Ինքնամակածում

Ինքնինդուկցիա, ինքնամակածում, մագնիսական ինդուկցիայի հոսքի փոփոխության, հետևաբար և ինդուկցիայի էլշուի առաջացման երևույթը հաղորդիչ կոնտուրում՝ նրանով անցնող հոսանքի ուժի փոփոխության դեպքում։ Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի մասնավոր դեպքն է։ Ինքնինդուկցիաի էլշուի մեծությունը համեմատական է հոսանքի փոփոխման արագությանը և ինդուկտիվությանը, իսկ ուղղությունը որոշվում է Լենցի կանոնով։ Հաստատուն հոսանքի շղթաներում ինքնինդուկցիաի էլշու է առաջանում աղբյուրի անջատման կամ միացման պահերին, ինչպես նաև շղթայի դիմադրությունը փոփոխելիս։

Յուրաքանչյուր հաղորդիչ կոնտուր, որի միջով հոսանք է անցնում, հայտնվում է այդ հոսանքի ստեղծած մագնիսական դաշտում։ Երբ կոնտուրում հոսանքի ուժը փոփոխվում է, փոփոխվում է նաև այդ դաշտը։ Մագնիսական դաշտի փոփոխությունը հանգեցնում է կոնտուրով մագնիսական հոսքի փոփոխության, որը կոնտուրում առաջացնում է մակածման ԷլՇՈւ։

Այն երևույթը, երբ կոնտուրով անցնող փոփոխական հոսանքն այդ նույն կոնտուրում ստեղծում է մակածման ԷլՇՈՒ, կոչվում է ինքնամակածում, իսկ առաջացրած ԷլՇՈՒ-ն՝ ինքնամակածման ԷլՇՈՒ։

Ինքնամակածման երևույթը փորձնական ճանապարհով հայտնագործել է ամերիկացի գիտնական Ջոզեֆ Հենրին։ Ինքնամակածումը էլեկտրամագնիսական մակածման երևույթի մասնավոր դեպքն է։ Ինքնամակածման ԷլՇՈՒ-ի առաջացման պատճառը նույնպես մագնիսական դաշտի փոփոխությունն է։ Միայն այս դեպքում այն առաջանում է ոչ թե արտաքին, այլ սեփական մագնիսական դաշտի փոփոխության պատճառով։

Փորձեր ինքնամակածման երևույթի վերաբերյալ 
Ինքնամակածման երևույթը կարելի է ցուցադրել հետևյալ փորձերով։ 1-ին լամպին հաջորդաբար միացված է Z կոճը, իսկ 2-րդ լամպին՝ ռեոստատը, որի դիմադրությունը նախապես հավասարեցվում է կոճի դի մադրությանը։ Եթե բանալին փակենք, ապա 2-րդ լամպը կլուսարձակի գրեթե ակնթարթորեն, իսկ 1-ին լամպի թելիկը կսկսի շիկանալ աստիճանաբար, և միայն որոշակի ժամանակ անց նրա պայծառությունը կհասնի առավելագույն արժեքին։

Դիտվող երևույթը բացատրվում է հետևյալ կերպ։ Բանալին փակելիս հոսանքի ուժը յուրաքանչյուր լամպում զրո արժեքից պետք է աճի և ընդունի իր առավելագույն արժեքը։ 2-րդ լամպում դա տեղի է ունենում շատ արագ՝ գրեթե ակնթարթորեն։ Իսկ 1-ն լամպի ճյուղում միացված կոճում առաջացած ինքնամակածման ԷլՇՈւ-ն, Լենցի կանոնի համաձայն, խոչընդոտում է 1-ին լամպում հոսանքի ուժի աճը։ Ինքնամակածման ԷլՇՈւ-ն յուրահատուկ արգելակ է հոսանքի ուժի աճման համար, որը գործում է այնքան ժամանակ, քանի դեռ հոսանքի ուժը չի հասել իր առավելագույն արժեքին։

Ինքնամակածման երևույթը դիտվում է նաև շղթան անջատելիս։ Շղթայում, երբ բանալին փակ է, ընդհանուր հոսանքի մի մասը (I1) անցնում է կոճի միջով, իսկ մյուս մասը (I2)` լամպով։ Բանալին բացելիս I1 հոսանքն սկսում է նվազել։ Դրա հետևանքով կոճում առաջանում է ինքնամակածման հոսանք՝ Isi (ցուցիչն անգլերեն «ինքնամակածում» բառի հապավումն է), որը ունենալով սկզբնական I1 հոսանքի ուղղությունը, ձգտում է պահպանել այն։ Քանի որ հոսանքի աղբյուրն անջատված է շղթայից, ապա ինքնամակածման հոսանքն ամբողջությամբ անցնում է լամպի միջով և հակառակ է ուղղված սկզբնական I2 հոսանքին։ Այդ հոսանքը որոշ դեպքերում կարող է էապես գերազանցել սկզբնական I2 հոսանքը, որի շնորհիվ լամպը լուսարձակում է կարճատև ու պայծառ։

Ինքնամակածման երևույթից բխող հետևություններ և բանաձևեր 
Մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի B մոդուլը կամայական կետում ուղիղ համեմատական է այդ դաշտն առաջացնող I հոսանքի ուժին՝ B~I: Քանի որ մագնիսական հոսքն ուղիղ համեմատական է B-ին, ապա կարող ենք պնդել, որ U~B~I: Այսպիսով՝ եթե հաղորդիչ կոնտուրով անցնող հոսանքի ուժը I է, ապա նրա ստեղծած մագնիսական հոսքն այդ կոնտուրով ուղիղ համեմատական է անցնող հոսանքի ուժին՝ Phi=LI:

Համեմատականության L գործակիցը կոչվում է կոնտուրի (հաղորդչի) ինդուկտիվություն։ Տվյալ կոնտուրի համար այն հաստատուն մեծություն է, հետևաբար՝ նրա միջով մագնիսական հոսքը կարող է փոփոխվել միայն հոսանքի ուժը փոփոխե լիս ուստի՝ ΔPhi=LΔI: Տեղադրելով այս արտահայտությունն էլեկտրամագնիսական մակածման օրենքի բանաձևի մեջ՝ ε ինքնամակածման ԷլՇՈւ-ի համար կստանանք՝ εsi=-L*ΔI/Δt:

ΔI/Δt մեծությունը շղթայում հոսանքի ուժի փոփոխման արագությունն է, հետևաբար՝ ինքնամակածման ԷլՇՈւ-ն ուղիղ համեմատական է հոսանքի ուժի փոփոխման արագությանը։

Ինդուկտիվություն 
εsi=-L*ΔI/Δt բանաձևից հետևում է, որ ինդուկտիվությունը թվապես հավասար է ինքնամակածման ԷլՇՈւ-ին, որը ծագում է կոնտուրում, երբ հոսանքի ուժը նրա մեջ 1 վայրկյանում հավասարաչափ նվազում է 1 Ա(Ամպեր)-ով։

Փորձը ցույց է տալիս, որ ինդուկտիվությունը կախված է հաղորդչի ձևից, չափերից և նրան շրջապատող միջավայրից։ Ուղիղ հաղորդալարի ինդուկտիվությունը շատ փոքր է։ Եթե նույն հաղորդալարից պատրաստենք փաթույթ (կոճ), ապա նրա ինդուկտիվությունն էապես կմեծանա։ Ինդուկտիվությունն էլ ավելի կմեծանա, եթե փաթույթ իներսում տեղադրենք պողպատե միջուկ։

Ինդուկտիվության միավորի որոշումը 
εsi=-L*ΔI/Δt բանաձևը հնարավորություն է տալիս սահմանելու ինդուկտիվության միավորը։ Քանի որ միավորների միջազգային համակարգում ԷլՇՈւ-ն արտահայտվում է վոլտով, ժամանակը՝ վայրկյանով, իսկ հոսանքի ուժը՝ ամպերով, ապա ինդուկտիվության միավորը՝
[L]=][εsi]*[Δt] /[ΔI]=1Վ*վ/Ա։ Այս միավորը, ի պատիվ Ջոզեֆ Հենրիի, կոչվում է հենրի (1 Հն)։ 1 ՀՆ-ն այն կոնտուրի ինդուկտիվությունն է, որտեղ ծագում է 1Վ ինքնամակածման ԷլՇՈւ, երբ նրա մեջ հոսանքի ուժը 1 վայրկյանում հավասարաչափ նվազում է 1 Ա-ով։

Աղբյուրներ 
Ֆիզիկա-11, 2010 թվական։ Գրքի հեղինակներ՝ Է. Ղազարյան, Ա. Կիրակոսյան, Գ.Մելիքյան, Ա.Մամյան, Ս. Մայիլյան

Էլեկտրամագնիսականություն
Ֆիզիկական էֆեկտներ և երևույթներ