Indukcyjność

Co to jest indukcyjność?

indukcyjność Jest to właściwość obwodów elektrycznych, za pomocą których występuje siła elektromotoryczna, z powodu przejścia prądu elektrycznego i zmiany powiązanego pola magnetycznego. Ta siła elektromotoryczna może wygenerować od siebie dwa bardzo zróżnicowane zjawiska.

Pierwsza to własna indukcyjność w cewce, a druga odpowiada wzajemnej indukcyjności, jeśli jest to dwie lub więcej cewek połączonych ze sobą. Zjawisko to opiera się na prawie Faradaya, znanym również jako prawo indukcyjne elektromagnetyczne, które wskazuje, że możliwe jest wytworzenie pola elektrycznego ze zmiennego pola magnetycznego.

Fizyk, matematyk, inżynier elektryka z 1886. Następnie amerykański fizyk Joseph Henry również wniósł ważny wkład w indukcję elektromagnetyczną; Dlatego jednostka pomiaru indukcyjności nosi jego imię.

Podobnie niemiecki fizyk, Heinrich Lenz, postulował prawo Lenza, w którym podaje kierunek indukowanej siły elektromotorycznej. Według Lenza siła ta wywołana różnicą napięcia przyłożoną do kierowcy znajduje się w przeciwnym kierunku do kierunku prądu, który krąży przez to.

Indukcja jest częścią impedancji obwodu; Oznacza to, że jego istnienie implikuje pewną odporność na krążenie prądu.

Formuły matematyczne

Indukcja jest zwykle reprezentowana z literą „L”, na cześć wkładu fizyka Heinricha Lenza na ten temat. 

Modelowanie matematyczne zjawiska fizycznego pociąga za sobą zmienne elektryczne, takie jak strumień magnetyczny, różnica potencjałów i prąd elektryczny obwodu studycznego.

Wzór dla intensywności prądu

Matematycznie wzór indukcyjności magnetycznej jest zdefiniowany jako stosunek między przepływem magnetycznym w pierwiastku (obwód, cewka elektryczna, spirala itp.) oraz prąd elektryczny, który krąży przez element.

W tym formule:

• L: indukcyjność [h].
• Φ: strumień magnetyczny [WB].
• I: Intensywność prądu elektrycznego [a].
• N: Liczba otoczących cewek [bez jednostki].

Strumień magnetyczny, do którego wspomina się w tym wzorze, to przepływ wytwarzany tylko z powodu krążenia prądu elektrycznego.

Aby to wyrażenie było prawidłowe, nie należy rozważyć innych przepływów elektromagnetycznych generowanych przez czynniki zewnętrzne, takie jak magnesy lub fale elektromagnetyczne poza obwodem.

Wartość indukcyjności jest odwrotnie proporcjonalna do intensywności prądu. Oznacza to, że im większa indukcyjność, tym niższa krążenie prądu przez obwód i odwrotnie.

Ze swojej strony wielkość indukcyjności jest bezpośrednio proporcjonalna do liczby zwojów (lub zakrętów), które są zgodne z cewką. Im więcej spirali ma induktor, tym większa wartość jego indukcyjności.

Ta właściwość różni się również w zależności od właściwości fizycznych wątku przewodzącego, która tworzy cewkę, a także od długości tego.

Formuła indukowanego napięcia

Strumień magnetyczny związany z cewką lub kierowcą jest trudną zmienną do pomiaru. Jednak możliwe jest uzyskanie różnicy potencjału elektrycznego spowodowanego odmianami wspomnianego przepływu.

Może ci służyć: elementy słów

Ta ostatnia zmienna jest niczym więcej niż napięciem elektrycznym, co jest zmienną zmienną przez konwencjonalne instrumenty, takie jak woltometr lub multimetr. Zatem wyrażenie matematyczne, które definiuje napięcie w terminach indukcyjnych, jest następujące:

W tym wyrażeniu:

• V_L: Potencjalna różnica w induktor [v].
• L: indukcyjność [h].
• ∆I: bieżąca różnica [i].
• ∆T: różnica czasu [s].

Jeśli jest to pojedyncza cewka, to V_L Jest to napięcie indukcyjne indukcyjnego. Polaryzacja tego napięcia będzie zależeć od tego, czy wielkość prądu wzrośnie (znak dodatni), czy zmniejsza (znak ujemny) poprzez krążenie z jednego bieguna do drugiego.

Wreszcie, podczas usuwania indukcyjności poprzedniego wyrażenia matematycznego, następujące następujące następujące jest:

Wielkość indukcyjności można uzyskać, dzieląc wartość napięcia indukowanego przez różnicę prądu w odniesieniu do czasu.

Formuła charakterystyki indukcyjnej

Produkcja i geometria indukcyjna odgrywa podstawową rolę w wartości indukcyjnej. Oznacza to, że oprócz intensywności prądu istnieją inne czynniki, które na to wpływają.

Wzór opisujący wartość indukcyjności na podstawie właściwości fizycznych systemu jest następująca:

W tym formule:

• L: indukcyjność [h].
• N: Liczba pików cewki [bez jedności].
• µ: Magnetyczna przepuszczalność materiału [WB/A · M].
• S: Obszar przekroju jądra [m²].
• L: długość linii przepływu [m].

Wielkość indukcyjności jest wprost proporcjonalna do kwadratu liczby zwojów, do powierzchni przekroju cewki i przepuszczalności magnetycznej materiału.

Ze swojej strony przepuszczalność magnetyczna jest właściwością, że materiał musi przyciągnąć pola magnetyczne i być przez nich skrzyżowane. Każdy materiał ma inną przepuszczalność magnetyczną.

Z kolei indukcyjność jest odwrotnie proporcjonalna do długości cewki. Jeśli induktor jest bardzo długi, wartość indukcyjności będzie niższa.

Jednostka miary

W międzynarodowym systemie (SI) jedność indukcyjności jest Henrio, na cześć amerykańskiego fizyka Josepha Henry'ego.

Zgodnie z wzorem w celu określenia indukcyjności w zależności od strumienia magnetycznego i intensywności prądu, musi:

Z drugiej strony, jeśli określamy jednostki pomiarowe, które składają się na Henrio na podstawie wzoru indukcyjnego na podstawie napięcia indukowanego, mamy:

Warto zauważyć, że pod względem jednostki pomiarowej oba wyrażenia są całkowicie równoważne. Najczęstsze wielkości indukcyjności są zwykle wyrażane w Milihenrio (MH) i mikrohenrio (μH).

Self -induktancja

Self -indukcja jest zjawiskiem, które powstaje, gdy prąd elektryczny krąży przez cewkę, co indukuje wewnętrzną siłę elektromotoryczną w układzie.

Może ci służyć: Model spiralny: historia, cechy, etapy, przykład

Ta siła elektromotoryczna nazywana jest napięciem indukowanym lub napięcia i powstaje w wyniku obecności zmiennego strumienia magnetycznego.

Siła elektromotoryczna jest proporcjonalna do prędkości zmienności prądu, która krąży przez cewkę. Z kolei ten nowy różnica napięcia indukuje krążenie nowego prądu elektrycznego, który przechodzi w przeciwnym kierunku do prądu pierwotnego obwodu.

Self indukcyjność występuje w wyniku wpływu, jaki montaż wywiera na siebie, ze względu na obecność zmiennych pól magnetycznych.

Jednostka pomiaru samookaleczenia jest również Henrio [H] i jest zwykle reprezentowana w literaturze z literą L.

Odpowiednie aspekty

Ważne jest, aby odróżnić, gdzie występuje każde zjawisko: czasowa zmiana strumienia magnetycznego występuje na otwartej powierzchni; to znaczy wokół cewki zainteresowania.

Z drugiej strony indukowana siła elektromotoryczna w układzie jest różnicą potencjałową w zamkniętej pętli, która wyznacza otwartą powierzchnię obwodu.

Z kolei strumień magnetyczny, który przekracza każdy kawałek cewki, jest wprost proporcjonalny do intensywności prądu, który go powoduje.

Ten współczynnik proporcjonalności między strumieniem magnetycznym a intensywnością prądu jest taki, który jest znany jako współczynnik indukcji lub co jest takie samo, indukcyjność obwodu.

Biorąc pod uwagę proporcjonalność obu czynników, jeśli intensywność prądu zmienia się w zależności od czasu, wówczas przepływ magnetyczny będzie miał podobne zachowanie.

Zatem obwód przedstawia zmianę własnych wariantów prądowych, a ta zmienność wzrośnie w zakresie, w jakim intensywność prądu zmienia się znacznie.

Self indukcyjność może być rozumiana jako rodzaj bezwładności elektromagnetycznej, a jej wartość będzie zależeć od geometrii układu, pod warunkiem, że proporcjonalność między przepływem magnetycznym a intensywnością prądu jest wypełniona.

Wzajemna indukcyjność

Wzajemna indukcyjność pochodzi z indukcji siły elektromotorycznej w cewce (cewka nr 2), z powodu krążenia prądu elektrycznego w pobliskiej cewce (cewka nr 1).

Dlatego wzajemna indukcyjność definiuje się jako współczynnik proporcji między siłą elektromotoryczną generowaną w cewce nr 2 a prądem zmienności cewki nr 1.

Wzajemną jednostką pomiaru indukcyjnego jest Henrio [H] i jest reprezentowana w literaturze z literą M. Zatem wzajemna indukcyjność jest taka, która występuje między dwiema cewkami sprzężonymi ze sobą, ponieważ prąd krążenia przez cewkę powoduje napięcie w zaciskach drugiego.

Zjawisko indukcyjne siły elektromotorycznej w sprzężonej cewce opiera się na prawie Faradaya.

Zgodnie z tym prawem napięcie indukowane w układzie jest proporcjonalne do prędkości zmienności strumienia magnetycznego w czasie.

Może ci służyć: dzieła techniczne

Ze swojej strony polaryczność indukowanej siły elektromotorycznej jest podawana przez prawo Lenza, zgodnie z którym ta siła elektromotoryczna będzie przeciwstawić się krążeniu prądu, który go wytwarza.

Wzajemna indukcyjność przez FEM

Indukowana siła elektromotoryczna w cewce nr 2 podaje następujące wyrażenie matematyczne:

W tym wyrażeniu:

• FEM: siła elektromotoryczna [v].
• M₁₂: Wzajemna indukcyjność między cewką nr 1 a cewką nr 2 [H].
• ∆I₁: Bieżąca zmienność cewki nr 1 [a].
• ∆T: Tymczasowa wariacja [s].

Zatem, rozliczając wzajemną indukcyjność poprzedniego wyrażenia matematycznego, następujące jest:

Najbardziej zwykłym zastosowaniem wzajemnej indukcyjności jest transformator.

Wzajemna indukcyjność przez strumień magnetyczny

Z drugiej strony jest to również wykonalne.

W tym wyrażeniu:

• M₁₂: Wzajemna indukcyjność między cewką nr 1 a cewką nr 2 [H].
• Φ₁₂: strumień magnetyczny między cewkami nr 1 i nr 2 [WB].
• Siema₁: Intensywność prądu elektrycznego przez cewkę nr 1 [a].

Podczas oceny przepływów magnetycznych każdej cewki, każdy z nich jest proporcjonalny do wzajemnej indukcyjności i prądu tej cewki. Następnie strumień magnetyczny związany z cewką nr 1 jest podany przez następujące równanie:

Podobnie strumień magnetyczny związany z drugą cewką zostanie uzyskany z wzoru poniżej:

Równość wzajemnych indukcyjności

Wartość wzajemnej indukcyjności będzie również zależeć od geometrii sprzężonych cewek, ze względu.

Jeśli geometria sprzęgania pozostanie stała, wzajemna indukcyjność również pozostanie bez zmienności. W konsekwencji zmienność przepływu elektromagnetycznego będzie zależeć tylko od intensywności prądu.

Zgodnie z zasadą wzajemności mediów o stałych właściwościach fizycznych, wzajemne indukcje są identyczne z sobą, jak szczegółowo opisano w następującym równaniu:

To znaczy indukcyjność cewki nr 1 w odniesieniu do cewki nr 2 jest równa indukcyjności cewki nr 2 w odniesieniu do cewki nr 1.

Aplikacje

MRI.

Krążenie prądu poprzez uzwojenie pierwotne transformatora indukuje siłę elektromotoryczną w uzwojeniu wtórnym, które z kolei przekłada się na krążenie prądu elektrycznego.

Współczynnik transformacji urządzenia podaje liczba zakrętów każdego uzwojenia, co jest możliwe do określenia wtórnego napięcia transformatora.

Produkt napięcia i prądu elektrycznego (to znaczy mocy) pozostaje stały, z wyjątkiem niektórych strat technicznych z powodu wewnętrznej nieefektywności procesu.