hír

Az induktivitás működési elve nagyon elvont. Ahhoz, hogy megmagyarázzuk, mi az induktivitás, az alapvető fizikai jelenségből indulunk ki.

1. Két jelenség és egy törvény: az elektromosság által indukált mágnesesség, a mágnesesség által indukált elektromosság és a Lenz-törvény

1.1 Elektromágneses jelenség

A középiskolai fizikában van egy kísérlet: amikor egy kis mágneses tűt helyeznek egy áramvezető mellé, a kis mágneses tű iránya eltér, ami azt jelzi, hogy az áram körül mágneses tér van. Ezt a jelenséget Oersted dán fizikus fedezte fel 1820-ban.

Ha a vezetőt körbe tekerjük, a vezető egyes körei által generált mágneses mezők átfedhetik egymást, és a teljes mágneses tér erősebbé válik, ami kis tárgyakat vonzhat. Az ábrán a tekercs 2~3A árammal van táplálva. Vegye figyelembe, hogy a zománcozott vezeték névleges áramkorláttal rendelkezik, különben a magas hőmérséklet hatására megolvad.

2. Magnetoelektromos jelenség

1831-ben Faraday brit tudós felfedezte, hogy amikor egy zárt áramkör vezetőjének egy része elmozdul, hogy elvágja a mágneses teret, elektromosság keletkezik a vezetőn. Ennek előfeltétele, hogy az áramkör és a mágneses tér viszonylag változó környezetben legyen, ezért ezt „dinamikus” magnetoelektromosságnak, a keletkezett áramot pedig indukált áramnak nevezzük.

Kísérletet végezhetünk motorral. Egy közös egyenáramú kefés motorban az állórész része egy állandó mágnes, a forgórész része pedig egy tekercsvezető. A forgórész kézi elforgatása azt jelenti, hogy a vezető elmozdul, és elvágja a mágneses erővonalakat. Oszcilloszkóp segítségével a motor két elektródáját összekötve mérhető a feszültségváltozás. A generátor ezen az elven készült.

3. Lenz-törvény

Lenz törvénye: A mágneses fluxus változása által keltett indukált áram iránya az az irány, amely ellentétes a mágneses fluxus változásával.

A mondat egyszerű megértése a következő: amikor a vezető környezetének mágneses tere (külső mágneses tér) megerősödik, az indukált áram által generált mágneses tér ellentétes a külső mágneses térrel, így a teljes teljes mágneses tér gyengébb lesz, mint a külső mágneses tér. mágneses mező. Amikor a vezető környezetének mágneses tere (külső mágneses tér) gyengül, az indukált áram által generált mágneses tér ellentétes a külső mágneses térrel, így a teljes teljes mágneses tér erősebb, mint a külső mágneses mező.

A Lenz-törvény segítségével meghatározható az áramkörben indukált áram iránya.

2. Spirálcső tekercs – az induktorok működésének ismertetése A fenti két jelenség és egy törvény ismeretében nézzük meg, hogyan működnek az induktorok.

A legegyszerűbb induktor egy spirálcső tekercs:

Bekapcsolás közbeni helyzet

A spirálcső egy kis részét levágjuk, és két tekercset látunk, az A és a B tekercset:

A bekapcsolási folyamat során a helyzet a következő:

①Az A tekercs áramon megy keresztül, feltételezve, hogy az iránya a kék folytonos vonallal jelzett, amelyet külső gerjesztőáramnak nevezünk;
②Az elektromágnesesség elve szerint a külső gerjesztőáram mágneses mezőt hoz létre, amely elkezd terjedni a környező térben, és lefedi a B tekercset, amely egyenértékű a mágneses erővonalakat elvágó B tekercssel, amint azt a kék szaggatott vonal mutatja;
③A magnetoelektromosság elve szerint a B tekercsben indukált áram keletkezik, amelynek iránya a zöld folytonos vonallal megegyező, amely ellentétes a külső gerjesztő árammal;
④A Lenz-törvény szerint az indukált áram által generált mágneses tér ellensúlyozza a külső gerjesztőáram mágneses terét, amint azt a zöld pontozott vonal mutatja;

A helyzet a bekapcsolás után stabil (DC)

Miután a bekapcsolás stabil, az A tekercs külső gerjesztési árama állandó, és az általa generált mágneses tér is állandó. A mágneses térnek nincs relatív mozgása a B tekercssel, így nincs magnetoelektromosság, és nincs áram, amelyet a zöld folytonos vonal ábrázol. Ebben az időben az induktor egy rövidzárlatnak felel meg a külső gerjesztéshez.

3. Az induktivitás jellemzői: az áram nem változhat hirtelen

Miután megértette, hogyan egyinduktorműködik, nézzük meg a legfontosabb jellemzőjét – az induktivitás árama nem változhat hirtelen.

Az ábrán a jobb oldali görbe vízszintes tengelye az idő, a függőleges tengelye pedig az induktor árama. A kapcsoló zárásának pillanatát tekintjük az idő origójának.

Látható, hogy: 1. Abban a pillanatban, amikor a kapcsoló zárva van, az induktivitás árama 0A, ami megegyezik azzal, hogy az induktor megszakadt. Ennek az az oka, hogy a pillanatnyi áramerősség élesen változik, ami hatalmas indukált áramot (zöld) generál, hogy ellenálljon a külső gerjesztőáramnak (kék);

2. Az állandósult állapot elérése során az induktivitás árama exponenciálisan változik;

3. Az állandósult állapot elérése után az induktor árama I=E/R, ami megegyezik az induktor rövidre zárásával;

4. Az indukált áramnak felel meg az indukált elektromotoros erő, amely az E ellen hat, ezért ezt Back EMF-nek (reverse electromotive force) nevezik;

4. Mi is pontosan az induktivitás?

Az induktivitás az eszköz áramváltozásoknak ellenálló képességének leírására szolgál. Minél erősebb az áramváltozásoknak ellenálló képesség, annál nagyobb az induktivitás, és fordítva.

Az egyenáramú gerjesztéshez az induktor végül rövidzárlati állapotban van (a feszültség 0). A bekapcsolási folyamat során azonban a feszültség és az áramerősség nem 0, ami azt jelenti, hogy van áram. Az energia felhalmozódásának folyamatát töltésnek nevezzük. Ezt az energiát mágneses mező formájában tárolja, és szükség esetén energiát bocsát ki (például amikor a külső gerjesztés nem tudja állandósult állapotban tartani az áramerősséget).

Az induktorok inerciális eszközök az elektromágneses térben. Az inerciális eszközök nem szeretik a változásokat, akárcsak a lendkerekek a dinamikában. Eleinte nehéz elkezdeni pörögni, és ha egyszer elkezdenek forogni, nehéz megállítani. Az egész folyamatot energiaátalakítás kíséri.

Ha felkeltettük érdeklődését, látogasson el a weboldalrawww.tclmdcoils.com.