Котушка індуктивності - це елемент характеризується своїм властивість накопичувати енергію магнітної поля.
Перший закон комутації говорить: висока напруга, яка в котушці індуктивності, в момент комутації не може змінитися стрибком. Це зрозуміло з формули:
Припустимо, що струм iL змінився стрибком, тобто:
А значить, що і напруга в даному випадку буде нескінченно велика:
Чого в природі бути не може, так як, дотримуючись закону збереження енергії, для цього б знадобився джерело енергії нескінченної потужності.
На схемі представлена RL - ланцюг, живиться від джерела постійного струму. При замиканні ключа в положення 1, струм по колу "плюс" джерела - резистор R - котушка індуктивності - "мінус" джерела. Тим самим, відбувається накопичення енергії магнітного поля в котушці індуктивності.
Напруга і струм, що протікають в даному колі, змінюються за експоненціальним законом. Причому, їх зміни взаємодоповнюючі, тобто зі збільшенням струму, падіння напруги на котушці зменшується.
Якщо ми переведемо ключ в положення 2, то струм, не змінивши свого напрямку, почне зменшуватися по експоненті до нуля. З фізичної точки зору, в даному випадку котушка віддає накопичену енергію магнітного поля в ланцюг, де вона витрачається на теплові втрати в резисторі.
Однією з характеристик цього ланцюга є постійна часу τ. Вона залежить від величини індуктивності і активного опору. Приблизно за 5 τ струм в ланцюзі досягає свого мінімуму або максимуму.
Реалізуємо цю схему в програмному середовищі Multisim 13.0. взявши значення R = 10 Ом, L = 0,1 Гн.
Розрахуємо час, за яке струм в ланцюзі досягає сталого значення:
Зібрана схема запитана від батареї 12 В. Для зняття значень струму, використовувався інструмент "current probe". Внутрішнє активний опір котушки індуктивності, прийнято рівним нулю.