uutiset

Induktanssin toimintaperiaate on hyvin abstrakti. Selittääksemme mitä induktanssi on, lähdemme fysikaalisesta perusilmiöstä.

1. Kaksi ilmiötä ja yksi laki: sähkön aiheuttama magnetismi, magnetismin aiheuttama sähkö ja Lenzin laki

1.1 Sähkömagneettinen ilmiö

Lukion fysiikassa on kokeilu: kun pieni magneettineula asetetaan virtajohtimen viereen, pienen magneettineulan suunta poikkeaa, mikä osoittaa, että virran ympärillä on magneettikenttä. Tämän ilmiön löysi tanskalainen fyysikko Oersted vuonna 1820.

Jos kelaamme johtimen ympyrään, johtimen kunkin ympyrän synnyttämät magneettikentät voivat mennä päällekkäin ja yleinen magneettikenttä voimistuu, mikä voi houkutella pieniä esineitä. Kuvassa kela saa jännitteen 2-3A virralla. Huomaa, että emaloidulla johdolla on nimellisvirtaraja, muuten se sulaa korkean lämpötilan vuoksi.

2. Magnetosähköilmiö

Vuonna 1831 brittiläinen tiedemies Faraday havaitsi, että kun osa suljetun piirin johtimesta liikkuu katkaiseekseen magneettikentän, johtimeen syntyy sähköä. Edellytyksenä on, että piiri ja magneettikenttä ovat suhteellisen muuttuvassa ympäristössä, joten sitä kutsutaan "dynaamiseksi" magnetosähköisyydeksi ja syntyvää virtaa kutsutaan indusoiduksi virraksi.

Voimme tehdä kokeen moottorilla. Tavallisessa DC-harjatussa moottorissa staattoriosa on kestomagneetti ja roottoriosa kelajohdin. Roottorin manuaalinen pyörittäminen tarkoittaa, että johdin liikkuu leikkaamaan magneettisia voimalinjoja. Jännitteen muutos voidaan mitata käyttämällä oskilloskooppia yhdistämään moottorin kaksi elektrodia. Generaattori on valmistettu tällä periaatteella.

3. Lenzin laki

Lenzin laki: Magneettivuon muutoksen synnyttämän indusoidun virran suunta on suunta, joka vastustaa magneettivuon muutosta.

Tämän lauseen yksinkertainen ymmärtäminen on: kun johtimen ympäristön magneettikenttä (ulkoinen magneettikenttä) vahvistuu, sen indusoiman virran synnyttämä magneettikenttä on vastakkainen ulkoisen magneettikentän kanssa, jolloin kokonaismagneettikenttä on heikompi kuin ulkoinen magneettikenttä. magneettikenttä. Kun johtimen ympäristön magneettikenttä (ulkoinen magneettikenttä) heikkenee, sen indusoidun virran synnyttämä magneettikenttä on vastakkainen ulkoisen magneettikentän kanssa, jolloin kokonaismagneettikenttä on vahvempi kuin ulkoinen magneettikenttä.

Lenzin lakia voidaan käyttää piirissä olevan indusoidun virran suunnan määrittämiseen.

2. Spiraaliputken kela – induktorien toiminnan selittäminen Kun tiedät edellä mainitut kaksi ilmiötä ja yksi laki, katsotaan kuinka induktorit toimivat.

Yksinkertaisin kela on spiraaliputken kela:

Tilanne käynnistyksen aikana

Leikkaamme pienen osan spiraaliputkesta ja näemme kaksi kelaa, kela A ja kela B:

Käynnistysprosessin aikana tilanne on seuraava:

①Käämi A kulkee virran läpi olettaen, että sen suunta on sinisen yhtenäisen viivan mukainen, jota kutsutaan ulkoiseksi herätevirraksi;
②Sähkömagnetismin periaatteen mukaisesti ulkoinen herätevirta synnyttää magneettikentän, joka alkaa levitä ympäröivään tilaan ja peittää kelan B, joka vastaa käämiä B, joka leikkaa magneettisia voimalinjoja, kuten sininen katkoviiva osoittaa;
③ Magnetosähköisyyden periaatteen mukaan käämiin B syntyy indusoitunut virta, jonka suunta on vihreä yhtenäinen viiva, joka on vastakkainen ulkoisen viritysvirran kanssa;
④Lenzin lain mukaan indusoidun virran synnyttämän magneettikentän tehtävänä on vastustaa ulkoisen herätevirran magneettikenttää, kuten vihreällä katkoviivalla osoittaa;

Tilanne käynnistyksen jälkeen on vakaa (DC)

Kun käynnistys on vakaa, kelan A ulkoinen herätevirta on vakio ja sen synnyttämä magneettikenttä on myös vakio. Magneettikentällä ei ole suhteellista liikettä kelan B kanssa, joten magneettisähköä ei ole, eikä vihreällä yhtenäisellä viivalla ole virtaa. Tällä hetkellä kela vastaa ulkoisen herätteen oikosulkua.

3. Induktanssin ominaisuudet: virta ei voi muuttua äkillisesti

Ymmärtettyään kuinka aninduktoritoimii, katsotaanpa sen tärkeintä ominaisuutta – kelan virta ei voi muuttua äkillisesti.

Kuvassa oikean käyrän vaaka-akseli on aika ja pystyakseli induktorin virta. Kytkimen sulkemishetkeä pidetään ajan alkulähteenä.

Voidaan nähdä, että: 1. Kytkimen ollessa suljettuna kelan virta on 0A, mikä vastaa induktorin ollessa auki. Tämä johtuu siitä, että hetkellinen virta muuttuu jyrkästi, mikä synnyttää valtavan indusoidun virran (vihreä) vastustaakseen ulkoista viritysvirtaa (sininen);

2. Vakaan tilan saavuttaessa induktorin virta muuttuu eksponentiaalisesti;

3. Vakaan tilan saavuttamisen jälkeen kelan virta on I=E/R, mikä vastaa induktorin oikosulkua;

4. Indusoitua virtaa vastaa indusoitunut sähkömotorinen voima, joka vastustaa E:tä, joten sitä kutsutaan Back EMF:ksi (käänteinen sähkömotorinen voima);

4. Mitä induktanssi tarkalleen ottaen on?

Induktanssia käytetään kuvaamaan laitteen kykyä vastustaa virran muutoksia. Mitä vahvempi kyky vastustaa virran muutoksia, sitä suurempi on induktanssi ja päinvastoin.

Tasavirtaherätettä varten induktori on lopulta oikosulkutilassa (jännite on 0). Käynnistysprosessin aikana jännite ja virta eivät kuitenkaan ole 0, mikä tarkoittaa, että virtaa on. Tämän energian keräämisprosessia kutsutaan lataukseksi. Se varastoi tämän energian magneettikentän muodossa ja vapauttaa energiaa tarvittaessa (esimerkiksi kun ulkoinen heräte ei pysty ylläpitämään virran kokoa vakaassa tilassa).

Induktorit ovat inertialaitteita sähkömagneettisessa kentässä. Inertialaitteet eivät pidä muutoksista, aivan kuten vauhtipyörät dynamiikassa. Niitä on vaikea aloittaa pyörimään aluksi, ja kun ne alkavat pyöriä, niitä on vaikea lopettaa. Koko prosessiin liittyy energian muunnos.

Jos olet kiinnostunut, käy verkkosivuillawww.tclmdcoils.com.