Tự cảm ứng là gì - những từ đơn giản
Định nghĩa
Tự cảm ứng là sự xuất hiện trong dây dẫn của một suất điện động (EMF) được dẫn theo hướng ngược lại so với điện áp của nguồn điện khi có dòng điện. Hơn nữa, nó phát sinh tại thời điểm khi cường độ hiện tại trong mạch thay đổi. Một dòng điện thay đổi tạo ra một từ trường thay đổi, từ đó tạo ra EMF trong dây dẫn.
Điều này tương tự với công thức của định luật cảm ứng điện từ của Faraday, nơi nó nói:
Khi một từ thông đi qua một dây dẫn, một emf xuất hiện ở cái sau. Nó tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi của từ thông (mat. Đạo hàm thời gian).
Đó là:
E = dF / dt,
Trong đó E là EMF của tự cảm ứng, được đo bằng vôn, F là từ thông, đơn vị đo là Wb (weber, nó cũng bằng V / s)
Điện cảm
Chúng ta đã nói rằng tự cảm ứng là cố hữu trong các mạch cảm ứng, do đó, chúng ta xem xét hiện tượng tự cảm ứng bằng cách sử dụng một ví dụ về một cuộn cảm.
Một cuộn cảm là một phần tử là một cuộn dây của một dây dẫn cách điện. Để tăng độ tự cảm, số vòng quay được tăng lên hoặc lõi của từ mềm hoặc vật liệu khác được đặt bên trong cuộn dây.
Đơn vị của điện cảm là Henry (GN). Độ tự cảm đặc trưng cho mức độ mạnh mẽ của dây dẫn chống lại dòng điện. Vì một từ trường được hình thành xung quanh mỗi dây dẫn mà dòng điện chạy qua và nếu bạn đặt dây dẫn vào một trường xen kẽ, một dòng điện sẽ xuất hiện trong nó. Đổi lại, từ trường của mỗi lượt cuộn dây được thêm vào. Sau đó, một từ trường mạnh sẽ xuất hiện xung quanh cuộn dây mà qua đó dòng điện chạy qua. Khi thay đổi cường độ của nó trong cuộn dây, từ thông xung quanh nó cũng sẽ thay đổi.
Theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, nếu một từ thông xen kẽ xuyên qua cuộn dây, EMF hiện tại và tự cảm ứng sẽ xuất hiện trong đó. Chúng sẽ cản trở dòng điện chạy trong cuộn cảm từ nguồn điện đến tải. Chúng cũng được gọi là ngoại bào của EMF tự cảm ứng.
Công thức cho EMF tự cảm ứng trên cuộn cảm là:
Đó là, độ tự cảm càng lớn và sự thay đổi hiện tại càng nhanh thì sự tăng vọt trong emf sẽ càng mạnh.
Khi tăng dòng điện trong cuộn dây, một EMF tự cảm ứng xảy ra, tương ứng với điện áp của nguồn điện, tương ứng, sự gia tăng dòng điện sẽ chậm lại.Điều tương tự cũng xảy ra khi giảm - tự cảm ứng sẽ dẫn đến sự xuất hiện của EMF, nó sẽ duy trì dòng điện trong cuộn dây theo cùng hướng như trước. Theo sau đó, điện áp tại các cực của cuộn dây sẽ ngược với cực tính của nguồn điện.
Trong hình bên dưới, bạn thấy rằng khi bạn bật / tắt mạch cảm ứng, dòng điện không phát sinh mạnh, nhưng thay đổi dần dần. Điều này cũng được chỉ định bởi các luật chuyển đổi.
Một định nghĩa khác về độ tự cảm như sau: từ thông tỷ lệ với dòng điện, nhưng trong công thức của nó, độ tự cảm đóng vai trò là một hệ số tỷ lệ.
F = L * tôi
Biến áp và cảm ứng lẫn nhau
Nếu bạn đặt hai cuộn dây gần nhau, ví dụ, trên cùng một lõi, thì hiện tượng cảm ứng lẫn nhau sẽ được quan sát. Hãy bỏ qua dòng điện xoay chiều trong lần đầu tiên, sau đó dòng chảy xen kẽ của nó sẽ xuyên qua các lượt của giây và EMF sẽ xuất hiện trên các thiết bị đầu cuối của nó.
EMF này sẽ phụ thuộc vào chiều dài của dây, tương ứng, số vòng, cũng như độ lớn của tính thấm từ của môi trường. Nếu chúng chỉ đơn giản được đặt cạnh nhau, EMF sẽ thấp và nếu bạn lấy lõi làm bằng thép mềm từ tính, EMF sẽ lớn hơn nhiều. Trên thực tế, đây là cách sắp xếp máy biến áp.
Thú vị: ảnh hưởng lẫn nhau của các cuộn dây với nhau được gọi là khớp nối quy nạp.
Lợi và hại
Nếu bạn hiểu phần lý thuyết, đáng để xem xét hiện tượng tự cảm ứng được áp dụng trong thực tế. Hãy xem xét các ví dụ về những gì chúng ta thấy trong cuộc sống và công nghệ hàng ngày. Một trong những ứng dụng hữu ích nhất là máy biến áp, chúng tôi đã xem xét nguyên tắc hoạt động của nó. Bây giờ ngày càng ít phổ biến hơn, nhưng các ống huỳnh quang hàng ngày trước đây đã được sử dụng trong các bộ đèn. Nguyên tắc làm việc của họ dựa trên hiện tượng tự cảm ứng. Bạn có thể xem sơ đồ của cô dưới đây.
Sau khi đặt điện áp, dòng điện chạy qua mạch: pha - cuộn cảm - xoắn ốc - khởi động - xoắn ốc - không.
Hoặc ngược lại (pha và không). Sau khi bộ khởi động được kích hoạt, các tiếp điểm của nó sẽ mở, sau đó van tiết lưu (một cuộn dây có độ tự cảm lớn) tìm cách duy trì dòng điện theo cùng một hướng, tạo ra EMF tự cảm ứng cường độ lớn và đèn được đốt cháy.
Tương tự, hiện tượng này áp dụng cho mạch đánh lửa của ô tô hoặc xe máy chạy bằng xăng. Trong đó, một công tắc cơ học (ngắt) hoặc bán dẫn (bóng bán dẫn trong máy tính) được lắp đặt trong khoảng cách giữa cuộn cảm và âm (mặt đất). Chìa khóa này, tại thời điểm một tia lửa sẽ hình thành trong xi lanh để đốt cháy nhiên liệu, phá vỡ mạch cung cấp điện của cuộn dây. Sau đó, năng lượng được lưu trữ trong lõi của cuộn dây gây ra sự gia tăng cảm ứng tự cảm ứng và điện áp trên điện cực của nến tăng cho đến khi xảy ra sự cố khe hở tia lửa, hoặc cho đến khi cuộn dây bị cháy.
Trong các bộ nguồn và thiết bị âm thanh, thường cần phải loại bỏ gợn, nhiễu hoặc tần số dư thừa khỏi tín hiệu. Đối với điều này, các bộ lọc của các cấu hình khác nhau được sử dụng. Một lựa chọn là bộ lọc LC, LR. Do sự cản trở đối với sự tăng trưởng của dòng điện và điện trở của dòng điện xoay chiều, tương ứng, có thể đạt được các mục tiêu.
EMF tự cảm ứng có hại cho các tiếp điểm của công tắc, bộ ngắt mạch, ổ cắm, máy tự động và những thứ khác. Bạn có thể nhận thấy rằng khi bạn rút phích cắm của máy hút bụi đang hoạt động ra khỏi ổ cắm, đèn flash bên trong nó rất thường thấy. Đây là điện trở để thay đổi dòng điện trong cuộn dây (cuộn dây động cơ trong trường hợp này).
Trong các công tắc bán dẫn, tình huống nghiêm trọng hơn - thậm chí một cuộn cảm nhỏ trong mạch có thể dẫn đến sự cố của chúng khi đạt được các giá trị cực đại của Uke hoặc Usi. Để bảo vệ chúng, các mạch snubber được cài đặt, trên đó năng lượng của các vụ nổ quy nạp bị tiêu tán.
Kết luận
Để tóm tắt. Các điều kiện cho sự xuất hiện của tự cảm ứng EMF là: sự hiện diện của cuộn cảm trong mạch và sự thay đổi dòng điện trong tải. Điều này có thể xảy ra cả trong hoạt động, khi thay đổi chế độ hoặc ảnh hưởng đáng lo ngại và khi chuyển đổi thiết bị.Hiện tượng này có thể làm hỏng các tiếp điểm của rơle và bộ khởi động, vì nó dẫn đến vũ trang khi mở mạch cảm ứng, ví dụ, động cơ điện. Để giảm tác động tiêu cực, hầu hết các thiết bị chuyển mạch được trang bị buồng vũ trang.
Đối với các mục đích hữu ích, hiện tượng EMF được sử dụng khá thường xuyên, từ bộ lọc đến các gợn sóng hiện tại và bộ lọc tần số trong thiết bị âm thanh, đến máy biến áp và cuộn dây đánh lửa điện áp cao trong xe hơi.
Cuối cùng, chúng tôi khuyên bạn nên xem một video hữu ích về chủ đề này, trong đó nói ngắn gọn và chi tiết về hiện tượng tự cảm ứng:
Chúng tôi hy vọng rằng bây giờ nó đã trở nên rõ ràng với bạn thế nào là tự cảm ứng, cách nó thể hiện và nơi nó có thể được sử dụng. Nếu bạn có câu hỏi, hãy hỏi họ trong các ý kiến dưới bài viết!
Tài liệu liên quan:
Đang tải ...
