Čo je to samoindukcia - jednoduché slová
definícia
Vlastná indukcia je výskyt vodivej sily (EMF) nasmerovanej v opačnom smere vzhľadom na napätie zdroja energie, keď prúdi prúd. Navyše vzniká v okamihu, keď sa zmení prúdová sila v obvode. Meniaci sa elektrický prúd generuje meniace sa magnetické pole, ktoré zase indukuje EMF vo vodiči.
Je to podobné formulácii zákona o elektromagnetickej indukcii z Faraday, kde sa uvádza:
Keď magnetický tok prechádza vodičom, objaví sa v ňom emf. Je úmerná rýchlosti zmeny magnetického toku (mat. Časová derivácia).
tj:
E = dF / dt,
Ak E je samoindukčný EMF, meraný vo voltoch, F je magnetický tok, mernou jednotkou je Wb (Weber, tiež sa rovná V / s).
indukčnosť
Už sme povedali, že samoindukcia je inherentná indukčným obvodom, preto fenomén samoindukcie považujeme za príklad induktora.
Induktor je prvok, ktorý je cievkou izolovaného vodiča. Na zvýšenie indukčnosti sa zvýši počet závitov alebo sa do cievky umiestni jadro z mäkkého magnetického alebo iného materiálu.
Jednotkou indukčnosti je Henry (GN). Indukčnosť charakterizuje, ako silno vodič pôsobí proti elektrickému prúdu. Pretože okolo každého vodiča sa generuje magnetické pole, ktorým prúdi prúd, a ak umiestnite vodič do striedavého poľa, objaví sa v ňom prúd. Na druhej strane sa pridajú magnetické polia každej cievky. Potom sa okolo cievky, cez ktorú prúdi, objaví silné magnetické pole. Pri zmene sily v cievke sa zmení aj magnetický tok okolo nej.
Podľa zákona Faradayovej elektromagnetickej indukcie, ak je cievka prepichnutá striedavým magnetickým tokom, potom sa v nej objaví elektrický a indukčný EMF. Zablokujú prúd tečúci v indukčnosti zo zdroja energie do záťaže. Nazývajú sa aj nadpriemerné indukcie EMF.
Vzorec pre selfindukčný EMF na indukčnosti je:
To znamená, že čím väčšia je indukčnosť a čím rýchlejšie sú súčasné zmeny, tým výraznejší je nárast EMF.
So zvyšujúcim sa prúdom v cievke dochádza k EMF samoindukcie, ktorá je nasmerovaná proti napätiu zdroja energie, zvyšovanie prúdu sa spomaľuje.To isté sa stane, keď klesá - samoindukcia povedie k vzniku EMF, ktorý udržiava prúd v cievke v rovnakom smere ako predtým. Z toho vyplýva, že napätie na svorkách cievky bude opačné ako polarita zdroja energie.
Na obrázku nižšie vidíte, že keď zapnete / vypnete indukčný obvod, prúd prudko nevzrastie, ale postupne sa mení. Naznačujú to aj zákony o prepínaní.
Ďalšia definícia indukčnosti je nasledujúca: magnetický tok je úmerný prúdu, ale vo svojom vzorci indukčnosť pôsobí ako koeficient proporcionality.
F = L * I
Transformátor a vzájomná indukcia
Ak umiestnite dve cievky do tesnej blízkosti, napríklad na rovnaké jadro, bude pozorovaný jav vzájomnej indukcie. V prvom preskočíme striedavý prúd, potom jeho striedavý prúd prenikne do zákrut druhého a na jeho termináloch sa objaví EMF.
Tento EMF bude závisieť od dĺžky drôtu, od počtu závitov, ako aj od veľkosti magnetickej permeability média. Ak sú umiestnené tesne vedľa seba - EMF bude nízka a ak vezmete jadro z mäkkej magnetickej ocele - EMF bude oveľa väčšia. V skutočnosti je takto usporiadaný transformátor.
zaujímavá: tento vzájomný vplyv cievok na seba sa nazýva induktívna väzba.
Prínos a ujma
Ak rozumiete teoretickej časti, oplatí sa zvážiť, kde sa v praxi uplatňuje fenomén sebavedomia. Zoberme si príklady toho, čo vidíme v každodennom živote a technike. Jednou z najužitočnejších aplikácií je transformátor, už sme uvažovali o princípe jeho fungovania. V súčasnosti sa vo svietidlách používalo stále menej bežných, ale predtým denných žiariviek. Princíp ich práce je založený na fenoméne sebaindukcie. Nižšie sú jej diagramy.
Po pripojení napätia prúd prúdi cez obvod: fáza - induktor - špirála - štartér - špirála - nula.
Alebo naopak (fáza a nula). Po zapnutí štartéra sa jeho kontakty otvoria škrtiacej ventil (cievka s veľkou indukčnosťou) sa snaží udržať prúd v rovnakom smere, indukuje EMF s veľkým rozsahom indukcie a žiarovky sú zapálené.
Podobne sa tento jav uplatňuje na zapaľovací okruh automobilu alebo motocykla, ktorý beží na benzín. V nich je v medzere medzi induktorom a mínusom (zem) inštalovaný mechanický (chopper) alebo polovodičový spínač (tranzistor v počítači). Tento kľúč v momente, keď by sa vo valci mal vytvoriť iskra na zapálenie paliva, prerušuje obvod napájania cievky. Potom energia uložená v jadre cievky spôsobí zvýšenie emf samoindukcie a napätie na elektróde sviečky sa zvyšuje, až kým nedôjde k rozpadu iskrovej medzery alebo kým sa cievka nevyhorí.
V napájacích a zvukových zariadeniach je často potrebné zo signálu odstrániť nadmerné zvlnenie, šum alebo frekvenciu. Na tento účel sa používajú filtre rôznych konfigurácií. Jednou z možností sú filtre LC, LR. Vzhľadom na prekážku rastu prúdu a odporu striedavého prúdu je možné dosiahnuť ciele.
Samoindukčná EMF je škodlivá pre kontakty spínačov, ističov, zásuviek, automatov a ďalších vecí. Možno ste si všimli, že keď vytiahnete zástrčku funkčného vysávača zo zásuvky, vo vnútri sa často objaví záblesk. Toto je odpor voči zmene prúdu v cievke (v tomto prípade vinutie motora).
U polovodičových spínačov je situácia kritickejšia - aj keď sa dosiahne maximálna hodnota Uke alebo Usi, môže dokonca aj malá indukčnosť v obvode viesť k ich poruchám. Na ich ochranu sú nainštalované rušiace obvody, na ktorých sa rozptyľuje energia indukčných nárazov.
záver
Zhrnúť. Podmienky pre vznik samoindukcie EMF sú: prítomnosť indukčnosti v obvode a zmena prúdu v záťaži. Môže k tomu dôjsť v prevádzke, pri zmene režimov alebo rušivých vplyvov, ako aj pri prepínaní zariadení.Tento jav môže viesť k poškodeniu kontaktov relé a štartérov oblúk pri otváraní indukčných obvodov, napríklad elektrických motorov. Aby sa znížil negatívny vplyv, väčšina spínacích zariadení je vybavená oblúkovými komorami.
Na užitočné účely sa jav EMF používa dosť často, od filtra po hladké vlnky prúdu a frekvenčný filter vo zvukových zariadeniach, po transformátory a vysokonapäťové zapaľovacie cievky v automobiloch.
Nakoniec vám odporúčame pozerať si užitočné video na tému, ktorá stručne a podrobne skúma jav samoindukcie:
Dúfame, že sa vám teraz ukázalo, čo je to samoindukcia, ako sa prejavuje a kde sa dá použiť. Ak máte nejaké otázky, opýtajte sa ich na komentáre v článku!
Súvisiace materiály:
Načítava...
