Катушка индуктивности ― это катушка, свернутая из изолированного проводника. На электрических схемах катушка индуктивности обозначается как.

Ток, проходя через проводник, создает магнитное поле. Магнитное поле катушки индуктивности имеет вид:

Магнитное поле катушки индуктивности создает магнитный поток. Магнитный поток проходит через катушку и ограничен ее внутренним контуром:

Магнитный поток, который создается ток, протекая через катушку индуктивности, равен:

Ф = LI, где

Ф ― магнитный поток [Вб];

L ― индуктивность [Гн];

I ― сила тока [А].

Магнитный поток, пронизывающий катушку, через которую проходит ток, постоянен. Но если изменяется сила тока в цепи, то, как видно из формулы, изменяется и величина магнитного потока. Согласно правилу Ленцу, при изменении магнитного потока, в цепи возникает индукционный ток, который своим магнитным полем стремится возвратить значение магнитного потока. Таким образом, в цепи возникает ЭДС самоиндукции, которая стремится вернуть прежнюю величину тока.

При изменении тока через катушку в ней возникает ЭДС самоиндукции, которое будет мешать протеканию тока ε = , где

ε ― ЭДС [В];

L ― индуктивность [Гн];

∆I ― изменение тока [А];

∆t ― время изменения тока [с].

ЭДС самоиндукции, так же как и обычное ЭДС ― это производная ε =–LГ,

ε ― ЭДС самоиндукции [В];

L ― индуктивность [Гн];

Г ― производная тока [А/с].

ЭДС самоиндукции приводит к тому, что при подключении цепи с катушкой к источнику тока, сила тока в цепи нарастает постепенно, а не сразу принимает постоянное значение ― из-за того, что в момент включения в цепи возникают индукционные токи, стремящиеся уменьшить общий ток в цепи.

При отключении цепи с катушкой от источника тока, ЭДС самоиндукции наоборот приводит к тому, что ток в цепи медленно затухает, а не исчезает сразу ― из-за наличия индукционных токов.

Так как магнитное поле обладает энергией, то катушка индуктивности, по которой протекает ток, накапливает его. Энергия катушки индуктивности ― это запас энергии магнитного поля, подобно тому, как энергия конденсатора ― это запас энергии электрического поля в конденсаторе. Запас энергии магнитного поля в катушке обеспечивает ЭДС самоиндукции.

Энергия магнитного поля катушки индуктивности равна Е =lI^2/2 , где

E ― энергия магнитного поля катушки [Дж];

L ― индуктивность катушки [Гн];

I ― сила тока в катушке [А].