Индуктивный элемент и его характерестики

Индуктивный элемент характеризует наличие изменяющегося магнитного поля, созданного изменяющимся током. Индуктивный элемент с индуктивностью L учитывает энергию магнитного поля и явление самоиндукции. При изменении тока в индуктивности возникает ЭДС самоиндукции е_L. По закону Ленца она препятствует изменению тока. ЭДС самоиндукции:

, L [Гн]. (2.3)

Рисунок 2.1 - Обозначение индуктивного элемента в схемах

Падение напряжения на индуктивности:

(2.4)

противоположно наведенной ЭДС. Условились положительное направление ЭДС самоиндукции брать совпадающим с положительным направлением тока, который наводит эту ЭДС.

Мгновенная мощность индуктивного элемента:

. (2.5)

Если в течение некоторого интервала времени мгновенное значение тока положительно (i>0) и возрастающее (di/dt>0), то напряжение (u_L>0) также положительно и мощность (p_L>0), т.е. энергия электрического тока переходит в энергию магнитного поля.

Если (i>0), но убывающее (di/dt<0), тогда u_L<0, p_L<0, т.е. энергия из магнитного поля возвращается обратно. В индуктивном элементе имеет место обмен энергией между источником и магнитным полем.

Буквенное обозначение L применяется как для обозначения на схеме самого индуктивного элемента, так и для количественной оценки отношения потокосцепления самоиндукции ψ к току i, его обуславливающему. Это отношение называется индуктивностью элемента и измеряется в Генри. Таким образом L= ψ / i (Гн).

Физически картина состоит в следующем. Переменный во времени ток i, протекая по виткам w катушки создает переменный магнитный поток Ф. Этот поток, пронизывая витки катушки, образует потокосцепление самоиндукции

ψ = Фw.

Всякое изменение потокосцепления самоиндукции во времени на основании закона электромагнитной индукции обуславливает ЭДС самоиндукции e_L= - d ψ /dt

По закону Ленца, выражающему принцип электромагнитной инерции, эта ЭДС препятствует изменению потокосцепления. Это обстоятельство учитывается знаком (-) в приведенной формуле. Величина по знаку противоположная ЭДС носит название напряжения на индуктивности u_L. Таким образом u_L= - e_L= d ψ /dt.