Svet okolo nás je plný rôznych elektrických prístrojov a zvedavého človeka chtiac či nechtiac sa zaujímajú o tie fyzikálne procesy, ktoré sa vyskytujú počas ich fungovanie. Zároveň v rozhovoroch špecialistov často bliká pojem samoindukcia a ja chcem pochopiť, aký jav sa skrýva za týmto pojmom.
Samočinná indukcia, ako už názov napovedá, má spoločnú povahu s konvenčnou indukciou, ktorá, zase popisuje vzťah medzi elektrickým prúdom vodiča umiestneného v striedavom magnetickom poli lúka. Je známe, že tok prúdu je spôsobený zdrojom EMF. V súlade s tým je fenomén samoindukcie výskyt EMF, ktorý je ako vektor orientovaný v opačnom smere ako zdroj. De facto prítomnosť tohto javu zabráni príliš rýchlemu nárastu alebo poklesu prúdu vo vodiči, ku ktorému dochádza podľa exponenciálneho zákona, obrázok 1.
Vplyv samoindukcie na rýchlosť a smer zmeny prúdu
Samočinná indukcia ako jav je charakteristická pre indukčné prvky. Dobrým príkladom toho je induktor. Jedná sa o vinutie izolovaného drôtu a vo väčšine prípadov je navyše opláštené železným jadrom, aby sa zvýšila indukčnosť.
Veľkosť samočinnej indukcie EMF je úmerná súčinu indukčnosti cievky rýchlosťou zmeny prúdu cez ňu a opačným znamienkom. Preto, ak je so zvýšením sily prúdu EMF samoindukcie namierené proti EMF zdroja a bráni zvýšenie prúdu, potom keď prúd klesne, naopak sa s ním sčíta a tým zabráni poklesu prúd. V skutočnosti prítomnosť indukčnosti v obvode v dôsledku samočinnej indukcie poskytuje efektívne vyhladenie prúdových rázov.
Ako vzdialenú mechanickú analógiu samoindukcie možno odkazovať na tretí Newtonov zákon: pre pôsobením na telo sily vznikne pôsobiaca sila, ktorá smeruje presne opačne smer.
Príklady užitočných a škodlivých prejavov samoindukcie
Fenomén samoindukcie sa v praxi často účelne využíva. Napríklad do žiarivky v obvode toku prúdu je zavedený tlmivka, zapnutá, ako je to znázornené na obrázku 2. Po pretrhnutí obvodu štartérom drží tlmivka v dôsledku samočinnej indukcie určitý čas napätie ich svorky, t.j. na svietidle, čo stačí na jeho zapálenie a prepnutie do normálneho režimu žiariť.
Druhým príkladom je systém zapaľovania benzínového motora. Súčasťou je aj tlmivka. Po otvorení obvodu prúdového toku posúvačom alebo polovodičovým kľúčovým prvkom dôjde k prudkému zvýšeniu EMF samočinnej indukcie, ktorej hodnota napätia je dostatočná na elektrické rozbitie iskriska sviečky, obrázok 3.
Príkladom škodlivých následkov samoindukcie je spálenie kontaktov zásuviek, automatov a podobných spínacích zariadení, obrázok 4. V tomto prípade preskakujúca iskra vedie k elektrickej korózii pracovnej plochy, ktorá je sprevádzaná jej zrýchleným starnutím.