новини

Принцип роботи індуктивності дуже абстрактний. Щоб пояснити, що таке індуктивність, ми почнемо з основного фізичного явища.

1. Два явища і один закон: магнетизм, викликаний електрикою, електрика, викликана магнетизмом, і закон Ленца

1.1 Електромагнітне явище

У школі з фізики є дослід: коли маленьку магнітну стрілку помістити біля провідника зі струмом, напрямок маленької магнітної стрілки відхиляється, що свідчить про наявність магнітного поля навколо струму. Це явище було відкрито датським фізиком Ерстедом у 1820 році.

Якщо ми змотаємо провідник у коло, магнітні поля, створювані кожним колом провідника, можуть перекриватися, і загальне магнітне поле стане сильнішим, що може притягувати дрібні предмети. На малюнку котушка живиться струмом 2~3А. Зверніть увагу, що емальований провід має обмеження по номінальному струму, інакше він розплавиться через високу температуру.

2. Явище магнітоелектрики

У 1831 році британський учений Фарадей виявив, що коли частина провідника замкнутого кола рухається, щоб розрізати магнітне поле, у провіднику буде генеруватися електрика. Необхідною умовою є те, що контур і магнітне поле знаходяться у відносно мінливому середовищі, тому це називається «динамічною» магнітоелектрикою, а генерований струм називається індукованим струмом.

Ми можемо провести експеримент із двигуном. У звичайному щітковому двигуні постійного струму частина статора є постійним магнітом, а частина ротора є провідником котушки. Обертання ротора вручну означає, що провідник рухається, щоб перерізати магнітні силові лінії. За допомогою осцилографа для з’єднання двох електродів двигуна можна виміряти зміну напруги. За таким принципом зроблений генератор.

3. Закон Ленца

Закон Ленца: напрямок індукційного струму, створеного зміною магнітного потоку, є напрямком, який протидіє зміні магнітного потоку.

Просте розуміння цього речення: коли магнітне поле (зовнішнє магнітне поле) середовища провідника стає сильнішим, магнітне поле, створене його індукованим струмом, протилежне зовнішньому магнітному полю, що робить загальне магнітне поле слабшим, ніж зовнішнє. магнітне поле. Коли магнітне поле (зовнішнє магнітне поле) середовища провідника стає слабшим, магнітне поле, створене його індукованим струмом, протилежне зовнішньому магнітному полю, що робить загальне магнітне поле сильнішим за зовнішнє магнітне поле.

Закон Ленца можна використовувати для визначення напрямку індукційного струму в колі.

2. Котушка зі спіральною трубкою – пояснення принципу роботи котушок індуктивності. Зізнавши два вищезгаданих явища та один закон, давайте подивимося, як працюють індуктори.

Найпростішим індуктором є спіральна трубчаста котушка:

Ситуація під час увімкнення

Ми розрізаємо невелику частину спіральної трубки і бачимо дві котушки, котушку A і котушку B:

Під час увімкнення відбувається така ситуація:

①Котушка A проходить через струм, припускаючи, що його напрямок такий, як показано синьою суцільною лінією, яка називається зовнішнім струмом збудження;
②Згідно з принципом електромагнетизму, зовнішній струм збудження створює магнітне поле, яке починає поширюватися в навколишньому просторі та охоплює котушку B, що еквівалентно котушці B, яка розрізає магнітні силові лінії, як показано синьою пунктирною лінією;
③Відповідно до принципу магнітоелектрики, індукційний струм генерується в котушці B, і його напрямок показано суцільною зеленою лінією, яка протилежна струму зовнішнього збудження;
④Згідно із законом Ленца, магнітне поле, створене індукованим струмом, має протидіяти магнітному полю зовнішнього струму збудження, як показано зеленою пунктирною лінією;

Ситуація після ввімкнення стабільна (DC)

Після стабільного ввімкнення живлення зовнішній струм збудження котушки А є постійним, а магнітне поле, яке вона створює, також є постійним. Магнітне поле не має відносного руху з котушкою B, тому немає магнітоелектрики, і немає струму, представленого зеленою суцільною лінією. У цей час індуктивність еквівалентна короткому замиканню для зовнішнього збудження.

3. Характеристики індуктивності: струм не може раптово змінитися

Зрозумівши, як аніндукторпрацює, розглянемо його найважливішу характеристику – струм в індукторі не може раптово змінитися.

На малюнку горизонтальна вісь правої кривої - час, а вертикальна вісь - струм на індукторі. Момент замикання перемикача береться за початок часу.

Можна побачити, що: 1. У момент замикання перемикача струм на індукторі становить 0 А, що еквівалентно розімкнутому ланцюгу індуктора. Це тому, що миттєвий струм різко змінюється, що генерує величезний індукційний струм (зелений), щоб протистояти зовнішньому струму збудження (синій);

2. У процесі виходу на стаціонарний стан сила струму на індукторі змінюється експоненціально;

3. Після досягнення стаціонарного стану струм на індукторі становить I=E/R, що еквівалентно короткому замиканню індуктора;

4. Індукційному струму відповідає індукована електрорушійна сила, яка протидіє Е, тому її називають Зворотною ЕРС (зворотною ЕРС);

4. Що таке індуктивність?

Індуктивність використовується для опису здатності пристрою протистояти змінам струму. Чим сильніше здатність протистояти змінам струму, тим більше індуктивність, і навпаки.

Для збудження постійним струмом індуктор в кінцевому підсумку знаходиться в стані короткого замикання (напруга дорівнює 0). Однак під час процесу ввімкнення напруга та струм не дорівнюють 0, що означає, що живлення є. Процес накопичення цієї енергії називається зарядкою. Він зберігає цю енергію у формі магнітного поля та вивільняє енергію, коли це необхідно (наприклад, коли зовнішнє збудження не може підтримувати поточний розмір у сталому стані).

Котушки індуктивності є інерційними пристроями в електромагнітному полі. Інерційні пристрої не люблять змін, як і маховики в динаміці. Спочатку їх важко почати крутити, а коли вони починають крутитися, їх важко зупинити. Весь процес супроводжується перетворенням енергії.

Якщо ви зацікавлені, відвідайте веб-сайтwww.tclmdcoils.com.