Zelfinductie

Zelfinductie is een verschijnsel waarbij een elektrische stroom door een geleider (zoals een spoel van koperdraad) een magnetisch veld opwekt, waarbij dat magnetische veld weer een tegenspanning veroorzaakt in dezelfde geleider die daardoor de verandering van die stroom tegengaat. Dit natuurkundig verschijnsel doet zich alleen voor als de stroom door de geleider verandert, en er een wisselende magnetische flux ontstaat.

Een voorbeeld: Stel dat door een spoel van koperdraad een constante stroom gaat. Daarmee wekt die spoel een constant magnetisch veld op wat geen werking op de stroom door de koperdraad heeft. Wanneer die stroom door de spoel wordt afgeschakeld door een schakelaar, is er echter nog energie aanwezig in de vorm van het magnetische veld in die spoel. Die energie zet zich om in een tegenspanning die de stroom in stand tracht te houden. Die inductiespanning kan zo heftig en groot zijn dat de lucht tussen de kontacten van de schakelaar wordt geioniseerd zodat een vlamboog of een vonk ontstaat. Op die wijze blijft de stroom in dezelfde richting lopen. Wanneer de energie van de spoel overgedragen wordt op de vlamboog of opgeslagen wordt in de parasitaire capaciteit van de spoel zelf neemt de stroom af.

Als een geleider zich in een veranderend magnetisch veld bevindt, wordt in die geleider een inductiespanning opgewekt. Heeft deze inductiespanning een inductiestroom tot gevolg, dan wordt de energie hiervoor onttrokken aan het magnetische veld. Omdat statische velden geen (kinetische) energie bezitten, kan een inductiestroom daardoor uitsluitend in veranderende velden opgewekt worden.
Is het betreffende magnetische veld afkomstig van de geleider zélf, dan spreken we van zelfinductie. De voor de inductiestroom benodigde energie wordt nu onttrokken aan de stroom in de geleider zelf. Deze stroom zal daardoor kleiner zijn dan op grond van de 'ohmse' weerstand van het materiaal verwacht kon worden.

Voor de zelfinductiespanning geldt:

$U = L {dI \over dt}$ , waarbij

U de zelfinductiespanning in volt is

dI / dt de verandering van de stroom per tijdseenheid in ampère per sec is

L, de evenredigheidsfactor, de coëfficiënt van zelfinductie in henry (= Vs/A) is.

L kan waarden aannemen tussen 0 Henry (de geleider omvat z'n eigen veld niet) en ~ Henry (de geleider omvat z'n eigen veld voor de volle 100%). In de praktijk treden beide uitersten natuurlijk niet op.
Elke geleider vertoont dus zelfinductie; L is een eigenschap van de geleider, die betekenisloos wordt als dI/dt = 0 (gelijkstroom, geen veranderend veld) en uit zich als een (schijnbaar) toegenomen weerstand van het materiaal voor wisselstroom.
Willen we een zo groot mogelijke zelfinductie, dan is het zaak te zorgen dat de geleider z'n eigen veld zo goed mogelijk omvat. Dit wordt gewoonlijk bereikt door de geleider tot een spoel te wikkelen. De zelfinductie van een spoel laat zich noteren als:

$L = \frac{n^2}{R_m}$