ziņas

Induktivitātes darbības princips ir ļoti abstrakts. Lai izskaidrotu, kas ir induktivitāte, mēs sākam no pamata fiziskās parādības.

1. Divas parādības un viens likums: elektrības izraisīts magnētisms, magnētisma izraisīts elektrība un Lenca likums

1.1. Elektromagnētiskā parādība

Vidusskolas fizikā ir eksperiments: noliekot mazu magnētisko adatu blakus vadītājam ar strāvu, mazās magnētiskās adatas virziens novirzās, kas liecina, ka ap strāvu ir magnētiskais lauks. Šo parādību 1820. gadā atklāja dāņu fiziķis Oersteds.

Ja mēs aptītu vadītāju aplī, katra vadītāja apļa radītie magnētiskie lauki var pārklāties, un kopējais magnētiskais lauks kļūs spēcīgāks, kas var piesaistīt mazus priekšmetus. Attēlā spole tiek darbināta ar strāvu 2 ~ 3 A. Ņemiet vērā, ka emaljētajam vadam ir nominālās strāvas ierobežojums, pretējā gadījumā tas izkusīs augstas temperatūras dēļ.

2. Magnetoelektrības parādība

1831. gadā britu zinātnieks Faradejs atklāja, ka tad, kad slēgtas ķēdes vadītāja daļa pārvietojas, lai pārgrieztu magnētisko lauku, uz vadītāja tiks ģenerēta elektrība. Priekšnoteikums ir, ka ķēde un magnētiskais lauks atrodas relatīvi mainīgā vidē, tāpēc to sauc par “dinamisko” magnetoelektrību, bet radīto strāvu sauc par inducēto strāvu.

Mēs varam veikt eksperimentu ar motoru. Parastajā līdzstrāvas suku motorā statora daļa ir pastāvīgais magnēts un rotora daļa ir spoles vadītājs. Rotora manuāla pagriešana nozīmē, ka vadītājs pārvietojas, lai nogrieztu magnētiskās spēka līnijas. Izmantojot osciloskopu, lai savienotu divus motora elektrodus, var izmērīt sprieguma izmaiņas. Ģenerators ir izgatavots, pamatojoties uz šo principu.

3. Lenca likums

Lenca likums: magnētiskās plūsmas maiņas radītās inducētās strāvas virziens ir virziens, kas ir pretrunā ar magnētiskās plūsmas izmaiņām.

Vienkārša šī teikuma izpratne ir šāda: kad vadītāja vides magnētiskais lauks (ārējais magnētiskais lauks) kļūst spēcīgāks, tā inducētās strāvas radītais magnētiskais lauks ir pretējs ārējam magnētiskajam laukam, padarot kopējo kopējo magnētisko lauku vājāku par ārējo magnētisko lauku. magnētiskais lauks. Kad vadītāja vides magnētiskais lauks (ārējais magnētiskais lauks) kļūst vājāks, tā inducētās strāvas radītais magnētiskais lauks ir pretējs ārējam magnētiskajam laukam, padarot kopējo kopējo magnētisko lauku spēcīgāku par ārējo magnētisko lauku.

Lenca likumu var izmantot, lai noteiktu ķēdē inducētās strāvas virzienu.

2. Spirālveida caurules spole – induktoru darbības skaidrojumsZinot iepriekšminētās divas parādības un vienu likumu, apskatīsim, kā darbojas induktori.

Vienkāršākais induktors ir spirālveida caurules spole:

Situācija ieslēgšanas laikā

Mēs izgriezām nelielu spirālveida caurules daļu un varam redzēt divas spoles, spoli A un spoli B:

Ieslēgšanas procesa laikā situācija ir šāda:

①Spole A iet caur strāvu, pieņemot, ka tās virziens ir tāds, kā norādīts ar zilu nepārtrauktu līniju, ko sauc par ārējās ierosmes strāvu;
②Saskaņā ar elektromagnētisma principu ārējā ierosmes strāva ģenerē magnētisko lauku, kas sāk izplatīties apkārtējā telpā un aptver spoli B, kas ir līdzvērtīga spolei B, kas nogriež magnētiskās spēka līnijas, kā parādīts zilā punktētā līnijā;
③Saskaņā ar magnetoelektrības principu spolē B tiek ģenerēta inducētā strāva, kuras virziens ir tāds, kādu parāda zaļā nepārtrauktā līnija, kas ir pretēja ārējai ierosmes strāvai;
④Saskaņā ar Lenca likumu magnētiskajam laukam, ko rada inducētā strāva, ir jānovērš ārējās ierosmes strāvas magnētiskais lauks, kā parādīts zaļā punktētā līnijā;

Situācija pēc ieslēgšanas ir stabila (DC)

Kad ieslēgšana ir stabila, spoles A ārējā ierosmes strāva ir nemainīga, un arī tās radītais magnētiskais lauks ir nemainīgs. Magnētiskajam laukam nav relatīvas kustības ar spoli B, tāpēc nav magnētiskās elektrības, un nav strāvas, ko attēlo zaļā nepārtrauktā līnija. Šajā laikā induktors ir līdzvērtīgs īssavienojumam ārējai ierosmei.

3. Induktivitātes raksturojums: strāva nevar pēkšņi mainīties

Pēc sapratnes, kā aninduktorsdarbojas, apskatīsim tā svarīgāko raksturlielumu – strāva induktīvā nevar pēkšņi mainīties.

Attēlā labās līknes horizontālā ass ir laiks, un vertikālā ass ir strāva uz induktora. Brīdis, kad slēdzis ir aizvērts, tiek uzskatīts par laika sākumu.

Var redzēt, ka: 1. Brīdī, kad slēdzis ir aizvērts, strāva uz induktora ir 0A, kas ir līdzvērtīga tam, ka induktors ir atvērts. Tas ir tāpēc, ka momentānā strāva krasi mainās, kas radīs milzīgu inducēto strāvu (zaļā krāsā), lai pretotos ārējai ierosmes strāvai (zila);

2. Līdzsvara stāvokļa sasniegšanas procesā strāva uz induktora mainās eksponenciāli;

3. Pēc līdzsvara stāvokļa sasniegšanas strāva uz induktora ir I=E/R, kas ir līdzvērtīga induktora īssavienojumam;

4. Inducētajai strāvai atbilst inducētais elektromotora spēks, kas darbojas, lai neitralizētu E, tāpēc to sauc par Back EMF (reverse electromotor force);

4. Kas īsti ir induktivitāte?

Induktivitāte tiek izmantota, lai aprakstītu ierīces spēju pretoties strāvas izmaiņām. Jo spēcīgāka ir spēja pretoties strāvas izmaiņām, jo ​​lielāka ir induktivitāte un otrādi.

Līdzstrāvas ierosmei induktors galu galā atrodas īssavienojuma stāvoklī (spriegums ir 0). Tomēr ieslēgšanas procesa laikā spriegums un strāva nav 0, kas nozīmē, ka ir jauda. Šīs enerģijas uzkrāšanas procesu sauc par uzlādi. Tas uzglabā šo enerģiju magnētiskā lauka veidā un atbrīvo enerģiju, kad tas ir nepieciešams (piemēram, ja ārēja ierosme nevar uzturēt pašreizējo izmēru līdzsvara stāvoklī).

Induktori ir inerciālas ierīces elektromagnētiskajā laukā. Inerciālajām ierīcēm nepatīk izmaiņas, tāpat kā spararatiem dinamikā. Sākumā tos ir grūti sākt griezt, un, kad tie sāk griezties, tos ir grūti apturēt. Visu procesu pavada enerģijas pārveide.

Ja jūs interesē, lūdzu, apmeklējiet vietniwww.tclmdcoils.com.