetycznego, które jako wektor jest zorientowane w kierunku przeciwnym do źródła. Faktycznie obecność tego zjawiska zapobiega zbyt szybkiemu wzrostowi lub spadkowi prądu w przewodniku, co następuje zgodnie z prawem wykładniczym, rys.1.
Wpływ samoindukcji na prędkość i kierunek zmian prądu
Samoindukcja jako zjawisko jest charakterystyczne dla elementów indukcyjnych. Dobrym tego przykładem jest cewka indukcyjna. Jest to uzwojenie izolowanego drutu i w większości przypadków jest dodatkowo platerowane żelaznym rdzeniem w celu zwiększenia indukcyjności.
Wartość pola elektromagnetycznego samoindukcji jest proporcjonalna do iloczynu indukcyjności cewki przez szybkość zmiany prądu przez nią i ze znakiem przeciwnym. Dlatego, jeśli wraz ze wzrostem natężenia prądu pole elektromagnetyczne samoindukcji jest skierowane przeciwko polu elektromagnetycznemu źródła i zapobiega wzrost prądu, a następnie, gdy prąd spada, przeciwnie, sumuje się z nim, a tym samym zapobiega spadkowi obecny. W rzeczywistości obecność indukcyjności w obwodzie spowodowana samoindukcją zapewnia skuteczne wygładzanie skoków prądu.
Jako odległa mechaniczna analogia samoindukcji można odwołać się do trzeciego prawa Newtona: działanie na korpus siły wywołuje siłę przeciwdziałającą, która jest skierowana dokładnie odwrotnie kierunek.
Przykłady pożytecznych i szkodliwych przejawów samoindukcji
Zjawisko samoindukcji jest często celowo stosowane w praktyce. Na przykład w lampie fluorescencyjnej w obwodzie przepływu prądu wprowadza się dławik, włączany, jak pokazano na rysunku 2. Po przerwaniu obwodu przez rozrusznik, dławik z powodu samoindukcji utrzymuje napięcie przez pewien czas ich zaciski, tj. na lampie, co wystarczy, aby ją zapalić i przejść do normalnego trybu poświata.
Drugim przykładem jest układ zapłonowy silnika benzynowego. Zawiera również dławik. Po otwarciu obwodu przepływu prądu za pomocą suwaka lub elementu klucza półprzewodnikowego następuje gwałtowny wzrost SEM indukcji własnej, której wartość napięcia jest wystarczająca do przebicia elektrycznego iskiernika świecy, rysunek 3.
Przykładem szkodliwych konsekwencji samoindukcji jest spalanie styków gniazd, automatów i podobnych urządzeń przełączających, rysunek 4. W tym przypadku przeskakująca iskra prowadzi do korozji elektrycznej powierzchni roboczej, której towarzyszy przyspieszone jej starzenie.