Önindukció

Ha egy vezetékben vagy tekercsben a saját áramának erőssége változik, változik körülötte a fluxus, így feszültség indukálódik benne. Ez a jelenség az önindukció.    Az önindukcióval keletkező feszültség irányát Lenz törvényének alkalmazásával határozhatjuk meg. E törvény szerint az indukálódó feszültség iránya olyan, hogy az indukciót létrehozó okot gátolja.

42. a. kép

 

Ha a tekercsben az áram növekszik, olyan önindukciós feszültség keletkezik, amely az áram növekedését gátolni igyekszik; U_i mintegy szembe kapcsolódik az áramot létesítő feszültséggel, kivonódik abból (42.a kép).

 

42.b kép

 

Ha az áram csökken, az önindukciós feszültség az áramot növelni igyekszik, U_i sorba kapcsolódik az áramot létesítő feszültséggel (42.b kép).

Az önindukcióval keletkező feszültség nagyságát az

U_i = L^.∆I/∆t  

képlet segítségével határozhatjuk meg, ahol

• U_i az indukálódott feszültség (V)
• L a tekercs (vezeték) önindukciós tényezője (másképpen: induktivitása,
• mértékegysége: H (henry), (1H=1Ωs)
• ΔI a tekercsben (vezetékben) az áram változása (A)
• Δt az az idő, amely alatt a tekercsben (vezetékben) az áram ΔI-vel megváltozott (s)
• ΔI/Δt  áramváltozási sebesség

 

Induktivitás jelentése: Egységnyi áramváltozási sebesség hatására mekkora feszültség indukálódik egy rendszerben. Induktivitása minden vezetéknek, vezetékdarabnak, sőt minden vezetőanyagnak van.

Az induktivitás az ellenállás és a kondenzátor után a harmadik passzív áramköri elem.

43. kép

Mitől függ egy tekercs induktivitása?

       Hosszú, egyenes tekercs és zárt mágneses kör esetén.

ahol

• L a tekercs induktivitása (H)
• μ₀ a vákuum permeabilitása (4Π∗10^-7 Vs/Am)
• µ_r a tekercsben levő közeg relatív permeabilitása
• N a tekercs menetszáma
• A a tekercs keresztmetszete (m²)
• l a tekercs hossza (m).

 

Nagy önindukciós tényezővel rendelkeznek a nagy menetszámú vasmagos tekercsek. Sajnos a vasmag permeabilitása függ a mágnesezettség mértékétől vagyis a tekercs áramától, ezért felhasználás közben ügyelni kell arra, hogy a tekercs árama csak kis mértékben változzon, és sohase mágnesezze telítésig a vasmagot. Közepes induktivitásúak a légmagos tekercsek, míg a rövid és vastag vezetékek induktivitása kicsi (44. ábra).

44. ábra
Nagy és kis induktivitások

 

Előfordul, hogy huzalból tekercset kell készíteni, mert csak így fér el kis helyen, ugyanakkor nem lehet induktivitása (pl. huzalellenállás). Ilyenkor az ún. bifiláris tekercselést kell alkalmazni. A két azonos menetszámú részben ekkor azonos nagyságú, de ellentétes irányú az áram, így egymás mágneses terét kioltják (45. kép).

45. kép

 

Az induktivitásban az áram hatására mágneses tér alakul ki, melynek energiája:

Kiegészítő anyag: Valóságos tekercsek