novice

Načelo delovanja induktivnosti je zelo abstraktno. Da bi razložili, kaj je induktivnost, izhajamo iz osnovnega fizikalnega pojava.

1. Dva pojava in en zakon: z elektriko povzročen magnetizem, z magnetizmom povzročena elektrika in Lenzov zakon

1.1 Elektromagnetni pojav

V srednješolski fiziki je eksperiment: ko majhno magnetno iglo postavimo poleg vodnika s tokom, se smer male magnetne igle odkloni, kar nakazuje, da okoli toka obstaja magnetno polje. Ta pojav je leta 1820 odkril danski fizik Oersted.

Če vodnik navijemo v krog, se lahko magnetna polja, ki jih ustvari vsak krog prevodnika, prekrivajo, celotno magnetno polje pa se bo okrepilo, kar lahko pritegne majhne predmete. Na sliki je tuljava napajana s tokom 2~3A. Upoštevajte, da ima emajlirana žica nazivno omejitev toka, sicer se bo zaradi visoke temperature stopila.

2. Pojav magnetne elektrike

Leta 1831 je britanski znanstvenik Faraday odkril, da ko se del prevodnika zaprtega tokokroga premakne, da bi prerezal magnetno polje, bo na prevodniku nastala elektrika. Predpogoj je, da sta vezje in magnetno polje v razmeroma spreminjajočem se okolju, zato se imenuje "dinamična" magnetoelektrika, ustvarjeni tok pa se imenuje induciran tok.

Lahko naredimo poskus z motorjem. V običajnem enosmernem brušenem motorju je del statorja trajni magnet, del rotorja pa tuljavni prevodnik. Ročno vrtenje rotorja pomeni, da se prevodnik premika, da prereže magnetne silnice. Z uporabo osciloskopa za povezavo dveh elektrod motorja je mogoče izmeriti spremembo napetosti. Generator je narejen po tem principu.

3. Lenzov zakon

Lenzov zakon: Smer induciranega toka, ki nastane zaradi spremembe magnetnega pretoka, je smer, ki nasprotuje spremembi magnetnega pretoka.

Preprosto razumevanje tega stavka je: ko postane magnetno polje (zunanje magnetno polje) prevodnikovega okolja močnejše, je magnetno polje, ki ga ustvari njegov inducirani tok, nasprotno zunanjemu magnetnemu polju, zaradi česar je skupno celotno magnetno polje šibkejše od zunanjega. magnetno polje. Ko postane magnetno polje (zunanje magnetno polje) prevodnikovega okolja šibkejše, je magnetno polje, ki ga ustvari njegov inducirani tok, nasprotno zunanjemu magnetnemu polju, zaradi česar je celotno skupno magnetno polje močnejše od zunanjega magnetnega polja.

Lenzov zakon lahko uporabimo za določitev smeri induciranega toka v vezju.

2. Spiralna cevna tuljava – razlaga delovanja induktorjev S poznavanjem zgornjih dveh pojavov in enega zakona si poglejmo, kako delujejo induktorji.

Najenostavnejši induktor je spiralna cevna tuljava:

Stanje med vklopom

Odrežemo majhen del spiralne cevi in ​​lahko vidimo dve tuljavi, tuljavo A in tuljavo B:

Med postopkom vklopa je situacija naslednja:

①Tuljava A teče skozi tok ob predpostavki, da je njegova smer takšna, kot je prikazana z modro polno črto, kar se imenuje zunanji vzbujalni tok;
②V skladu z načelom elektromagnetizma zunanji vzbujevalni tok ustvari magnetno polje, ki se začne širiti v okoliškem prostoru in prekrije tuljavo B, kar je enakovredno tuljavi B, ki reže magnetne silnice, kot je prikazano z modro pikčasto črto;
③V skladu z načelom magnetoelektrike se v tuljavi B ustvari inducirani tok, njegova smer pa je prikazana z zeleno polno črto, ki je nasprotna zunanjemu vzbujalnemu toku;
④V skladu z Lenzovim zakonom mora magnetno polje, ki ga ustvari inducirani tok, nasprotovati magnetnemu polju zunanjega vzbujalnega toka, kot je prikazano z zeleno pikčasto črto;

Stanje po vklopu je stabilno (DC)

Ko je vklop stabilen, je zunanji vzbujevalni tok tuljave A konstanten in magnetno polje, ki ga ustvarja, je prav tako konstantno. Magnetno polje nima relativnega gibanja s tuljavo B, zato ni magnetoelektrike in ni toka, ki ga predstavlja zelena polna črta. V tem času je induktor enakovreden kratkemu stiku za zunanje vzbujanje.

3. Značilnosti induktivnosti: tok se ne more nenadoma spremeniti

Po razumevanju, kako aninduktordeluje, poglejmo njegovo najpomembnejšo lastnost – tok v induktorju se ne more nenadoma spremeniti.

Na sliki je vodoravna os desne krivulje čas, navpična os pa tok na induktorju. Za izvor časa se vzame trenutek, ko je stikalo zaprto.

Vidi se, da: 1. V trenutku, ko je stikalo zaprto, je tok na tuljavi 0A, kar je enakovredno odprtemu krogu induktorja. To je zato, ker se trenutni tok močno spremeni, kar bo ustvarilo ogromen induciran tok (zeleno), da se upre zunanjemu vzbujalnemu toku (modro);

2. V procesu doseganja stacionarnega stanja se tok na induktorju eksponentno spreminja;

3. Po dosegu ustaljenega stanja je tok na tuljavi I=E/R, kar je enakovredno kratkemu stiku induktorja;

4. Induciranemu toku ustreza inducirana elektromotorna sila, ki deluje proti E, zato se imenuje povratni EMF (povratna elektromotorna sila);

4. Kaj pravzaprav je induktivnost?

Induktivnost se uporablja za opis zmožnosti naprave, da se upre trenutnim spremembam. Močnejša kot je sposobnost upora tokovnim spremembam, večja je induktivnost in obratno.

Pri vzbujanju z enosmernim tokom je induktor končno v stanju kratkega stika (napetost je 0). Vendar pa med postopkom vklopa napetost in tok nista 0, kar pomeni, da je napajanje. Proces kopičenja te energije imenujemo polnjenje. To energijo shrani v obliki magnetnega polja in sprošča energijo, ko je to potrebno (na primer, ko zunanje vzbujanje ne more vzdrževati trenutne velikosti v enakomernem stanju).

Induktorji so inercialne naprave v elektromagnetnem polju. Inercialne naprave ne marajo sprememb, tako kot vztrajniki v dinamiki. Sprva se težko začnejo vrteti, ko se začnejo vrteti, pa jih je težko ustaviti. Celoten proces spremlja pretvorba energije.

Če vas zanima, obiščite spletno stranwww.tclmdcoils.com.