SAMOINDUKCIJA
Svaki provodnik kroz koji teče električna energija. struja je u sopstvenom magnetnom polju.
Kada se u provodniku promijeni jačina struje, mijenja se i m.polje, tj. magnetni tok stvoren ovom strujom se mijenja. Promjena magnetskog fluksa dovodi do pojave električnog vrtloga. polja i indukovana emf se pojavljuje u kolu. 
Ovaj fenomen se naziva samoindukcija.
Samoindukcija je fenomen pojave indukovane emf u elektricitetu. strujnog kola kao rezultat promjene jačine struje.
Rezultirajuća emf se naziva Samoindukovana emf
Zatvaranje strujnog kruga 
Pri kratkom spoju u struji struja raste, što uzrokuje povećanje magnetskog fluksa u zavojnici i nastaje električni vrtlog. polje usmereno protiv struje, tj. U zavojnici nastaje emf samoindukcije, sprečavajući povećanje struje u kolu (vorteksno polje inhibira elektrone).
Kao rezultat L1 svijetli kasnije, nego L2.
Otvoreno kolo 
Kada se električni krug otvori, struja se smanjuje, dolazi do smanjenja toka u zavojnici i pojavljuje se vrtložno električno polje, usmjereno poput struje (pokušavajući održati istu jačinu struje), tj. Samoindukovana emf nastaje u zavojnici, održavajući struju u kolu.
Kao rezultat, L kada je isključen treperi jako.
Zaključak
u elektrotehnici se fenomen samoindukcije manifestira kada se sklop zatvori (električna struja se postepeno povećava) i kada se sklop otvori (električna struja ne nestane odmah).
Od čega zavisi samoindukovana emf?
Email struja stvara svoje magnetsko polje. Magnetni tok kroz strujni krug je proporcionalan indukciji magnetskog polja (F ~ B), indukcija je proporcionalna jačini struje u vodiču
(B ~ I), dakle magnetni fluks proporcionalno jačini struje (F ~ I).
EMF samoindukcije ovisi o brzini promjene struje u električnoj struji. kola, iz svojstava provodnika
(veličina i oblik) i na relativnu magnetnu permeabilnost sredine u kojoj se provodnik nalazi.
Fizička veličina koja pokazuje ovisnost emf samoindukcije o veličini i obliku vodiča i okolini u kojoj se vodič nalazi naziva se koeficijent samoindukcije ili induktivnost. 
Induktivnost - fizička. vrijednost numerički jednaka samoinduktivnoj emf koja se javlja u kolu kada se struja promijeni za 1 Amper u 1 sekundi.
Induktivnost se također može izračunati pomoću formule:
gdje je F magnetni tok kroz kolo, I je jačina struje u kolu.
Jedinice induktivnosti u SI sistemu:
Induktivnost zavojnice zavisi od:
broj zavoja, veličina i oblik zavojnice i relativna magnetna permeabilnost medija
(moguće jezgro).
Samoinduktivna emf sprječava povećanje struje kada je kolo uključeno i smanjenje struje kada se krug otvori.
Oko provodnika koji vodi struju postoji magnetsko polje koje ima energiju.
odakle dolazi? Izvor struje uključen u električnu energiju lanac ima rezervu energije.
U trenutku električnog zatvaranja. Kolo izvora struje troši dio svoje energije da prevlada učinak samoinduktivne emf koji nastaje. Ovaj dio energije, koji se naziva vlastita energija struje, ide na formiranje magnetnog polja.
Energija magnetnog polja je vlastitu trenutnu energiju.
Vlastita energija struje je numerički jednaka radu koji izvor struje mora obaviti da bi savladao emf samoindukcije kako bi stvorio struju u kolu.
Energija magnetskog polja koju stvara struja direktno je proporcionalna kvadratu struje.
Gdje odlazi energija magnetnog polja nakon što struja prestane? - ističe se (kada se krug otvori sa dovoljnim velika snaga struja može uzrokovati iskru ili luk)
PITANJA ZA PROBNI RAD
na temu "Elektromagnetna indukcija"
|
1. Navedite 6 načina za dobivanje indukcijske struje. |
Lekcija br. 46-169
Samoindukcija- fenomen pojave inducirane emf u provodnom kolu kada se u njemu promijeni jakost struje. Rezultirajuća emf se naziva Samoindukovana emf.
Manifestacija fenomena samoindukcije.
Zatvaranje kola. Kada dođe do kratkog spoja u električnom kolu, struja se povećava, što uzrokuje povećanje magnetskog toka u zavojnici, a pojavljuje se vrtložno električno polje usmjereno protiv struje, tj. U zavojnici nastaje emf samoindukcije, sprečavajući povećanje struje u kolu (vorteksno polje inhibira elektrone).
Kao rezultat L1 svetli kasnije nego L2.
Otvaranje kola.
Kada se električni krug otvori, struja se smanjuje, dolazi do smanjenja magnetskog toka u zavojnici i pojavljuje se vrtložno električno polje, usmjereno poput struje (pokušavajući održati istu jačinu struje), tj. Samoindukovana emf nastaje u zavojnici, održavajući struju u kolu. Kao rezultat toga, L svijetlo treperi kada je isključen. Induktivnost, ili koeficijent samoindukcije - parametar električnog kola koji određuje emf samoindukcije induciran u kolu kada se struja koja teče kroz njega promijeni i/ili deformira. Termin "induktivnost" se također odnosi na samoindukcijski svitak, koji određuje induktivna svojstva kola.
Samoindukcija - pojava inducirane emf u provodnom kolu kada se u njemu promijeni jakost struje. Indukovana emf nastaje kada se magnetni tok promijeni. Ako je ova promjena uzrokovana vlastitom strujom, onda govore o samoinduciranoj emf:
ε je =–
= –L 
,
Gdje L - induktivnost kola, ili njena koeficijentsamoindukcija cit.
Induktivnost - fizička količina, numerički jednak emf samoindukcije koji se javlja u kolu kada se struja promijeni za 1 A u 1 s.
F - magnetni tok kroz kolo, I - jačina struje u kolu.SI jedinica induktivnostiHenry(Gn): [ L] = [
] = [
]= Gn; 1 Gn = 1 
.
Induktivnost, kao i električni kapacitet, ovisi o geometriji vodiča - njegovoj veličini i obliku, ali ne ovisi o jačini struje u vodiču. Osim toga, induktivnost ovisi o magnetskim svojstvima sredine u kojoj se provodnik nalazi.
Induktivnost zavojnice zavisi od:
− broj okreta,
− veličina i oblik zavojnice;
− na relativnu magnetnu permeabilnost medija (moguće jezgra).
Struje zatvaranja i otvaranja Kad god se struja uključi i isključi u kolu, tzv dodatne struje samoindukcije (ekstra struje zatvaranja i vremenamukanje), koji nastaju u strujnom kolu zbog fenomena samoindukcije i sprečavaju (prema Lenzovom pravilu) povećanje ili smanjenje struje u kolu. Induktivnost karakteriše inercijustrujnog kola u odnosu na promjenu struje u njemu, i njegovumože se smatrati elektrodinamičkimanalog tjelesne mase u mehanici, što je mjerainercija tela. U ovom slučaju, jačina struje I igra ulogu tjelesne brzine. Trenutna energija magnetnog polja. Nađimo energiju koju posjeduje električna struja u provodniku. Prema zakonu održanja energije, energija magnetskog polja stvorenog strujom jednaka je energiji koju izvor struje (galvanska ćelija, generator u elektrani itd.) mora potrošiti da stvori struju. Kada struja prestane, ova energija se oslobađa u jednom ili drugom obliku. Hajde da saznamo zašto je za stvaranje struje potrebno trošiti energiju, tj. potrebno je raditi. To se objašnjava činjenicom da kada se krug zatvori, kada struja počne rasti, u vodiču se pojavljuje vrtložno električno polje koje djeluje protiv električnog polja koje se stvara u vodiču zbog izvora struje. Da bi struja postala jednaka I, izvor struje mora raditi protiv sila vrtložnog polja. Ovaj rad ide na povećanje energije magnetnog polja struje.Kada se krug otvori, struja nestaje i vrtložno polje obavlja pozitivan rad. Energija pohranjena u struji se oslobađa. Ovo se detektuje snažnom varnicom koja se javlja kada se otvori strujni krug sa visokom induktivnošću.
I koji teče kroz kolo sa induktivnošću L, (tj. za energiju magnetskog polja struje), može se zasnivati na analogiji između inercije i samoindukcije o kojoj smo gore raspravljali. W m se može smatrati veličinom sličnom kinetičkoj energiji tijela
u mehanici, i to zapisati u obliku W m = 
(**) L, a jačina struje u njemu je I. Ali ova ista energija se može izraziti i kroz karakteristike polja. Proračuni pokazuju da je gustoća energije magnetnog polja (tj. energija po jedinici volumena) proporcionalna kvadratu magnetne indukcije, kao što je gustina energije električnog polja proporcionalna kvadratu jačine električnog polja. Magnetno polje koje stvara električna struja ima energiju direktno proporcionalnu kvadratu struje.
5. Struja od 3 A teče u zavojnicu sa otporom od 2 Ohma. Induktivnost zavojnice je 50 mH. Koliki će biti napon na stezaljkama zavojnice ako se struja u njemu ravnomjerno povećava brzinom od 200 
?
Lekcija br. 46-169 Samoindukcija. Induktivnost. Trenutna energija magnetnog polja. D/z:§15; § 161. Samoindukcija– fenomen pojave EMF-a u provodnom kolu kada se u njemu promijeni jačina struje. EMF koji nastaje u ovom slučaju naziva se samoindukovana emf.Prema Lenzovom pravilu, u trenutku povećanja struje, intenzitet vrtložnog električnog polja je usmjeren protiv struje, tj. vrtložno polje sprečava povećanje struje. A u trenutku kada se struja smanji, vrtložno polje je podržava.
Fenomen samoindukcije može se uočiti u jednostavnim eksperimentima.
WITH 
Dijagram paralelnog povezivanja dvije identične lampe. Jedan od njih je povezan sa izvorom preko otpornikaR
,
A
drugi - u seriji sa zavojnicom L,
opremljen gvozdenim jezgrom.
P 
Kada je ključ zatvoren, prva lampica treperi gotovo odmah, a druga - s primjetnim zakašnjenjem. Samoinduktivna emf u kolu ove lampe je velika, a jačina struje ne dostiže odmah svoju maksimalnu vrednost (Sl.).
Pojava EMF samoindukcije tokom otvaranja:
Kada se otvori ključ u zavojniciL petljajući okolo pokazuje samoindukovanu emf koja održava početnuny current. Kao rezultat toga, u trenutku otvaranja, struja teče kroz galvanometar (od R do A ), usmjeren protivpočetna struja prije otvaranja ( I na ampermetar). Forcestruja pri otvaranju strujnog kruga može premašiti jačinu struje,
prolazeći kroz galvanometar sa zatvorenim prekidačem.To znači da samoindukovana emfε IS . više emf ε ba kontejneri elemenata.
2. Induktivnost. Indukcijski vektorski modul 
Magnetno polje koje stvara struja proporcionalno je jačini struje. Pošto je magnetni fluks F proporcionalan ,
onda F ~ B~
I.
Može se tvrditi da je F=LI, (1)
gdje je L - koeficijent proporcionalnosti između struje u provodnom kolu i magnetskog fluksa. Vrijednost L pozvao induktivnost kola, ili njega koeficijentvolumen samoindukcije.
Koristeći zakon elektromagnetne indukcije i izraz (1), dobijamo jednakost
ε
IS
= -= - L 
(2),
ako pretpostavimo da oblik konture ostaje nepromijenjen u cijelomStruja se mijenja samo zbog promjene jačine struje.Iz formule (2) slijedi dainduktivnost
-
ovo je fi
veličina, numerički jednaka emf samoindukcije,
nastaje u kolu kada se jačina struje u njemu promijeni za
1 A za 1 s.
Induktivnost zavisi od geometrijskih faktora: veličine vodiča i njegovog oblika, ali ne zavisi direktno od jačine struje u vodiču. Pored geometrije provodnika, induktivnost zavisi od magnetnih svojstava sredine u kojoj se provodnik nalazi.
Induktivnost jednog zavoja žice je manja od induktivnosti zavojnice (solenoida) koja se sastoji od N sličnih zavoja, jer se magnetni tok zavojnice povećava za N puta.
SI jedinica induktivnosti se naziva Henry(označeno sa Gn). Induktivnost provodnika je jednaka 1 Gn, Akou njemu sa ujednačenom promjenom jačine struje po 1 A iza 1 s javlja se samoindukovana emf 1 V: 1 Gn = 
= 1
3. Trenutna energija magnetnog polja Prema zakonu održanja energije, energija magnetskog polja stvorenog strujom jednaka je energiji koju izvor struje (galvanska ćelija, generator u elektrani itd.) mora potrošiti da stvori struju. Kada se krug otvori, struja nestaje i vrtložno polje vrši pozitivan rad. Energija pohranjena u struji se oslobađa. Ovo se detektuje, na primjer, snažnom iskrom koja se javlja kada se otvori strujni krug s visokom induktivnošću. Zapišite izraz za trenutnu energiju I koji teče kroz kolo sa induktivnošću L, (tj. za energiju magnetskog polja struje), može se zasnivati na analogiji između inercije i samoindukcije. Ako je samoindukcija slična inerciji, onda bi induktivnost u procesu stvaranja struje trebala igrati istu ulogu kao i masa pri povećanju brzine tijela u mehanici. Ulogu brzine tijela u elektrodinamici igra jačina struje I kao veličina koja karakteriše kretanje električnih naboja. Ako je to tako, onda trenutna energija W m se može smatrati veličinom sličnom kinetičkoj energiji tijela u mehanici, a zapisana je u obliku W m = (**) Upravo ovaj izraz za trenutnu energiju dobijen je kao rezultat proračuna. Energija struje (**) se izražava kroz geometrijske karakteristike provodnika L, a jačina struje u njemu je I. Ali ova ista energija se može izraziti i kroz karakteristike polja. Proračuni pokazuju da je gustina energije magnetnog polja (tj. energija po jedinici zapremine) proporcionalna kvadratu magnetne indukcije w M ~ V 2, kao što je gustina energije električnog polja proporcionalna kvadratu jačine električnog polja w E ~ E 2
Zapamtite: magnetsko polje koje stvara električna struja ima energiju direktno proporcionalnu kvadratu struje.
Osnovne formule: Faradejev zakon (zakon elektromagnetne indukcije): ε = –,gdje je ΔF promjena magnetnog fluksa, Δt je vremenski period tokom kojeg se ova promjena dogodila.
Fenomen samoindukcije je da kada se struja promijeni u kolu, pojavljuje se emf koji suprotstavlja ovu promjenu. Magnetski tok F kroz površinu omeđenu konturom direktno je proporcionalan jačini struje I u kolu: F = LI,
gdje je L - koeficijent proporcionalnosti, koji se naziva induktivnost.
EMF samoindukcije izražava se kroz promjenu jačine struje u kolu Δ I po sljedećoj formuli:
ε = - = -L gdje je Δt vrijeme tokom kojeg je došlo do ove promjene.
Energija magnetnog polja W se izražava formulom: W=
Zadaci. Samoindukcija. Induktivnost.
1. Koja se samoinduktivna emf javlja u zavojnici induktivnosti 86 mH ako u njemu nestane struja od 3,8 A za 0,012 s?
2. Odrediti EMF samoindukcije ako struja u zavojnici s induktivnošću od 0,016 mH opada brzinom od 0,5 kA / s.
3. Kolika je induktivnost zavojnice ako se pri jednoličnoj promjeni struje u njemu od 2 do 12 A za 0,1 s pojavi samoinduktivna emf jednaka 10 V?
4. Magnetni fluks koji prodire u kolo provodnika otpora od 0,2 Ohma mijenja se jednoliko od 1,2∙10 -3 Wb do 0,4∙10 -3 Wb za 2 ms. Odredite jačinu struje u kolu.
5. Struja od 3 A teče u zavojnicu sa otporom od 2 Ohma. Induktivnost zavojnice je 50 mH. Koliki će biti napon na stezaljkama zavojnice ako struja u njemu raste jednoliko brzinom od 200 A/s?
6. Kolika je brzina promjene struje u namotaju releja induktivnosti 3,5 H ako se u njemu pobuđuje samoinduktivna emf od 105 V?
7. Zavojnica sa zanemarljivim otporom i induktivnošću od 3 H spojena je na izvor struje sa emf od 15 V i zanemarljivim unutrašnjim otporom. Nakon kojeg vremenskog perioda struja u zavojnici dostiže 50A? 8. Zavojnica induktivnosti 0,2 H spojena je na izvor struje sa EMF = 10 V i unutrašnjim otporom od 0,4 Ohma. Odredite ukupni EMF u trenutku otvaranja kola ako struja u njemu nestane za 0,04 s, a otpor žice zavojnice je 1,6 Ohma. 9. Zavojnica sa otporom od 10 Ohma i induktivnošću od 0,01 H nalazi se u naizmjeničnom magnetnom polju. Kada se magnetni tok stvoren ovim poljem povećao za 0,01 Wb, struja u zavojnici se povećala za 0,5 A. Koliko je naelektrisanja prošlo kroz kalem za to vrijeme?
8
Dobro je poznato da voz koji napušta stanicu ne može odmah postići potrebnu brzinu.
Potrebna brzina se postiže tek nakon određenog vremenskog perioda. U tom periodu značajan dio energije lokomotive troši se na savladavanje inercije voza, odnosno na formiranje rezerve kinetičke energije, a vrlo mali dio na savladavanje trenja.
Zbog činjenice da voz u pokretu ima rezervu kinetičke energije, on se ne može trenutno zaustaviti i nastavit će se kretati po inerciji još neko vrijeme, odnosno sve dok mu se cijela rezerva kinetičke energije ne prenese od lokomotive na početku kretanje se troši na trenje.
Slične pojave se javljaju u zatvorenom električnom kolu kada se struja uključuje i isključuje.
U trenutku uključivanja jednosmerna struja(Slika 1) a magnetno polje sile.
Slika 1. Inercija električne struje. Kada se struja uključi, oko vodiča se pojavljuje magnetsko polje.
U prvim trenucima nakon uključivanja struje značajan dio energije izvora struje troši se na stvaranje ovog magnetskog polja, a samo mali dio na savladavanje otpora vodiča, odnosno na zagrijavanje vodiča strujom. Dakle, u trenutku zatvaranja kola struja ne dostiže odmah svoju maksimalnu vrijednost . Maksimalna jačina struje se postavlja u kolu tek nakon što se završi proces formiranja magnetnog polja oko vodiča (slika 2).
Slika 2. Kada je izvor struje uključen, struja u kolu se ne uspostavlja odmah.
Ako, bez prekidanja zatvorenog kola, isključite izvor struje iz njega, tada se struja u krugu neće odmah zaustaviti, već će teći u njemu, postepeno se smanjivajući neko vrijeme (slika 3) sve dok se magnetsko polje oko vodiča ne pojavi nestaje, odnosno sve dok se ne potroši cjelokupna zaliha energije sadržana u magnetskom polju.
Slika 2. Utjecaj emf samoindukcije na struju u kolu. Kada se izvor struje isključi, struja u kolu ne prestaje odmah.
Dakle, magnetno polje je nosilac energije. Akumulira energiju kada je izvor istosmjerne struje uključen i pušta je natrag u kolo nakon što se izvor struje isključi. Energija magnetskog polja stoga ima mnogo zajedničkog s kinetičkom energijom objekta koji se kreće. Magnetno polje uzrokuje "inerciju" električne struje.
Znamo da kad god se magnetski tok koji prodire u područje ograničeno zatvorenim električnim krugom promijeni, a indukovana emf .
Osim toga, znamo da svaka promjena struje u kolu povlači promjenu broj linija magnetnog polja pokrivena ovim lancem. Ako je zatvoreni krug stacionaran, tada je broj magnetnih linija probijanja sile datoj površini, može se promijeniti samo kada nove linije uđu izvan ovog područja ili kada postojeće linije izađu izvan ovog područja. U oba slučaja, magnetne linije sile moraju prelaziti provodnik tokom svog kretanja. Prilikom ukrštanja provodnika, magnetske linije sile induciraju indukovanu emf u njemu. Ali budući da u ovom slučaju provodnik indukuje emf sam po sebi, ova emf se naziva Samoindukovana emf.
Kada je izvor jednosmjerne struje spojen na bilo koje zatvoreno kolo, područje ograničeno ovim krugom počinje da prodire izvana magnetskim linijama sile. Svaka magnetna linija sile koja dolazi izvana, prelazeći provodnik, indukuje u njemu Samoindukovana emf.
Elektromotorna sila samoindukcije, koja djeluje protiv EMF izvora struje, usporava povećanje struje u kolu. Nakon nekoliko trenutaka, kada prestane povećanje magnetskog toka oko kola, emf samoindukcije nestaje i u kolu se uspostavlja jačina struje, određena Ohmovim zakonom:
I=U/R
Kada se izvor struje isključi iz zatvorenog kola, magnetske linije sile moraju nestati iz prostora ograničenog vodičem. Svaka izlazna linija magnetnog polja, kada prelazi kroz provodnik, indukuje u njemu samoinduktivnu emf, koja ima isti smjer kao i emf izvora struje; stoga struja u kolu neće odmah prestati, već će teći u istom smjeru, postepeno se smanjujući sve dok magnetni tok unutar kruga potpuno ne nestane. Zove se struja koja teče kroz kolo nakon što se izvor struje isključi struja samoindukcije.
Ako se strujno kolo prekine kada se izvor isključi, struja samoindukcije pojavljuje se u obliku iskre na mjestu gdje se krug otvara.
Sa bilo kojom promjenom struje u zavojnici (ili općenito u vodiču), ona se sama inducira Samoindukovana emf.
Kada se emf inducira u zavojnici zbog promjene vlastitog magnetskog fluksa, veličina ove emf ovisi o brzini promjene struje. Što je veća brzina promjene struje, veća je emf samoindukcije.
Veličina emf samoindukcije ovisi i o broju zavoja zavojnice, gustoći njihovog namotaja i veličini zavojnice. Što je veći promjer zavojnice, broj njegovih zavoja i gustoća namotaja, to je veća emf samoindukcije. Ova ovisnost emf samoindukcije o brzini promjene struje u zavojnici, broju njegovih zavoja i dimenzijama ima veliki značaj u elektrotehnici.
Smjer emf samoindukcije određen je Lenzovim zakonom. EMF samoindukcije uvijek ima smjer u kojem sprječava promjenu struje koja ga je izazvala.
Drugim riječima, smanjenje struje u zavojnici povlači za sobom pojavu emf samoindukcije usmjerene u smjeru struje, odnosno sprječavanje njenog smanjenja. I obrnuto, kada se struja poveća u zavojnici, pojavljuje se emf samoindukcije, usmjerena protiv struje, odnosno sprječava njeno povećanje.
Ne treba zaboraviti da ako se struja u zavojnici ne promijeni, onda ne Samoindukovana emf ne nastaje. Fenomen samoindukcije posebno je izražen u kolu koje sadrži zavojnicu sa željeznom jezgrom, budući da željezo značajno povećava magnetni tok zavojnice, a samim tim i veličinu emf samoindukcije kada se on mijenja.
Induktivnost
Dakle, znamo da veličina emf samoindukcije u zavojnici, osim brzine promjene struje u njemu, ovisi i o veličini zavojnice i broju njegovih zavoja.
Posljedično, zavojnice različitih dizajna pri istoj brzini promjene struje mogu izazvati emfs samoindukcije različitih veličina.
Da bi se zavojnice razlikovale jedna od druge po njihovoj sposobnosti da induciraju samoinduktivnu emf, uveden je koncept induktivnost zavojnice, ili koeficijent samoindukcije.
Induktivnost zavojnice je veličina koja karakterizira svojstvo zavojnice da inducira samoinduktivnu emf.
Induktivnost date zavojnice je konstantna vrijednost, neovisna i o jačini struje koja prolazi kroz njega i o brzini njene promjene.
Henry je induktivnost takvog svitka (ili vodiča) u kojem, kada se struja promijeni za 1 amper u 1 sekundi, nastaje samoinduktivna emf od 1 volta.
U praksi je ponekad potreban kalem (ili namotaj) koji nema induktivnost. U tom slučaju, žica se namota na kolut, prethodno ga presavije na pola. Ova metoda namotavanja naziva se bifilarnom.
EMF međusobna indukcija
Dakle, znamo da se indukovana emf u zavojnici može uzrokovati bez pomicanja elektromagneta u njemu, već promjenom samo struje u njegovom namotu. Ali da biste izazvali indukovanu emf u jednoj zavojnici promjenom struje u drugoj, uopće nije potrebno umetati jedan od njih unutar drugog, već ih možete postaviti jedan pored drugog
I u ovom slučaju, kada se struja u jednoj zavojnici promijeni, rezultirajući naizmjenični magnetski tok će prodrijeti (preći) kroz zavoje druge zavojnice i uzrokovati EMF u njoj.
Međusobna indukcija omogućava povezivanje različitih električnih krugova jedni s drugima putem magnetskog polja. Takva veza se obično naziva induktivna sprega.
Veličina emf međusobne indukcije ovisi prvenstveno o brzini kojom se mijenja struja u prvom kalemu. Što se struja u njemu brže mijenja, to se stvara veća emf međusobne indukcije.
Osim toga, veličina međusobne induktivne emf zavisi od induktivnosti oba zavojnica i njihovog relativnog položaja, kao i od magnetna permeabilnost okoline.
dakle, različite po svojoj induktivnosti i relativnu poziciju kalemovi u različitim okruženjima su sposobni da uzrokuju međusobne indukcijske emfs različitih veličina jedna u drugu.
Da bismo mogli razlikovati različite parove zavojnica prema njihovoj sposobnosti da međusobno induciraju EMF, koncept međusobna induktivnost ili koeficijent međusobne indukcije.
Međusobna induktivnost je označena slovom M. Njegova mjerna jedinica, kao i induktivnost, je henry.
Henry je međusobna induktivnost dva namotaja takva da promjena struje u jednoj zavojnici za 1 amper u sekundi uzrokuje emf međusobne induktivnosti jednaku 1 voltu u drugom namotu.
Na veličinu EMF-a međusobne indukcije utiče magnetna permeabilnost okoline. Što je veća magnetna permeabilnost medija kroz koji je zatvoren naizmjenični magnetski tok koji povezuje zavojnice, to je jača induktivna sprega zavojnica i veća je vrijednost međusobne indukcijske emf.
Rad tako važnog električnog uređaja kao što je transformator temelji se na fenomenu međusobne indukcije.
Princip rada transformatora
Princip rada transformatora zasniva se na i glasi kako slijedi. Dva namotaja su namotana na željezno jezgro, jedan od njih je spojen na izvor izmjenične struje, a drugi na potrošač struje (otpor).
Namotaj spojen na izvor naizmjenične struje stvara naizmjenični magnetni tok u jezgri, koji inducira emf u drugom namotu.
Namotaj spojen na izvor naizmjenične struje naziva se primarni, a namotaj na koji je potrošač povezan naziva se sekundarni. Ali budući da naizmjenični magnetski tok istovremeno prodire u oba namotaja, naizmjenični emfs se induciraju u svakom od njih.
Veličina EMF svakog zavoja, kao i EMF cijelog namota, ovisi o veličini magnetskog fluksa koji prolazi kroz zavoj i brzini njegove promjene. Brzina promjene magnetskog fluksa ovisi isključivo o frekvenciji naizmjenične struje, koja je konstantna za datu struju. Veličina magnetnog fluksa je također konstantna za dati transformator. Stoga, u transformatoru koji se razmatra, EMF u svakom namotu ovisi samo o broju zavoja u njemu.
Omjer primarnog i sekundarnog napona jednak je omjeru broja zavoja primarnog i sekundarnog namotaja. Ovaj odnos se zove .
Ako se mrežni napon dovede na jedan od namota transformatora, tada će se s drugog namota ukloniti napon koji je veći ili manji od mrežnog napona onoliko puta koliko je broj zavoja sekundarnog namota veći ili manji .
Ako se iz sekundarnog namota ukloni napon veći od onog primijenjenog na primarni namotaj, tada se takav transformator naziva transformator za povećanje. Naprotiv, ako se iz sekundarnog namota ukloni napon manji od primarnog, tada se takav transformator naziva opadajući transformator. Svaki transformator se može koristiti kao step-up ili step-down transformator.
Omjer transformacije se obično u pasošu transformatora navodi kao omjer najvećeg napona prema najnižem, odnosno uvijek je veći od jedinice.
Kada se sklopka zatvori u krugu prikazanom na slici 1, dogodit će se, čiji je smjer prikazan pojedinačnim strelicama. Pojavom struje nastaje struja, čiji indukcijski vodovi prelaze vodič i induciraju emf u njemu. Kao što je navedeno u članku “Fenomen elektromagnetne indukcije”, ovaj EMF se naziva EMF samoindukcije. Budući da je svaka inducirana emf usmjerena protiv uzroka koji ju je uzrokovao, a taj uzrok će biti emf baterije elemenata, emf samoindukcije zavojnice će biti usmjerena protiv emf baterije. Smjer EMF samoindukcije na slici 1 prikazan je dvostrukim strelicama.
Dakle, struja se ne uspostavlja odmah u kolu. Tek kada se uspostavi, raskrsnica provodnika magnetne linijeće prestati i samoindukovana emf će nestati. Tada će strujni krug procuriti.
Slika 2 pokazuje grafička slika jednosmerna struja. Horizontalna osa predstavlja vrijeme, a vertikalna osa predstavlja struju. Sa slike se može vidjeti da ako je u prvom trenutku struja 6 A, onda će u trećem, sedmom i tako dalje momentima vremena također biti jednaka 6 A.
Slika 3 pokazuje kako se struja uspostavlja u kolu nakon uključivanja. EMF samoindukcije, usmjerena u trenutku uključivanja prema emf baterije elemenata, slabi struju u kolu, pa je stoga u trenutku uključivanja struja nula. Tada, u prvom trenutku vremena, struja je 2 A, u drugom trenutku vremena - 4 A, u trećem - 5 A, a tek nakon nekog vremena u kolu se uspostavlja struja od 6 A.
 |  |
| Slika 3. Grafikon povećanja struje u kolu uzimajući u obzir samoinduktivnu emf | Slika 4. EMF samoindukcije u trenutku otvaranja kola usmjerena je u istom smjeru kao i EMF izvora napona |
Kada se sklop otvori (slika 4), struja koja nestaje, čiji je smjer prikazan jednom strelicom, smanjit će svoje magnetsko polje. Ovo polje, koje se smanjuje sa određene vrijednosti na nulu, ponovo će proći kroz provodnik i inducirati u njemu emf samoindukcije.
Kada je električni krug s induktivnošću isključen, samoinduktivna emf bit će usmjerena u istom smjeru kao i emf izvora napona. Smjer EMF samoindukcije prikazan je na slici 4 dvostrukom strelicom. Kao rezultat djelovanja emf samoindukcije, struja u krugu ne nestaje odmah.
Stoga je samoindukovana emf uvijek usmjerena protiv uzroka koji ju je izazvao. Napominjući ovo svojstvo, kažu da je EMF samoindukcije reaktivne prirode.
Grafički, promjena struje u našem kolu, uzimajući u obzir samoinduktivnu emf kada je zatvoreno i kada se naknadno otvori u osmom trenutku, prikazana je na slici 5.
 |  |
| Slika 5. Grafikon porasta i pada struje u kolu, uzimajući u obzir emf samoindukcije | Slika 6. Indukcijske struje pri otvaranju kola |
Prilikom otvaranja krugova koji sadrže veliki broj zavoja i masivne čelične jezgre ili, kako kažu, imaju visoku induktivnost, samoinduktivni emf može biti mnogo puta veći od emf izvora napona. Tada će se u trenutku otvaranja zračni zazor između noža i fiksne stezaljke prekidača prekinuti i nastali električni luk će rastopiti bakarne dijelove prekidača, a ako nema kućišta na prekidaču, može opeče ruke (slika 6).
U samom krugu, EMF samoindukcije može probiti izolaciju zavoja zavojnica i tako dalje. Da bi se to izbjeglo, neki sklopni uređaji pružaju zaštitu od samoindukcijske EMF u obliku posebnog kontakta koji kratko spaja namotaj elektromagneta kada je isključen.
Treba uzeti u obzir da se EMF samoindukcije manifestira ne samo u trenucima kada je krug uključen i isključen, već i tijekom bilo kakvih promjena struje.
Veličina emf samoindukcije ovisi o brzini promjene struje u kolu. Tako, na primjer, ako se za isti krug u jednom slučaju u roku od 1 sekunde struja u kolu promijenila sa 50 na 40 A (odnosno za 10 A), au drugom slučaju sa 50 na 20 A (tj. 30 A), tada će se u drugom slučaju inducirati trostruko veća emf samoindukcije u kolu.
Veličina samoinduktivne emf zavisi od induktivnosti samog kola. Krugovi visoke induktivnosti su namotaji generatora, elektromotora, transformatora i indukcijskih zavojnica sa čeličnim jezgrama. Pravi provodnici imaju nižu induktivnost. Kratki ravni vodiči, žarulje sa žarnom niti i električni uređaji za grijanje (šporeti, peći) praktički nemaju induktivnost i pojava samoinduktivne emf u njima se gotovo ne opaža.
Magnetski fluks koji prodire u kolo i indukuje emf samoindukcije u njemu proporcionalan je struji koja teče kroz kolo:
F = L × I ,
Gdje L- koeficijent proporcionalnosti. To se zove induktivnost. Odredimo dimenziju induktivnosti:
Ohm × sec se inače naziva henry (Hn).
1 henry = 10 3 ; milihenrija (mH) = 10 6 mikrohenrija (µH).
Induktivnost se, osim Henryja, mjeri u centimetrima:
1 henry = 10 9 cm.
Na primjer, 1 km telegrafske linije ima induktivnost od 0,002 H. Induktivnost namotaja velikih elektromagneta doseže nekoliko stotina henrija.
Ako se struja petlje promijeni za Δ i, tada će se magnetski fluks promijeniti za vrijednost Δ F:
Δ F = L × Δ i .
Veličina EMF-a samoindukcije koji se pojavljuje u krugu bit će jednaka (formula EMF-a samoindukcije):
Ako se struja ravnomjerno mijenja tokom vremena, izraz će biti konstantan i može se zamijeniti izrazom. Onda apsolutna vrijednost EMF samoindukcije koja nastaje u strujnom kolu može se pronaći na sljedeći način:
Na osnovu posljednje formule možemo definirati jedinicu induktivnosti - henry:
Provodnik ima induktivnost od 1 H ako se u njemu indukuje samoinduktivna emf od 1 V uz jednoličnu promenu struje za 1 A u jednoj sekundi.
Kao što smo vidjeli gore, emf samoindukcije nastaje u kolu jednosmjerne struje samo u momentima njegovog uključivanja, isključivanja i kad god se promijeni. Ako je kolo nepromijenjeno, tada je magnetni tok provodnika konstantan i emf samoindukcije ne može nastati (pošto . U trenucima promjene struje u kolu, emf samoindukcije ometa promjene struje, tj. pruža neku vrstu otpora tome.
Često u praksi postoje slučajevi kada je potrebno napraviti zavojnicu koja nema induktivnost (dodatni otpor električnim mjernim instrumentima, otpor utikačnih reostata i sl.). U ovom slučaju koristi se bifilarni namotaj zavojnice (slika 7)
Kao što je lako vidjeti iz crteža, u susjednim provodnicima struje teku u suprotnim smjerovima. dakle, magnetna polja susjedni provodnici se međusobno uništavaju. Ukupni magnetni tok i induktivnost zavojnice bit će nula. Da bismo bolje razumjeli pojam induktivnosti, navedimo primjer iz oblasti mehanike.
Kao što je poznato iz fizike, prema drugom Newtonovom zakonu, ubrzanje koje tijelo primi pod utjecajem sile proporcionalno je samoj sili i obrnuto proporcionalno masi tijela:
Uporedimo posljednju formulu s formulom za samoinducirani emf, uzimajući apsolutnu vrijednost emf:
Ako se u ovim formulama promene brzine tokom vremena uporede sa promenama struje tokom vremena, mehanička sila - elektromotorna sila samoindukcije, tada će masa tijela odgovarati induktivnosti kola.
Sa uniformom pravo kretanje a= 0, dakle F= 0, odnosno ako na tijelo ne djeluju sile, njegovo kretanje će biti pravolinijsko i ravnomjerno (Njutnov prvi zakon).
U DC krugovima, trenutna vrijednost se ne mijenja i stoga e L = 0.
