ştiri

Principiul de funcționare al inductanței este foarte abstract. Pentru a explica ce este inductanța, pornim de la fenomenul fizic de bază.

1. Două fenomene și o lege: magnetismul indus de electricitate, electricitatea indusă de magnetism și legea lui Lenz

1.1 Fenomen electromagnetic

Există un experiment în fizica de liceu: atunci când un mic ac magnetic este plasat lângă un conductor cu curent, direcția micului ac magnetic se deviază, ceea ce indică faptul că în jurul curentului există un câmp magnetic. Acest fenomen a fost descoperit de fizicianul danez Oersted în 1820.

Dacă înfășurăm conductorul într-un cerc, câmpurile magnetice generate de fiecare cerc al conductorului se pot suprapune, iar câmpul magnetic general va deveni mai puternic, ceea ce poate atrage obiecte mici. În figură, bobina este alimentată cu un curent de 2~3A. Rețineți că firul emailat are o limită de curent nominal, altfel se va topi din cauza temperaturii ridicate.

2. Fenomenul de magnetoelectricitate

În 1831, omul de știință britanic Faraday a descoperit că atunci când o parte a conductorului unui circuit închis se mișcă pentru a tăia câmpul magnetic, electricitatea va fi generată pe conductor. Condiția prealabilă este ca circuitul și câmpul magnetic să fie într-un mediu relativ în schimbare, deci se numește magnetoelectricitate „dinamică”, iar curentul generat se numește curent indus.

Putem face un experiment cu un motor. Într-un motor curent continuu cu perii, partea statorului este un magnet permanent, iar partea rotorului este un conductor de bobină. Rotirea manuală a rotorului înseamnă că conductorul se mișcă pentru a tăia liniile magnetice de forță. Folosind un osciloscop pentru a conecta cei doi electrozi ai motorului, modificarea tensiunii poate fi măsurată. Generatorul este realizat pe baza acestui principiu.

3. Legea lui Lenz

Legea lui Lenz: Direcția curentului indus generat de modificarea fluxului magnetic este direcția care se opune schimbării fluxului magnetic.

O înțelegere simplă a acestei propoziții este: atunci când câmpul magnetic (câmpul magnetic extern) al mediului conductorului devine mai puternic, câmpul magnetic generat de curentul său indus este opus câmpului magnetic extern, făcând câmpul magnetic total mai slab decât cel extern. câmp magnetic. Când câmpul magnetic (câmpul magnetic extern) al mediului conductorului devine mai slab, câmpul magnetic generat de curentul său indus este opus câmpului magnetic extern, făcând câmpul magnetic total mai puternic decât câmpul magnetic extern.

Legea lui Lenz poate fi folosită pentru a determina direcția curentului indus în circuit.

2. Bobina cu tub spiralat – explicarea modului în care funcționează inductorii Cu cunoașterea celor două fenomene de mai sus și a unei legi, să vedem cum funcționează inductorii.

Cel mai simplu inductor este o bobină de tub spirală:

Situație în timpul pornirii

Tăiem o mică secțiune a tubului spiralat și putem vedea două bobine, bobina A și bobina B:

În timpul procesului de pornire, situația este următoarea:

①Bobina A trece printr-un curent, presupunând că direcția sa este cea indicată de linia solidă albastră, care se numește curent de excitație externă;
②Conform principiului electromagnetismului, curentul de excitație extern generează un câmp magnetic, care începe să se răspândească în spațiul înconjurător și acoperă bobina B, ceea ce este echivalent cu bobina B care taie liniile magnetice de forță, așa cum arată linia punctată albastră;
③În conformitate cu principiul magnetoelectricității, în bobina B este generat un curent indus, iar direcția acestuia este cea indicată de linia continuă verde, care este opusă curentului de excitație extern;
④Conform legii lui Lenz, câmpul magnetic generat de curentul indus este de a contracara câmpul magnetic al curentului de excitație extern, așa cum arată linia punctată verde;

Situația după pornire este stabilă (DC)

După ce pornirea este stabilă, curentul de excitație extern al bobinei A este constant, iar câmpul magnetic pe care îl generează este, de asemenea, constant. Câmpul magnetic nu are mișcare relativă cu bobina B, deci nu există magnetoelectricitate și nu există curent reprezentat de linia continuă verde. În acest moment, inductorul este echivalent cu un scurtcircuit pentru excitația externă.

3. Caracteristicile inductanței: curentul nu se poate schimba brusc

După ce a înțeles cum aninductorfuncționează, să ne uităm la caracteristica sa cea mai importantă – curentul din inductor nu se poate schimba brusc.

În figură, axa orizontală a curbei din dreapta este timpul, iar axa verticală este curentul de pe inductor. Momentul în care comutatorul este închis este considerat originea timpului.

Se poate observa că:1. În momentul în care comutatorul este închis, curentul de pe inductor este de 0A, ceea ce este echivalent cu inductorul care este în circuit deschis. Acest lucru se datorează faptului că curentul instantaneu se modifică brusc, ceea ce va genera un curent indus uriaș (verde) pentru a rezista curentului extern de excitație (albastru);

2. În procesul de atingere a stării de echilibru, curentul de pe inductor se modifică exponențial;

3. După atingerea unei stări de echilibru, curentul de pe inductor este I=E/R, ceea ce este echivalent cu inductorul care este scurtcircuitat;

4. Corespunde curentului indus forța electromotoare indusă, care acționează pentru a contracara E, deci se numește Back EMF (forță electromotoare inversă);

4. Ce este exact inductanța?

Inductanța este folosită pentru a descrie capacitatea unui dispozitiv de a rezista schimbărilor de curent. Cu cât este mai puternică capacitatea de a rezista la schimbările de curent, cu atât este mai mare inductanța și invers.

Pentru excitația DC, inductorul este în cele din urmă într-o stare de scurtcircuit (tensiunea este 0). Cu toate acestea, în timpul procesului de pornire, tensiunea și curentul nu sunt 0, ceea ce înseamnă că există putere. Procesul de acumulare a acestei energii se numește încărcare. Stochează această energie sub formă de câmp magnetic și eliberează energie atunci când este necesar (cum ar fi atunci când excitația externă nu poate menține dimensiunea curentului într-o stare de echilibru).

Inductoarele sunt dispozitive inerțiale în câmpul electromagnetic. Dispozitivelor inerțiale nu le plac schimbările, la fel ca volantele în dinamică. Este greu să înceapă să se învârtească la început, iar odată ce încep să se învârtească, sunt greu de oprit. Întregul proces este însoțit de conversie de energie.

Dacă sunteți interesat, vă rugăm să vizitați site-ulwww.tclmdcoils.com.