Створення змінним магнітним полем ЕРС у тому ж провіднику, в якому тече змінний струм, називають самоіндукцією

Згідно з правилом Ленца в момент зростання струму напруженість вихрового електричного поля напрямлена проти струму, тобто перешкоджає його зростанню. А в момент зменшення струму навпаки, вихрове поле підтримує його.

Це призводить до того, що під час замикання кола, яке містить постійну ЕРС, номінальне значення сили струму встановлюється не одразу, а поступово, протягом деякого часу (рис.7).

З іншого боку, під час відключення джерела струм у замкнених контурах припиняється не миттєво. ЕРС самоіндукції може навіть перевищувати ЕРС джерела, тому що зміна струму та його магнітного поля

Рис.7 відбувається дуже швидко.

Явище самоіндукції можна спостерігати на такому досліді. На рис.8 показано схему паралельного включення двох однакових ламп. Одну з них вмикають до джерела струму через резистор R, а іншу – послідовно з котушкою Lз залізним осердям.

При замиканні ключа перша лампа спалахує практично одразу, а друга – з помітним запізненням. ЕРС самоіндукції у колі цієї лампи досить велика, і сила струму не одразу досягає максимального значення.

На рис.9 показано схему електричного кола, в якому спостерігається поява ЕРС самоіндукції під час його розмикання. При замиканні ключа К в котушці L з’являється ЕРС самоіндукції, яка підтримує струм від джерела. Як наслідок, в момент розмикання через гальванометр тече струм (пунктирна стрілка), напрямлений проти основного струму до розмикання (суцільна стрілка).

Рис.8 Рис.9

Аналогія між самоіндукцією та інерцією. Явище самоіндукції подібне до явища інерції в механіці. Інерція призводить до того, що під дією сили тіло не може миттєво змінити свою швидкість, а поступово. Так само, через самоіндукцію під час замикання електричного кола струм не миттєво набирає свого номінального значення, а зростає поступово. Вимикаючи джерело, ми не припиняємо струм одразу. Самоіндукція підтримує його деякий час, не зважаючи на опір кола.

Щоб збільшити швидкість тіла, за законами механіки необхідно здійснити роботу. Під час гальмування тіло саме здійснює роботу.

Так само, для створення струму необхідно здійснити роботу проти вихрового електричного поля, а при зниканні струму це поле здійснює додатну роботу.

Індуктивність. Модуль В індукції магнітного поля, створеного струмом, пропорційний силі струму. Оскільки магнітний потік Ф пропорційний індукції В, то Ф ~ В ~ І.

Таким чином, можна стверджувати, що Ф = LІ, де L – коефіцієнт пропорційності між струмом у контурі і магнітним потоком, який пронизує цей контур. Величину L називають індуктивністю контуру, або його коефіцієнтом самоіндукції.

Застосовуючи закон електромагнітної індукції і вираз (40), отримаємо формулу:

ε_іs = - ΔФ/Δt = - L (ΔI/Δt)

З формули витікає, що індуктивність – це фізична величина, яка чисельно дорівнює ЕРС самоіндукції, що виникає у контурі під час зміни сили струму на 1А за 1с.

Індуктивність подібно до ємності, залежить від геометричних факторів: від розмірів провідника та його форми, але не залежить безпосередньо від сили струму у провіднику.

Одиницю вимірювання індуктивності в СІ називають генрі (позначається Гн). Індуктивність провідника дорівнює 1Гн, якщо в ньому під час зміни струму на 1А за 1с виникає ЕРС самоіндукції 1В:

1Гн = 1В/ (1А/с) = 1В.с/А.

Явище самоіндукції грає дуже важливу роль в електротехніці та радіотехніці. Індуктивність кола справляє помітний вплив на проходження по колу змінного електричного струму.

Енергія магнітного поля струму. Знайдемо енергію, яку має електричний струм у провіднику. Згідно закону збереження енергії енергія струму дорівнює тій енергії, яку повинно витратити джерело струму на створення струму. Під час припинення струму ця енергія виділяється в тій або іншій формі.

Визначимо, чому ж для створення струму необхідно витрачати енергію, тобто здійснювати роботу. Це пояснюється тим, що під час замикання кола, коли струм починає зростати, у провіднику виникає вихрове електричне поле, напрямлене проти того електричного поля, яке створює джерело струму. Для того, щоб сила струму досягла значення І, джерело повинно здійснити роботу проти сил вихрового поля. Ця робота і йде на збільшення енергії магнітного поля струму.

При розмиканні кола струм зникає, і вихрове поле здійснює додатну роботу. Накопичена струмом енергія виділяється. Це виявляється через потужну іскру, яка виникає при розмиканні кола з великим значенням індуктивності.

Записати формулу для енергії струму І, що тече по колу з індуктивністю L, можна на основі аналогії між інерцією та самоіндукцією, про яку говорилося раніше.

Якщо самоіндукція подібна до інерції, то індуктивність у процесі створення струму грає таку саму роль, що і маса при збільшенні швидкості тіла у механіці. Роль швидкості тіла в електродинаміці грає сила струму І, як величина, що характеризує рух електричних зарядів. Таким чином, енергію струму можна вважати величиною, подібною до кінетичної енергії тіла в механіці mʋ²/2 і записати у вигляді:

W_m = LI²/2

Саме такий вираз для енергії струму виходить і за результатами розрахунків.