Auto-inducția este apariția într-un conductor a unei forțe electromotoare (EMF) direcționată în direcția opusă față de tensiunea sursei de energie atunci când curge curentul. Mai mult, apare în momentul în care puterea curentului din circuit se modifică. Un curent electric în schimbare generează un câmp magnetic în schimbare, care, la rândul său, induce o fem în conductor.
Aceasta este similară cu formularea legii inductie electromagnetica Faraday, unde scrie:
Când un flux magnetic trece printr-un conductor, în acesta din urmă apare o fem. Este proporțională cu viteza de modificare a fluxului magnetic (derivată matematică în raport cu timpul).
E=dФ/dt,
Unde E este fem-ul auto-inductiv, măsurat în volți, F este fluxul magnetic, unitatea de măsură este Wb (weber, de asemenea, egală cu V/s)
Inductanţă
Am spus deja că auto-inducția este inerentă circuitelor inductive, așa că să luăm în considerare fenomenul de auto-inducție folosind exemplul unui inductor.
Un inductor este un element care este o bobină de conductor izolat. Pentru a crește inductanța, numărul de spire este crescut sau un miez din magnetic moale sau alt material este plasat în interiorul bobinei.
Unitatea de măsură a inductanței este Henry (H). Inductanța măsoară cât de puternic rezistă un conductor la curentul electric. Deoarece în jurul fiecărui conductor prin care trece curentul se formează un câmp magnetic și dacă plasați un conductor într-un câmp alternativ, în el va apărea un curent. La rândul lor, câmpurile magnetice ale fiecărei spire a bobinei se adună. Apoi va apărea un câmp magnetic puternic în jurul bobinei prin care curge curentul. Când puterea sa în bobină se schimbă, fluxul magnetic din jurul ei se va schimba și el.
Conform legii lui Faraday a inducției electromagnetice, dacă o bobină este pătrunsă de un flux magnetic alternativ, atunci va apărea în ea un curent și auto-inducție fem. Ele vor împiedica curentul care ar curge în inductanță de la sursa de alimentare la sarcină. Ele sunt numite și EMF extra-curent de auto-inducție.
Formula pentru EMF de auto-inducție pe inductanță are forma:
Adică, cu cât inductanța este mai mare și cu cât curentul s-a schimbat mai mult și mai repede, cu atât creșterea EMF va fi mai puternică.
Pe măsură ce curentul din bobină crește, apare o fem auto-inductivă, care este direcționată împotriva tensiunii sursei de alimentare; în consecință, creșterea curentului va încetini. Același lucru se întâmplă și la scădere - auto-inducția va duce la apariția unei fem, care va menține curentul în bobină în aceeași direcție ca înainte. Rezultă că tensiunea la bornele bobinei va fi opusă polarității sursei de alimentare.
În figura de mai jos puteți observa că atunci când un circuit inductiv este pornit/oprit, curentul nu apare brusc, ci se modifică treptat. Despre asta vorbesc și legile comutației.
O altă definiție a inductanței este aceea că fluxul magnetic este proporțional cu curentul, dar în formula sa inductanța acționează ca un factor de proporționalitate.
Transformator și inducție reciprocă
Dacă plasați două bobine în imediata apropiere, de exemplu, pe același miez, atunci se va observa fenomenul de inducție reciprocă. Să trecem curent alternativ prin primul, apoi fluxul său alternativ va pătrunde în spirele celui de-al doilea și va apărea un EMF la bornele sale.
Acest EMF va depinde de lungimea firului, respectiv, de numărul de spire, precum și de valoarea permeabilității magnetice a mediului. Dacă sunt așezate pur și simplu unul lângă altul, EMF va fi scăzut, iar dacă luăm un miez din oțel magnetic moale, EMF va fi mult mai mare. De fapt, așa este proiectat transformatorul.
Interesant: Această influență reciprocă a bobinelor una asupra celeilalte se numește cuplare inductivă.
Beneficii și prejudicii
Dacă înțelegi partea teoretică, merită luat în considerare unde este aplicat în practică fenomenul autoinducției. Să ne uităm la exemple de ceea ce vedem în viața de zi cu zi și în tehnologie. Unul dintre aplicații utile– acesta este un transformator, am examinat deja principiul funcționării acestuia. În zilele noastre sunt din ce în ce mai puțin comune, dar anterior lămpile tubulare fluorescente erau folosite zilnic în lămpi. Principiul funcționării lor se bazează pe fenomenul de autoinducție. Puteți vedea diagramele ei mai jos.
După aplicarea tensiunii, curentul trece prin circuit: fază - inductor - spirală - starter - spirală - zero.
Sau invers (fază și zero). După declanșarea demarorului, contactele acestuia se deschid, apoi (bobina cu inductanță mare) tinde să mențină curentul în aceeași direcție, induce o f.e.m. auto-inductivă de mărime mare și lămpile sunt aprinse.
În mod similar, acest fenomen se aplică și circuitului de aprindere al unei mașini sau motociclete care funcționează cu benzină. În ele, un comutator mecanic (chopper) sau semiconductor (tranzistor în ECU) este instalat în spațiul dintre inductor și minus (masă). Această cheie, în momentul în care ar trebui să se formeze o scânteie în cilindru pentru a aprinde combustibilul, întrerupe circuitul de putere al bobinei. Apoi, energia stocată în miezul bobinei determină o creștere a fem-ului de auto-inducție și tensiunea la electrodul bujiei crește până când apare o defalcare a eclatorului sau până când bobina se arde.
În sursele de alimentare și echipamentele audio, este adesea nevoie de a elimina ondulațiile, zgomotul sau frecvențele inutile dintr-un semnal. Pentru aceasta, se folosesc filtre de diferite configurații. Una dintre opțiuni este filtrele LC, LR. Prin inhibarea creșterii curentului și, respectiv, rezistența la curent alternativ, este posibilă atingerea obiectivelor dorite.
EMF de auto-inducție dăunează contactelor întrerupătoarelor, întrerupătoarelor cu cuțit, prizelor, mașinilor automate și altor lucruri. Poate ai observat că atunci când scoți ștecherul unui aspirator care funcționează din priză, se observă foarte des un bliț în interiorul acestuia. Aceasta este rezistența la schimbarea curentului în bobină (înfășurarea motorului în acest caz,).
La comutatoarele cu semiconductor, situația este mai critică - chiar și o inductanță mică în circuit poate duce la defectarea acestora atunci când sunt atinse valorile de vârf ale Uke sau Usi. Pentru a le proteja, sunt instalate circuite amortizoare, pe care este disipată energia exploziilor inductive.
Concluzie
Să rezumam. Condițiile pentru apariția fem-ului auto-inductiv sunt: prezența inductanței în circuit și o modificare a curentului în sarcină. Acest lucru se poate întâmpla atât în timpul lucrului, la schimbarea modurilor sau a influențelor perturbatoare, cât și la comutarea dispozitivelor. Acest fenomen poate dăuna contactelor releelor și demaroarelor, deoarece duce la deschiderea circuitelor inductive, de exemplu, a motoarelor electrice. A reduce Influență negativă majoritatea echipamentul de comutare este echipat cu camere de suprimare a arcului.
Fenomenul EMF este folosit destul de des în scopuri utile, de la un filtru pentru a netezi ondulațiile de curent și un filtru de frecvență în echipamentele audio, la transformatoare și bobine de aprindere de înaltă tensiune în mașini.
Sperăm că acum înțelegeți ce este auto-inducția, cum se manifestă și unde poate fi folosită. Dacă aveți întrebări, adresați-le în comentariile de sub articol!
Materiale
Relația dintre câmpurile electrice și magnetice
Fenomenele electrice și magnetice au fost studiate de mult timp, dar nimănui nu i-a trecut prin cap să conecteze cumva aceste studii între ele. Abia în 1820 s-a descoperit că un conductor care transportă curent acționează asupra acului busolei. Această descoperire i-a aparținut fizicianului danez Hans Christian Oersted. Ulterior, unitatea de măsurare a tensiunii a fost numită după el camp magneticîn sistemul GHS: denumirea rusă E (Ørsted), engleză - Oe. Aceasta este intensitatea câmpului magnetic într-un vid cu o inducție de 1 Gauss.
Această descoperire a sugerat că un câmp magnetic ar putea fi generat dintr-un curent electric. Dar, în același timp, au apărut și gânduri despre transformarea inversă, și anume, cum se obține un curent electric dintr-un câmp magnetic. La urma urmei, multe procese din natură sunt reversibile: apa produce gheață, care poate fi topită înapoi în apă.
A fost nevoie de douăzeci și doi de ani pentru a studia această lege acum evidentă a fizicii după descoperirea lui Oersted. Omul de știință englez Michael Faraday a fost implicat în generarea de electricitate dintr-un câmp magnetic. Terminat diverse formeși dimensiunile conductoarelor și magneților, s-au căutat opțiuni pentru aranjarea lor relativă. Și doar, aparent, din întâmplare, omul de știință a descoperit că, pentru a obține un EMF la capetele conductorului, este necesar încă un termen - mișcarea magnetului, adică. Câmpul magnetic trebuie să fie variabil.
Acum asta nu mai surprinde pe nimeni. Exact așa funcționează toate generatoarele electrice - atâta timp cât este rotit de ceva, se generează electricitate și becul strălucește. S-au oprit, au încetat să se rotească și s-a stins lumina.
Inductie electromagnetica
Astfel, EMF la capetele conductorului apare numai dacă acesta este deplasat într-un anumit mod într-un câmp magnetic. Sau, mai exact, câmpul magnetic trebuie neapărat să se schimbe, să fie variabil. Acest fenomen se numește inducție electromagnetică, în rusă inducția electromagnetică: în acest caz se spune că în conductor este indus un EMF. Dacă o sarcină este conectată la o astfel de sursă EMF, curentul va curge în circuit.
Mărimea EMF indusă depinde de mai mulți factori: lungimea conductorului, inducția câmpului magnetic B și, în mare măsură, viteza de mișcare a conductorului în câmpul magnetic. Cu cât rotorul generatorului este rotit mai repede, cu atât este mai mare tensiunea la ieșire.
Notă: inducția electromagnetică (fenomenul apariției EMF la capetele unui conductor într-un câmp magnetic alternativ) nu trebuie confundată cu inducția magnetică - o mărime fizică vectorială care caracterizează câmpul magnetic însuși.
Inducţie
Această metodă a fost revizuită. Este suficient să mutați conductorul într-un câmp magnetic magnet permanent, sau invers, mutați (aproape întotdeauna prin rotație) magnetul în apropierea conductorului. Ambele opțiuni vă vor permite cu siguranță să obțineți un câmp magnetic alternativ. În acest caz, metoda de producere a EMF se numește inducție. Este inducția care este folosită pentru a produce EMF în diverse generatoare. În experimentele lui Faraday din 1831, un magnet s-a deplasat progresiv în interiorul unei bobine de sârmă.
Inducerea reciprocă
Acest nume sugerează că doi dirijori iau parte la acest fenomen. Un curent schimbător curge într-una dintre ele, care creează un câmp magnetic alternativ în jurul său. Dacă există un alt conductor în apropiere, atunci apare un EMF alternativ la capete.
Această metodă de producere a EMF se numește inducție reciprocă. Toate transformatoarele funcționează pe principiul inducției reciproce, numai conductoarele lor sunt realizate sub formă de bobine, iar miezurile din materiale feromagnetice sunt folosite pentru a îmbunătăți inducția magnetică.
Dacă curentul din primul conductor se oprește (ruperea circuitului), sau devine, chiar foarte puternic, dar constant (fără modificări), atunci nu se va obține EMF la capetele celui de-al doilea conductor. Acesta este motivul pentru care transformatoarele funcționează numai pe curent alternativ: dacă conectați o baterie galvanică la înfășurarea primară, atunci cu siguranță nu va exista tensiune la ieșirea înfășurării secundare.
EMF în înfășurarea secundară este indusă numai atunci când câmpul magnetic se modifică. Mai mult, cu cât este mai puternică rata de schimbare, și anume viteza, și nu valoarea absolută, cu atât va fi mai mare fem indusă.
Auto-inducere
Dacă îndepărtați al doilea conductor, atunci câmpul magnetic din primul conductor va pătrunde nu numai în spațiul înconjurător, ci și în conductorul însuși. Astfel, sub influența câmpului său, în conductor este indusă o fem, care se numește fem de autoinducție.
Fenomenul de auto-inducere a fost studiat de omul de știință rus Lenz în 1833. Pe baza acestor experimente, a fost posibil să se descopere un model interesant: EMF de auto-inducție contracarează și compensează întotdeauna câmpul magnetic alternativ extern care provoacă acest EMF. Această dependență se numește regula lui Lenz (a nu se confunda cu legea Joule-Lenz).
Semnul minus din formulă vorbește doar despre contracararea EMF de auto-inducție la cauzele care l-au dat naștere. Dacă bobina este conectată la o sursă de curent constant, curentul va crește destul de lent. Acest lucru este foarte vizibil la „testarea” înfășurării primare a unui transformator cu un ohmmetru cu cadran: viteza de deplasare a acului spre diviziunea scară zero este vizibil mai mică decât la verificarea rezistențelor.
Când bobina este deconectată de la sursa de curent, FEM de auto-inducție provoacă scântei ale contactelor releului. În cazul în care bobina este controlată de un tranzistor, de exemplu o bobină de releu, atunci o diodă este plasată paralel cu aceasta în direcția opusă față de sursa de alimentare. Acest lucru se face pentru a proteja elementele semiconductoare de efectele FEM de auto-inducție, care pot fi de zeci sau chiar de sute de ori mai mari decât tensiunea sursei de alimentare.
Pentru a efectua experimente, Lenz a proiectat un dispozitiv interesant. Două inele de aluminiu sunt fixate la capetele culbutorului din aluminiu. Un inel este solid, dar celălalt are o tăietură. Rockerul s-a rotit liber pe ac.
Când un magnet permanent a fost introdus într-un inel solid, acesta „fuge” de magnet, iar când magnetul a fost îndepărtat, s-a repezit după el. Aceleași acțiuni cu un inel tăiat nu au provocat nicio mișcare. Acest lucru se explică prin faptul că într-un inel solid, sub influența unui câmp magnetic alternativ, apare un curent, care creează un câmp magnetic. Dar într-un inel deschis nu există curent, prin urmare nu există câmp magnetic.
Un detaliu important al acestui experiment este că, dacă un magnet este introdus în inel și rămâne nemișcat, atunci nu se observă nicio reacție a inelului de aluminiu la prezența magnetului. Acest lucru confirmă încă o dată că fem indus apare numai atunci când câmpul magnetic se modifică, iar magnitudinea emf depinde de rata de schimbare. În acest caz, depinde pur și simplu de viteza de mișcare a magnetului.
Același lucru se poate spune despre inducția și autoinducția reciprocă, doar modificarea intensității câmpului magnetic, sau mai degrabă rata modificării acestuia, depinde de viteza de schimbare a curentului. Pentru a ilustra acest fenomen, poate fi dat următorul exemplu.
Lăsați curenți mari să treacă prin două bobine identice destul de mari: prin prima bobină 10A și prin a doua până la 1000, iar în ambele bobine curenții cresc liniar. Să presupunem că într-o secundă curentul din prima bobină s-a schimbat de la 10 la 15A, iar în a doua de la 1000 la 1001A, ceea ce a provocat apariția unei feme auto-induse în ambele bobine.
Dar în ciuda acestui fapt de mare valoare curent în a doua bobină, EMF de auto-inducție va fi mai mare în prima, deoarece acolo rata de schimbare a curentului este de 5A/sec, iar în a doua este de numai 1A/sec. La urma urmei, FEM de auto-inducție depinde de rata de creștere a curentului (citiți câmpul magnetic) și nu de valoarea sa absolută.
Inductanţă
Proprietățile magnetice ale unei bobine purtătoare de curent depind de numărul de spire și de dimensiunile geometrice. O creștere semnificativă a câmpului magnetic poate fi realizată prin introducerea unui miez feromagnetic în bobină. DESPRE proprietăți magnetice bobinele pot fi judecate cu suficientă acuratețe după mărimea emf indusă, inducție reciprocă sau autoinducție. Toate aceste fenomene au fost discutate mai sus.
Caracteristica bobinei care spune despre acest lucru se numește coeficient de inductanță (auto-inductanță) sau pur și simplu inductanță. În formule, inductanța este notată cu litera L, iar în diagrame, inductoarele sunt notate cu aceeași literă.
Unitatea de măsură a inductanței este Henry (H). O bobină are o inductanță de 1H, în care, atunci când curentul se modifică cu 1A pe secundă, se generează o fem de 1V. Această valoare este destul de mare: înfășurările de rețea ale transformatoarelor destul de puternice au o inductanță de unul sau mai multe Gn.
Prin urmare, sunt adesea folosite valori de ordin inferior, și anume milli și micro Henry (mH și μH). Astfel de bobine sunt utilizate în circuitele electronice. Una dintre aplicațiile bobinelor este circuitele oscilante în dispozitivele radio.
Bobinele sunt, de asemenea, folosite ca bobine, al căror scop principal este de a trece curentul continuu fără pierderi în timp ce slăbește curentul alternativ (filtre). Ca regulă generală, cu cât frecvența de funcționare este mai mare, cu atât bobinele necesită mai puțină inductanță.
Reactanța inductivă
Dacă luați un transformator de rețea suficient de puternic și rezistența înfășurării primare, se dovedește că este doar câțiva ohmi și chiar aproape de zero. Se pare că curentul printr-o astfel de înfășurare va fi foarte mare și chiar va tinde spre infinit. Se pare că un scurtcircuit este pur și simplu inevitabil! Deci de ce nu este acolo?
Una dintre principalele proprietăți ale bobinelor inductoare este reactanța inductivă, care depinde de inductanță și de frecvența curentului alternativ furnizat bobinei.
Este ușor de observat că odată cu creșterea frecvenței și inductanței, reactanța inductivă crește, iar la curent continuu devine în general zero. Prin urmare, atunci când se măsoară rezistența bobinelor cu un multimetru, numai rezistență activă fire.
Designul inductorilor este foarte divers și depinde de frecvențele la care funcționează bobina. De exemplu, pentru a funcționa în intervalul decimetru al undelor radio, sunt adesea folosite bobine de circuit imprimat. Pentru producția de masă, această metodă este foarte convenabilă.
Inductanța bobinei depinde de dimensiunile sale geometrice, miez, numărul de straturi și formă. În prezent, sunt produse un număr suficient de inductoare standard similare rezistențelor convenționale cu cabluri. Astfel de bobine sunt marcate cu inele colorate. Există, de asemenea, bobine de montare pe suprafață utilizate ca șocuri. Inductanța unor astfel de bobine este de câțiva milihenri.
Auto-inducere
Fiecare conductor prin care trece curentul electric se află în propriul său câmp magnetic.
Când puterea curentului se modifică în conductor, câmpul m se modifică, adică. fluxul magnetic creat de acest curent se modifică. O modificare a fluxului magnetic duce la apariția unui câmp electric vortex și apare în circuit o fem indusă.
Acest fenomen se numește auto-inducție.
Auto-inducția este fenomenul de apariție a FEM indusă într-un circuit electric ca urmare a unei modificări a intensității curentului.
FEM rezultată se numește fem autoindusă
Manifestarea fenomenului de autoinducere
Închiderea circuitului
Când există un scurtcircuit în circuitul electric, curentul crește, ceea ce determină o creștere a fluxului magnetic în bobină, apare un câmp electric turbionar îndreptat împotriva curentului, adică în bobină apare o f.e.m. auto-inductivă, care previne creșterea curentului în circuit (câmpul vortex inhibă electronii).
Ca urmare, L1 se aprinde mai târziu decât L2.
Circuit deschis
Când circuitul electric este deschis, curentul scade, are loc o scădere a fluxului în bobină și apare un câmp electric vortex, dirijat ca un curent (încercând să mențină aceeași putere a curentului), adică. În bobină apare o f.e.m. autoindusă, menținând curentul în circuit.
Ca rezultat, L clipește puternic când este oprit.
În electrotehnică, fenomenul de autoinducție se manifestă atunci când circuitul este închis (curentul electric crește treptat) și când circuitul este deschis (curentul electric nu dispare imediat).
INDUCTANŢĂ
De ce depinde CEM autoinduse?
Curentul electric își creează propriul câmp magnetic. Fluxul magnetic prin circuit este proporțional cu inducția câmpului magnetic (Ф ~ B), inducția este proporțională cu puterea curentului în conductor
(B ~ I), prin urmare fluxul magnetic este proporțional cu puterea curentului (Ф ~ I).
FEM de autoinducție depinde de viteza de schimbare a curentului în circuitul electric, de proprietățile conductorului (dimensiune și formă) și de permeabilitatea magnetică relativă a mediului în care se află conductorul.
O mărime fizică care arată dependența FEM de auto-inducție de dimensiunea și forma conductorului și de mediul în care este amplasat conductorul se numește coeficient de auto-inducție sau inductanță.
Inductanță - cantitate fizica, numeric egal cu emf auto-inducție care are loc într-un circuit când curentul se modifică cu 1 Amper într-o secundă.
Inductanța poate fi calculată și folosind formula:
unde Ф este fluxul magnetic prin circuit, I este puterea curentului din circuit.
Unități SI ale inductanței:
Inductanța bobinei depinde de:
numărul de spire, dimensiunea și forma bobinei și permeabilitatea magnetică relativă a mediului (eventual un miez).
CEM DE AUTOINDDUCȚIE
EMF auto-inductivă împiedică creșterea curentului atunci când circuitul este pornit și scăderea curentului când circuitul este deschis.
ENERGIA CÂMPULUI MAGNETIC DE CURENTUL
În jurul unui conductor care poartă curent există un câmp magnetic care are energie.
De unde vine? Sursa de curent inclusă în circuitul electric are o rezervă de energie.
În momentul închiderii circuitului electric, sursa de curent cheltuiește o parte din energia sa pentru a depăși efectul fem-ului auto-inductiv care apare. Această parte a energiei, numită energia proprie a curentului, merge la formarea unui câmp magnetic.
Energia câmpului magnetic este egală cu energia intrinsecă a curentului.
Energia proprie a curentului este numeric egală cu munca pe care trebuie să o facă sursa de curent pentru a depăși f.e.m. de autoinducție pentru a crea un curent în circuit.
Energia câmpului magnetic creat de curent este direct proporțională cu pătratul curentului.
Unde se duce energia câmpului magnetic după ce curentul se oprește? - iese în evidență (când se deschide un circuit cu un curent suficient de mare, poate apărea o scânteie sau un arc)
ÎNTREBĂRI PENTRU HÂRTIA DE TEST
pe tema „Inducție electromagnetică”
1. Enumerați 6 moduri de a obține curent de inducție.
2. Fenomenul de inducție electromagnetică (definiție).
3. Regula lui Lenz.
4. Fluxul magnetic (definiție, desen, formulă, mărimi de intrare, unitățile lor de măsură).
5. Legea inducției electromagnetice (definiție, formulă).
6. Proprietăţile câmpului electric vortex.
7. FEM de inducție a unui conductor care se mișcă într-un câmp magnetic uniform (motivul aspectului, desenul, formula, mărimile de intrare, unitățile lor de măsură).
8. Autoinducție (scurtă manifestare în electrotehnică, definiție).
9. EMF de auto-inducere (acțiunea și formula sa).
10. Inductanță (definiție, formule, unități de măsură).
11. Energia câmpului magnetic al curentului (formula de unde provine energia câmpului magnetic al curentului, de unde dispare la oprirea curentului).
9.4. Fenomenul inducției electromagnetice
9.4.3. Valoarea medie autoinducția forței electromotoare
Când fluxul asociat unui circuit conductiv închis se modifică prin zona limitată de acest circuit, apare în el un câmp electric vortex și curge un curent de inducție - fenomenul de autoinducție electromagnetică.
Modul CEM medie de autoinducție pentru o anumită perioadă de timp se calculează folosind formula
〈 | ℰ i s | 〉 = | Δ Ф s | Δt,
unde ΔФ s este modificarea fluxului magnetic cuplat la circuit în timpul Δt.
Dacă puterea curentului în circuit se modifică în timp I = I (t), atunci
∆Ф s = L ∆I,
unde L este inductanța circuitului; ΔI - modificarea intensității curentului în circuit în timp Δt;
〈 | ℰ i s | 〉 = L | ΔI | Δt,
unde ΔI /Δt este viteza de schimbare a curentului în circuit.
Dacă inductanța buclei se modifică în timp L = L (t), apoi
- modificarea debitului cuplată la contur este determinată de formulă
∆Ф s = ∆LI,
unde ΔL este modificarea inductanței circuitului în timp Δt; I - puterea curentului în circuit;
- modulul FEM medie de autoinducție pentru o anumită perioadă de timp se calculează prin formula
〈 | ℰ i s | 〉 = I | Δ L | Δt.
Exemplul 16. Într-un circuit conductor închis, cu o inductanță de 20 mH, circulă un curent de 1,4 A. Aflați valoarea medie a fem-ului de autoinducție care apare în circuit atunci când curentul din acesta este redus uniform cu 20% în 80 Domnișoară.
Soluție. Apariția FEM de auto-inducție într-un circuit este cauzată de o modificare a fluxului cuplat la circuit atunci când puterea curentului din acesta se modifică.
Debitul asociat circuitului este determinat de formulele:
- la puterea curentă I 1
Ф s 1 = LI 1,
unde L este inductanța circuitului, L = 20 mH; I 1 - curent inițial în circuit, I 1 = 1,4 A;
- la puterea curentă I 2
Ф s 2 = LI 2,
unde I 2 este puterea finală a curentului din circuit.
Modificarea debitului cuplat la circuit este determinată de diferența:
Δ Ф s = Ф s 2 − Ф s 1 = L I 2 − L I 1 = L (I 2 − I 1) ,
unde I 2 = 0,8I 1.
Valoarea medie a FEM de auto-inducție care apare în circuit atunci când puterea curentului se modifică în el:
〈 ℰ s i 〉 = | Δ Ф s Δ t | = | L (I 2 − I 1) Δ t | = | − 0,2 L I 1 Δ t | = 0,2 L I 1 Δ t,
unde ∆t este intervalul de timp în care curentul scade, ∆t = 80 ms.
Calculul dă valoarea:
〈 ℰ s i 〉 = 0,2 ⋅ 20 ⋅ 10 − 3 ⋅ 1,4 80 ⋅ 10 − 3 = 70 ⋅ 10 − 3 s = 70 mV.
Când curentul din circuit se modifică, apare în el o femură auto-inductivă, a cărei valoare medie este de 70 mV.
Când curentul din circuit se modifică, fluxul de inducție magnetică prin suprafața limitată de acest circuit se modifică; modificarea fluxului de inducție magnetică duce la excitarea fem-ului de auto-inducție. Direcția emf se dovedește a fi astfel încât, atunci când curentul din circuit crește, emf împiedică creșterea curentului, iar când curentul scade, îl împiedică să scadă.
Mărimea EMF este proporțională cu rata de schimbare a curentului euși inductanța buclei L :
.Datorită fenomenului de autoinducere în circuit electric cu o sursă EMF, când circuitul este închis, curentul nu este stabilit instantaneu, ci după un timp. Procese similare apar atunci când circuitul este deschis, iar valoarea f.e.m. de auto-inducție poate depăși semnificativ f.e.m. sursă. Cel mai adesea în viață obișnuită este folosit la bobinele de aprindere ale automobilelor. Tensiunea tipică de auto-inducție cu o tensiune de alimentare de 12V este 7-25kV.
Fundația Wikimedia. 2010.
Vedeți ce este „emf auto-inducție” în alte dicționare:
auto-inducție fem- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Dicționar englez-rus de inginerie electrică și inginerie electrică a energiei electrice, Moscova, 1999] Subiecte de inginerie electrică, concepte de bază EN self-induced emfFaraday voltageinductance voltageself induction... ...
Acesta este fenomenul de apariție a FEM indusă într-un circuit conductor atunci când curentul care circulă prin circuit se modifică. Când curentul dintr-un circuit se modifică, fluxul magnetic prin suprafața delimitată de acest circuit se modifică de asemenea proporțional. Schimbă... ...Wikipedia
- (din latinescul inductio guidance, motivation), o valoare care caracterizează un magnet. Sf. Va electric. lanţuri. Curentul care curge în circuitul conductiv creează un câmp magnetic în zona înconjurătoare. câmp, iar fluxul magnetic Ф care pătrunde în circuit (legat de acesta) este drept... ... Enciclopedie fizică
putere reactiva- O valoare egală, pentru curent electric sinusoidal și tensiune electrică, cu produsul valorii efective a tensiunii cu valoarea efectivă a curentului și cu sinusul defazajului dintre tensiunea și curentul rețelei cu două terminale. [GOST R 52002 2003]… … Ghidul tehnic al traducătorului
Ramura fizicii care acoperă cunoștințele despre electricitatea statică, curenti electriciși fenomene magnetice. ELECTROSTATICA Electrostatica se ocupa de fenomenele asociate cu sarcina electrica in repaus. Prezența forțelor care acționează între... ... Enciclopedia lui Collier
O mașină electrică care nu are piese în mișcare și transformă curentul alternativ al unei tensiuni în curent alternativ al altei tensiuni. În cel mai simplu caz, este format dintr-un circuit magnetic (miez) și două înfășurări situate pe acesta, primarul și... ... Dicţionar enciclopedic
