Детальный временно́й анализ переходных процессов при коммутации в последовательной RL-цепи выявил аномалию, ставящую под сомнение классическую причинно-следственную связь, описываемую законом: Eₛ = –L (dI/dt).
Экспериментальная установка:
Исследование проведено на классической последовательной RL-цепи, содержащей:
- источник постоянного напряжения 12 В (аккумулятор);
- исследуемая катушка индуктивности;
- ключевой элемент (транзистор RSM1701K0W).
- Фотография: https://energy4all.ru/si/images/si_exp.jpg
Методика эксперимента.
В основе исследования лежит осциллограмма, фиксирующая переходные процессы при коммутации. Анализу подверглись два ключевых сигнала:
- Напряжение на затворе транзистора (жёлтый луч). Амплитуда сигнала (+15 В) перед коммутацией гарантирует, что транзистор находился в состоянии полного насыщения, что исключает влияние его неполного открытия на начальные условия процесса.
- Индуцированная ЭДС самоиндукции (бордовый луч).
Наблюдаемый на затворе транзистора (жёлтый луч) отрицательный выброс после полного закрытия транзистора является следствием ёмкостной или индуктивной наводки от мощного импульса ЭДС на цепь затвора.
Ключевое наблюдение.
Анализ временны́х маркеров показал:
- Формирование импульса ЭДС самоиндукции начинается строго после полного закрытия транзистора.
- Сигналы, снятые контактно (с шунта/катушки) и бесконтактно (с пробной катушки в пространстве), идентичны по форме и времени с точностью до наносекунд. Это прямо доказывает, что мы регистрируем не артефакт установки, а объективное электромагнитное возмущение. Совпадение двух независимых методов — сильнейшее доказательство реальности явления.
- Импульс ЭДС самоиндукции демонстрирует временну́ю структуру, которая не может быть напрямую выведена из характера изменения тока в момент коммутации при закрытии транзистора.
Обсуждение результатов.
Данные наблюдения ставят под сомнение классическую модель, в которой:
- ЭДС самоиндукции считается прямым и мгновенным следствием изменения тока;
- Процессы считаются жёстко детерминированными во времени.
- Нарушено фундаментальное и прямое следствие закона электромагнитной индукции Фарадея (в применении к самоиндукции) и её математического выражения: ЭДС самоиндукции существует тогда и только тогда, когда изменяется сила тока в контуре (dI/dt ≠ 0). Если ток постоянен (dI/dt = 0), то ЭДС самоиндукции равна нулю.
Вывод.
Наблюдаемое в эксперименте отсутствие временно́й корреляции между моментом изменения тока и формированием импульса ЭДС самоиндукции в процессе закрытия транзистора. свидетельствует о том, что классическое соотношение Eₛ = –L (dI/dt) не является достаточным для описания процесса генерации ЭДС в момент коммутации.
Классическая модель Eₛ = –L dI/dt предсказывает, что ЭДС самоиндукции — это сила противодействия, возникающая непосредственно в момент и вследствие изменения тока. Эксперименты показывают обратное:
ЭДС самоиндукции ведёт себя не как сила противодействия изменению тока, а как автономный энергетический отклик системы, который запускается изменением тока, но развивается по собственным законам и с существенной временной задержкой.