Indukčnosť

Čo je indukčnosť?

Ten indukčnosť Je to vlastnosť elektrických obvodov, ktorým dochádza k elektromotívnej sile, v dôsledku priechodu elektrického prúdu a variácie pridruženého magnetického poľa. Táto elektromotívna sila môže vygenerovať dva veľmi diferencované javy od seba.

Prvým je jej vlastná indukčnosť v cievke a druhá zodpovedá vzájomnej indukčnosti, ak je dve alebo viac cievok spojené so sebou navzájom. Tento jav je založený na Faradayovom zákone, známy tiež ako zákon o elektromagnetickej indukcii, ktorý naznačuje, že je možné generovať elektrické pole z variabilného magnetického poľa.

1886 Fyzik, matematik, elektrikár a anglický rádiotegraf Oliver Heaviside poskytol prvé náznaky o sebapodulách. Potom americký fyzik Joseph Henry tiež významne prispel k elektromagnetickej indukcii; Preto jednotka na meranie indukčnosti nesie jeho meno.

Podobne aj nemecký fyzik Heinrich Lenz predpokladal Lenzov zákon, v ktorom je uvedený smer indukovanej elektromotívnej sily. Podľa Lenza je táto sila vyvolaná rozdielom napätia aplikovaného na vodiča v opačnom smere k smeru prúdu, ktorý cez to cirkuluje.

Indukčnosť je súčasťou impedancie obvodu; to znamená, že jeho existencia znamená určitý odpor voči obehu prúdu.

Matematické vzorce

Indukčnosť je zvyčajne zastúpená listom „L“ na počesť príspevkov fyzika Heinricha Lenza k tejto téme. 

Matematické modelovanie fyzikálneho fenoménu znamená elektrické premenné, ako je magnetický tok, potenciálny rozdiel a elektrický prúd študijného obvodu.

Vzorec pre intenzitu prúdu

Matematicky je vzorec magnetickej indukčnosti definovaný ako pomer medzi magnetickým prietokom v prvku (obvod, elektrická cievka, špirála atď.) a elektrický prúd, ktorý cirkuluje cez prvok.

V tomto vzorci:

• L: Indukčnosť [h].
• Φ: magnetický tok [WB].
• I: Intenzita elektrického prúdu [a].
• N: Počet vinutia cievok [bez jednotky].

Magnetický tok, ku ktorému sa v tomto vzorci uvedomuje.

Aby bola táto expresia platná, by sa nemali brať do úvahy ďalšie elektromagnetické toky generované vonkajšími faktormi, ako sú magnety alebo elektromagnetické vlny mimo študijného obvodu.

Hodnota indukčnosti je nepriamo úmerná intenzite prúdu. To znamená, že čím väčšia je indukčnosť, tým nižšia je obeh prúdu cez obvod a naopak.

Pokiaľ ide o svoju časť, veľkosť indukčnosti je priamo úmerná počtu zákrut (alebo zákrut), ktoré sú v súlade s cievkou. Čím viac špirály má induktor, tým väčšia je hodnota svojej indukčnosti.

Táto vlastnosť sa tiež líši v závislosti od fyzikálnych vlastností vodivého vlákna, ktoré tvorí cievku, ako aj z tejto dĺžky tohto.

Vzorec pre indukované napätie

Magnetický tok súvisiaci s cievkou alebo vodičom je náročná premenná na meranie. Je však možné získať diferenciál elektrického potenciálu spôsobený variáciami uvedeného toku.

Môže vám slúžiť: Slovné prvky

Táto posledná premenná nie je nič iné ako elektrické napätie, čo je merateľná premenná prostredníctvom konvenčných nástrojov, ako je voltmeter alebo multimeter. Matematický výraz, ktorý definuje napätie v indukčných termináloch, je teda nasledujúci:

V tomto výraze:

• Vložka_L: Potenciálny rozdiel v induktore [v].
• L: Indukčnosť [h].
• ∆I: Aktuálny diferenciál [i].
• ∆t: časový diferenciál [s].

Ak ide o jednu cievku, potom V_L Je to samostatne vyvolané napätie induktora. Polarita tohto napätia bude závisieť od toho, či sa rozsah prúdu zvyšuje (kladné znamenie) alebo klesá (záporné znamenie) cirkuláciou z jedného pólu na druhý.

Nakoniec, pri vyčistení indukčnosti predchádzajúceho matematického výrazu je nasledujúce:

Rozsah indukčnosti sa dá získať vydelením hodnoty samostatne vyvolaného napätia diferenciálom prúdu vzhľadom na čas.

Vzorec pre charakteristiky induktora

Výroba a geometrické hry induktorov zohrávajú základnú úlohu v hodnote indukčnosti. To znamená, že okrem intenzity prúdu existujú aj ďalšie faktory, ktoré to ovplyvňujú.

Vzorec, ktorý opisuje hodnotu indukčnosti na základe fyzikálnych vlastností systému, je nasledujúci:

V tomto vzorci:

• L: Indukčnosť [h].
• N: Počet škriatkov cievky [bez jednoty].
• µ: magnetická permeabilita materiálu [WB/A · M].
• S: Oblasť prierezu jadra [m²].
• L: Dĺžka prietoku [m].

Veľkosť indukčnosti je priamo úmerná štvorcovi počtu zákrut, k ploche prierezu cievky a magnetickej priepustnosti materiálu.

Pokiaľ ide o svoju časť, magnetická permeabilita je vlastnosť, že materiál musí priťahovať magnetické polia a tieto ich prekročiť. Každý materiál má inú magnetickú priepustnosť.

Na druhej strane je indukčnosť nepriamo úmerná dĺžke cievky. Ak je induktor veľmi dlhý, hodnota indukčnosti bude nižšia.

Meracia jednotka

V medzinárodnom systéme (SI) je jednota indukčnosti Henrio na počesť amerického fyzika Josepha Henryho.

Podľa vzorca na určenie indukčnosti v závislosti od magnetického toku a intenzity prúdu musí:

Na druhej strane, ak určíme meracie jednotky, ktoré tvoria Henrio na základe vzorec indukčnosti založeného na vyvolanom napätí, máme:

Je potrebné poznamenať, že z hľadiska jednotky merania sú oba výrazy úplne rovnocenné. Najbežnejšie veľkosti indukčnosti sú zvyčajne exprimované v milihenrios (MH) a Microhenrios (μH).

Indikátornosť

Self -Indukcia je jav, ktorý vzniká, keď elektrický prúd cirkuluje cez cievku, čo indukuje vnútornú elektromotívnu silu v systéme.

Môže vám slúžiť: špirálový model: História, charakteristiky, etapy, príklad

Táto elektromotívna sila sa nazýva indukované napätie alebo napätie a vzniká v dôsledku prítomnosti premenlivého magnetického toku.

Elektromotívna sila je úmerná rýchlosti variácie prúdu, ktorý cirkuluje cez cievku. Tento nový diferenciál napätia indukuje obeh nového elektrického prúdu, ktorý ide v opačnom smere ako primárny prúd obvodu.

Self -induktívnosť sa vyskytuje v dôsledku vplyvu, ktorý zostava na seba, kvôli prítomnosti premenlivých magnetických polí.

Merovacia jednotka samodatianky je tiež Henrio [H] a zvyčajne je zastúpená v literatúre s písmenom L.

Relevantné aspekty

Je dôležité rozlíšiť tam, kde sa vyskytuje každý jav: časová variácia magnetického toku sa vyskytuje na otvorenom povrchu; to znamená okolo cievky záujmu.

Na druhej strane, indukovaná elektromotívna sila v systéme je potenciálny rozdiel v uzavretej slučke, ktorá vymedzuje otvorený povrch obvodu.

Magnetický tok, ktorý prechádza každým kúskom cievky, je zase priamo úmerný intenzite prúdu, ktorý ho spôsobuje.

Tento faktor proporcionality medzi magnetickým tokom a intenzitou prúdu je to, čo sa nazýva koeficient samovindukcie, alebo čo je rovnaké, samoobslužnosť obvodu.

Vzhľadom na proporcionalitu medzi oboma faktormi, ak sa intenzita prúdu líši v závislosti od času, potom bude mať magnetický tok podobné správanie.

Obvod teda predstavuje zmenu vo svojich vlastných súčasných variáciách a táto variácia sa zvýši do tej miery, že intenzita prúdu sa výrazne líši.

Self -induktívnosť možno chápať ako druh elektromagnetickej zotrvačnosti a jej hodnota bude závisieť od geometrie systému za predpokladu, že proporcionalita medzi magnetickým tokom a intenzitou prúdu je splnená.

Vzájomná indukčnosť

Vzájomná indukčnosť vychádza z indukcie elektromotívnej sily v cievke (cievka č. 2) z dôvodu obehu elektrického prúdu v neďalekej cievke (cievka č. 1).

Preto je vzájomná indukčnosť definovaná ako faktor proporcie medzi elektromotívnou silou generovanou v cievke č. 2 a prúdom variácie cievky č. 1.

Jednotka merania vzájomnej indukčnosti je Henrio [H] a je zastúpená v literatúre s písmenom M. Vzájomná indukčnosť je teda taká, ktorá sa vyskytuje medzi dvoma cievkami spojenými medzi sebou, pretože prúdový obeh cez cievku vytvára napätie v termináloch druhého.

Indukčný jav elektromotívnej sily v spojenej cievke je založený na Faradayovom zákone.

Podľa tohto zákona je indukované napätie v systéme úmerné rýchlosti variácie magnetického toku v čase.

Môže vám slúžiť: technické výtvory

Pokiaľ ide o svoju časť, polarita indukovanej elektromotorickej sily je daná Lenzovým zákonom, podľa ktorého bude táto elektromotívna sila proti obehu prúdu, ktorý ho produkuje.

Vzájomná indukčnosť od FEM

Indukovaná elektromotorická sila v cievke č. 2 je daná nasledujúcim matematickým výrazom:

V tomto výraze:

• FEM: Elektromotívna sila [V].
• M₁₂: Vzájomná indukčnosť medzi cievkou č. 1 a cievkou č. 2 [H].
• ∆I₁: Aktuálna variácia cievky č. 1 [a].
• ∆t: dočasná variácia [s].

Tým, že vyčistí vzájomná indukčnosť predchádzajúceho matematického výrazu, je nasledujúce:

Najbežnejšou aplikáciou vzájomnej indukčnosti je transformátor.

Vzájomná indukčnosť pomocou magnetického toku

Na druhej strane je to tiež možné.

V tomto výraze:

• M₁₂: Vzájomná indukčnosť medzi cievkou č. 1 a cievkou č. 2 [H].
• Φ₁₂: magnetický tok medzi cievkami č. 1 a č. 2 [WB].
• Jo₁: Intenzita elektrického prúdu cez cievku č. 1 [a].

Pri hodnotení magnetických tokov každej cievky je každá z nich úmerná vzájomnej indukčnosti a prúdu tejto cievky. Potom je magnetický tok spojený s cievkou č. 1 daný nasledujúcou rovnicou:

Podobne bude magnetický tok vlastný v druhej cievke získaný z nižšie uvedeného vzorca:

Rovnosť vzájomných indukčností

Hodnota vzájomnej indukčnosti bude tiež závisieť od geometrie spojených cievok, a to v dôsledku pomeru úmerného magnetickému poľu, ktoré prechádza priečnymi rezmi pridružených prvkov.

Ak geometria spojenia zostáva konštantná, vzájomná indukčnosť zostane aj bez variácií. V dôsledku toho bude variácia elektromagnetického toku závisieť iba od intenzity prúdu.

Podľa zásady reciprocity médií s konštantnými fyzikálnymi vlastnosťami sú vzájomné indukčnosti navzájom totožné, ako je uvedené v nasledujúcej rovnici:

To znamená, že indukčnosť cievky č. 1 vo vzťahu k cievke č. 2 sa rovná indukčnosti cievky č. 2 vo vzťahu k cievke č. 1.

Žiadosti

MRI.

Cirkulácia prúdu cez primárne vinutie transformátora indukuje elektromotívnu silu pri sekundárnom vinutí, ktorá sa zase premieta do obehu elektrického prúdu.

Pomer transformácie zariadenia je daný počtom zákrut každého vinutia, ktorý je možné určiť sekundárne napätie transformátora.

Produkt napätia a elektrického prúdu (to znamená výkon) zostáva konštantný, s výnimkou niektorých technických strát v dôsledku vnútornej neefektívnosti procesu.