Pulsgenerator af selvinduktion emf. Selvinduktion emk og kredsløbsinduktans

Elektricitet, der passerer langs kredsløbet, skaber et magnetfelt omkring det. Den magnetiske flux Φ gennem kredsløbet af denne leder (det kaldes egen magnetisk flux) er proportional med induktionsmodul B magnetfelt inde i kredsløbet \(\venstre(\Phi \sim B \right)\), og magnetfeltinduktionen er igen proportional med strømstyrken i kredsløbet \(\venstre(B\sim I \right)\).

Således er den egen magnetiske flux direkte proportional med strømstyrken i kredsløbet \(\venstre(\Phi \sim I \right)\). Denne sammenhæng kan repræsenteres matematisk som følger:

\(\Phi = L \cdot I,\)

Hvor L- proportionalitetskoefficient, som kaldes kredsløbsinduktans.

• Loop induktans- skalær fysisk mængde, numerisk lig med forholdet mellem den egen magnetiske flux, der trænger ind i kredsløbet, og strømstyrken i den:

\(~L = \dfrac(\Phi)(I).\)

SI-enheden for induktans er Henry (H):

1H = 1 Wb/(1 A).

• Kredsløbets induktans er 1 H, hvis den magnetiske flux gennem kredsløbet ved en jævnstrøm på 1 A er 1 Wb.

Induktansen af ​​kredsløbet afhænger af størrelsen og formen af ​​kredsløbet, på magnetiske egenskaber miljø, hvori kredsløbet er placeret, men er ikke afhængig af strømstyrken i lederen. Således kan solenoidens induktans beregnes ved hjælp af formlen

\(~L = \mu \cdot \mu_0 \cdot N^2 \cdot \dfrac(S)(l),\)

Hvor μ er kernens magnetiske permeabilitet, μ 0 er den magnetiske konstant, N- antal magnetomdrejninger, S- spoleområde, l- solenoide længde.

Når formen og dimensionerne af et fast kredsløb forbliver uændret, kan den iboende magnetiske flux gennem dette kredsløb kun ændre sig, når strømstyrken i det ændres, dvs.

\(\Delta \Phi =L \cdot \Delta I.\) (1)

Selvinduktionsfænomen

Hvis en jævnstrøm passerer gennem et kredsløb, så er der et konstant magnetfelt omkring kredsløbet, og den iboende magnetiske flux, der passerer gennem kredsløbet, ændres ikke over tid.

Hvis strømmen, der passerer i kredsløbet, ændres med tiden, ændres den tilsvarende egen magnetiske flux, og ifølge loven elektromagnetisk induktion, skaber en EMF i kredsløbet.

• Forekomsten af ​​induceret emk i et kredsløb, som er forårsaget af en ændring i strømstyrken i dette kredsløb, kaldes selvinduktionsfænomen. Selvinduktion blev opdaget af den amerikanske fysiker J. Henry i 1832.

Den emk, der vises i dette tilfælde, er selvinduktions-emk E si. Selvinduktions-emk'en skaber en selvinduktionsstrøm i kredsløbet jeg si.

Selvinduktionsstrømmens retning bestemmes af Lenz's regel: Selvinduktionsstrømmen er altid rettet, så den modvirker ændringen i hovedstrømmen. Hvis hovedstrømmen stiger, er selvinduktionsstrømmen rettet mod hovedstrømmens retning; hvis den falder, falder hovedstrømmens og selvinduktionsstrømmens retninger sammen.

Brug af loven om elektromagnetisk induktion til et induktivt kredsløb L og ligning (1), får vi udtrykket for selvinduktions-emf:

\(E_(si) =-\dfrac(\Delta \Phi )(\Delta t)=-L\cdot \dfrac(\Delta I)(\Delta t).\)

• Selvinduktions-emk er direkte proportional med strømændringshastigheden i kredsløbet, taget med det modsatte fortegn. Denne formel kan kun bruges med en ensartet ændring i strømstyrken. Med stigende strøm (Δ jeg> 0), negativ EMF (E si< 0), т.е. индукционный ток направлен в den modsatte side kildestrøm. Når strømmen falder (Δ jeg < 0), ЭДС положительная (E si >0), dvs. den inducerede strøm er rettet i samme retning som kildestrømmen.

Af den resulterende formel følger det

\(L=-E_(si) \cdot \dfrac(\Delta t)(\Delta I).\)

• Induktans er en fysisk størrelse numerisk lig med den selvinduktive emk, der opstår i kredsløbet, når strømmen ændres med 1 A på 1 s.

Fænomenet selvinduktion kan observeres i simple eksperimenter. Figur 1 viser et diagram over parallelforbindelse af to identiske lamper. En af dem er forbundet til kilden gennem en modstand R, og den anden i serie med spolen L. Når nøglen er lukket, blinker den første lampe næsten øjeblikkeligt, og den anden med en mærkbar forsinkelse. Dette forklares af det faktum, at i den del af kredsløbet med lampen 1 der er ingen induktans, så der vil ikke være nogen selvinduktionsstrøm, og strømmen i denne lampe når næsten øjeblikkeligt sin maksimale værdi. I området med lampen 2 når strømmen i kredsløbet stiger (fra nul til maksimum), vises en selvinduktionsstrøm Isi, hvilket forhindrer den hurtige stigning i strømmen i lampen. Figur 2 viser en omtrentlig graf over strømændringer i lampen 2 når kredsløbet er lukket.

Når nøglen åbnes, strømmen i lampen 2 vil også falme langsomt (fig. 3, a). Hvis spolens induktans er stor nok, kan der umiddelbart efter åbning af kontakten være en lille stigning i strømmen (lampe 2 blusser kraftigere op), og først da begynder strømmen at falde (fig. 3, b).

Ris. 3

Fænomenet selvinduktion skaber en gnist på det punkt, hvor kredsløbet åbner. Hvis kredsløbet indeholder kraftige elektromagneter, så kan gnisten blive til en bue og beskadige kontakten. For at åbne sådanne kredsløb bruger kraftværker specielle kontakter.

Magnetisk feltenergi

Magnetisk feltenergi af et induktorkredsløb L med strømstyrke jeg

\(~W_m = \dfrac(L \cdot I^2)(2).\)

Da \(~\Phi = L \cdot I\), kan energien af ​​magnetfeltet i strømmen (spolen) beregnes ved at kende to af de tre værdier ( Φ, L, I):

\(~W_m = \dfrac(L \cdot I^2)(2) = \dfrac(\Phi \cdot I)(2)=\dfrac(\Phi^2)(2L).\)

Den magnetiske feltenergi, der er indeholdt i en enhedsvolumen af ​​rummet optaget af feltet kaldes volumetrisk energitæthed magnetfelt:

\(\omega_m = \dfrac(W_m)(V).\)

*Udledning af formlen

1 udgang.

Lad os forbinde et ledende kredsløb med induktans til en strømkilde L. Lad strømmen stige ensartet fra nul til en vis værdi over et kort tidsrum Δt jeg (Δ jeg = jeg). Selvinduktions-emk vil være lig med

\(E_(si) =-L \cdot \dfrac(\Delta I)(\Delta t) = -L \cdot \dfrac(I)(\Delta t).\)

Over en given tidsperiode Δ t ladningen overføres gennem kredsløbet

\(\Delta q = \venstre\langle I \right \rangle \cdot \Delta t,\)

hvor \(\venstre \langle I \right \rangle = \dfrac(I)(2)\) er den gennemsnitlige aktuelle værdi over tid Δ t med sin ensartede stigning fra nul til jeg.

Strømstyrke i et kredsløb med induktans L når sin værdi ikke øjeblikkeligt, men over en vis begrænset tidsperiode Δ t. I dette tilfælde opstår en selvinduktiv emf Esi i kredsløbet, hvilket forhindrer stigningen i strømstyrken. Når strømkilden er lukket, virker den følgelig imod den selvinduktive emk, dvs.

\(A = -E_(si) \cdot \Delta q.\)

Det arbejde, som kilden bruger på at skabe strøm i kredsløbet (uden at tage hensyn til termiske tab) bestemmer den magnetiske feltenergi, der lagres af det strømførende kredsløb. Derfor

\(W_m = A = L \cdot \dfrac(I)(\Delta t) \cdot \dfrac(I)(2) \cdot \Delta t = \dfrac(L \cdot I^2)(2).\ )

2 udgang.

Hvis magnetfeltet skabes af strømmen, der passerer i solenoiden, er induktansen og modulus af spolens magnetiske felt ens

\(~L = \mu \cdot \mu_0 \cdot \dfrac (N^2)(l) \cdot S, \,\,\, ~B = \dfrac (\mu \cdot \mu_0 \cdot N \cdot I)(l)\)

\(I = \dfrac (B \cdot l)(\mu \cdot \mu_0 \cdot N).\)

Ved at erstatte de resulterende udtryk i formlen for magnetfeltenergien får vi

\(~W_m = \dfrac (1)(2) \cdot \mu \cdot \mu_0 \cdot \dfrac (N^2)(l) \cdot S \cdot \dfrac (B^2 \cdot l^2) ((\mu \cdot \mu_0)^2 \cdot N^2) = \dfrac (1)(2) \cdot \dfrac (B^2)(\mu \cdot \mu_0) \cdot S \cdot l. \)

Da \(~S \cdot l = V\) er volumenet af spolen, er magnetfeltets energitæthed lig med

\(\omega_m = \dfrac (B^2)(2\mu \cdot \mu_0),\)

Hvor I- magnetfeltinduktionsmodul, μ - mediets magnetiske permeabilitet, μ 0 - magnetisk konstant.

Litteratur

1. Aksenovich L. A. Fysik i Gymnasium: Teori. Opgaver. Prøver: Lærebog. tilskud til institutioner, der tilbyder almen uddannelse. miljø, uddannelse / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - P. 351-355, 432-434.
2. Zhilko V.V. Fysik: lærebog. tillæg til 11. klasse. almen uddannelse institutioner med russisk Sprog 12-årige studier (grundlæggende og forhøjede niveauer) / V.V. Zhilko, L.G. Markovich. - Mn.: Nar. Asveta, 2008. - s. 183-188.
3. Myakishev, G.Ya. Fysik: Elektrodynamik. 10-11 klassetrin : lærebog til dybdegående undersøgelse af fysik / G.Ya. Myakishev, A.3. Sinyakov, V.A. Slobodskov. - M.: Bustard, 2005. - S. 417-424.

Selvinduktion er induktionen af ​​EMF i en leder, når den elektriske strøm i denne leder ændres.

Når der tilføres spænding til elektromagnetspolen, øges strømmen ikke med det samme. Det øges gradvist. Stigningen i strøm hæmmes af den resulterende spænding, som er modsat den påførte. Denne spænding er den elektromotoriske kraft (EMF) af selvinduktion. EMF-værdien falder gradvist, og strømmen i elektromagneten stiger til den nominelle værdi.

Samspillet mellem elektriske og magnetiske felter er årsagen til selvinduktion

Elektriske og magnetiske felter er indbyrdes forbundne: elektrisk strøm eller skiftende elektrisk felt skaber et magnetfelt.

Til gengæld skaber det skiftende magnetfelt et elektrisk felt.

Lad os overveje processerne i et ledende kredsløb, når den elektriske strøm i det ændres (for eksempel tændes eller slukkes det).

• En emk induceres i en leder placeret i et skiftende magnetfelt.

• Hvis størrelsen af ​​den elektriske strøm ændres i en leder, opstår der et skiftende magnetfelt.

• Et skiftende magnetfelt skabt af en strøm i en leder inducerer en selvinduktiv emk i den samme leder.

Ikke alle elektriske kredsløb oplever selvinduktion. En glødepære blinker øjeblikkeligt, når der tilføres strøm, og slukker øjeblikkeligt, når den slukkes, og i en elektromagnet, hvortil en konstant spænding påføres og slukkes, forlænges processerne over tid. En pære og en elektromagnet har forskellig inerti.

I mekanik er inertimålet masse: For at sætte et massivt objekt i bevægelse, skal du bruge kraft i nogen tid.

I elektroteknik er inertimålet en størrelse kaldet induktans. Det er angivet med symbolet L. Induktansenheden er Henry (H), såvel som afledte enheder: milliHenry (mH), microHenry (μH) og så videre. Jo større induktansen af ​​kredsløbet er, jo længere og kraftigere forekommer de transiente processer. En glødepære har en meget lille induktans, mens en elektromagnet har en stor induktans.

I radioteknik og elektroteknik bruges choker - dele, der har standardiserede induktansværdier.

Figuren viser et diagram over et eksperiment, der demonstrerer fænomenet selvinduktion.

En spole viklet på en ferritkerne har betydelig induktans. Strømkilden er et batteri med en nominel værdi på halvanden volt. Mens vippekontakten er tændt, lyser pæren svagt, fordi batterispændingen ikke er nok til det. Efter at have åbnet vippekontakten, blinker lyset kraftigt og slukker derefter.

Hvorfor blinker lyset efter at have slukket for strømforsyningen? Gennem den aflades den selvinduktions-EMF, der induceres i spolen i det øjeblik, spændingen slukkes.

Men hvorfor fortsætter lyset ikke bare med at brænde, men blinker kraftigere, end da vippekontakten var tændt? Den selv-inducerede emf overstiger batteriets nominelle spænding. Lad os overveje, hvad denne effekt afhænger af.

Hvad afhænger selv-induceret emf af?

Den selvinduktive emk, der opstår i et elektrisk kredsløb, afhænger af dets induktans og hastigheden for ændring af strøm i kredsløbet.

Ændringshastigheden af ​​strøm har vigtig. Hvis den slukker øjeblikkeligt, det vil sige, at ændringshastigheden er meget stor, så er selvinduktions-EMK også stor. Den inducerede spænding aflades gennem parallelle forgreninger af kredsløbet (i forsøget med en pære - gennem en pære).

Selvinduktion og transiente processer i elektriske kredsløb

Induktansen af ​​en elektrisk komfur eller en glødepære er meget lille, og strømmen i disse elektriske apparater, når de tændes og slukkes, vises eller forsvinder næsten øjeblikkeligt. Elmotorens induktans er høj, og den "går i drift" inden for få minutter.

Hvis du slukker for strømmen i en stor elektromagnet med stor værdi induktion, tillader høj hastighed Hvis strømmen falder, blinker en gnist mellem kontakterne på kontakten, og hvis strømmen er høj, kan en elektrisk lysbue antændes. Det her farligt fænomen Derfor, i kredsløb med høj induktans, reduceres strømmen gradvist ved hjælp af en reostat (et element med variabel elektrisk modstand).

Sikker strømafbrydelse – alvorligt problem. Alle kontakter er udsat for "chokbelastninger", der opstår på grund af den selvinduktive emf, når strømmen er slukket, og kontakterne "gnister". For hver type afbryder er den maksimale strømværdi, der kan skiftes, angivet. Hvis strømmen overstiger tilladt værdi, kan en lysbue blinke i kontakten.

I farlige industrier, kulminer og lagerfaciliteter for olieprodukter er simpel gnistdannelse af kontakter uacceptabel. Her anvendes eksplosionssikre kontakter, pålideligt beskyttet af et forseglet plasthus. Prisen på sådanne kontakter er titusinder gange højere end almindelige - dette er en nødvendig betaling for sikkerheden.

Selvinduktionsfænomen

Hvis hjulet går vekselstrøm, så ændres den magnetiske flux, der passerer gennem spolen. Derfor opstår der en induceret emk i den samme leder, som vekselstrøm løber igennem. Dette fænomen kaldes selvinduktion.

Med selvinduktion spiller det ledende kredsløb en dobbeltrolle: en strøm løber gennem det, hvilket forårsager induktion, og en induceret emk vises i det. Et skiftende magnetfelt inducerer en emk i selve lederen, som strømmen løber igennem, hvilket skaber dette felt.

I det øjeblik, strømmen stiger, er hvirvelspændingen elektrisk felt i overensstemmelse med Lenz' regel er den rettet mod strømmen. Som følge heraf forhindrer hvirvelfeltet i dette øjeblik strømmen i at stige. Tværtimod, i det øjeblik strømmen falder, understøtter hvirvelfeltet det.

Dette fører til, at når et kredsløb, der indeholder en kilde til konstant EMF, er lukket, etableres en vis strømværdi ikke umiddelbart, men gradvist over tid (fig. 9). På den anden side, når kilden er slukket, stopper strømmen i lukkede kredsløb ikke øjeblikkeligt. Den selvinduktive emk, der opstår i dette tilfælde, kan overstige kildens emk, da ændringen i strøm og dets magnetfelt sker meget hurtigt, når kilden er slukket.

Fænomenet selvinduktion kan observeres i simple eksperimenter. Figur 10 viser et kredsløb til at forbinde to identiske lamper parallelt. En af dem er forbundet til kilden gennem en modstand R, og den anden i serie med spolen L med en jernkerne. Når nøglen er lukket, blinker den første lampe næsten øjeblikkeligt, og den anden med en mærkbar forsinkelse. Selvinduktions-emk i kredsløbet af denne lampe er stor, og strømstyrken når ikke umiddelbart sin maksimale værdi.

Udseendet af selvinduktiv emf ved åbning kan observeres eksperimentelt med et kredsløb vist skematisk i figur 11. Ved åbning af nøglen i spolen L En selv-induceret emf opstår, der opretholder den oprindelige strøm. Som et resultat, i åbningsøjeblikket, strømmer en strøm gennem galvanometeret (stiplet pil), rettet modsat den oprindelige strøm før åbning (udfyldt pil). Desuden overstiger strømstyrken, når kredsløbet åbnes, den strømstyrke, der passerer gennem galvanometeret, når kontakten er lukket. Det betyder, at den selvfremkaldte emf E er mere emf E batteri elementer.

Induktans

Magnetisk induktionsværdi B, skabt af strømmen i ethvert lukket kredsløb, er proportional med strømstyrken. Siden den magnetiske flux F proportional I, så kan vi sige det

\(~\Phi = L \cdot I\) ,

Hvor L– proportionalitetskoefficient mellem strømmen i et ledende kredsløb og den magnetiske flux skabt af det, der trænger ind i dette kredsløb. Værdien af ​​L kaldes kredsløbets induktans eller dets selvinduktans koefficient.

Ved hjælp af loven om elektromagnetisk induktion opnår vi ligheden:

\(~E_(er) = - \frac(\Delta \Phi)(\Delta t) = - L \cdot \frac(\Delta I)(\Delta t)\) ,

Af den resulterende formel følger det

induktans er en fysisk størrelse numerisk lig med den selvinduktive emk, der opstår i kredsløbet, når strømmen ændres med 1 A på 1 s.

Induktans, ligesom elektrisk kapacitans, afhænger af geometriske faktorer: størrelsen af ​​lederen og dens form, men afhænger ikke direkte af strømstyrken i lederen. Ud over lederens geometri afhænger induktansen af ​​de magnetiske egenskaber i det miljø, hvori lederen er placeret.

SI-enheden for induktans kaldes henry (H). En leders induktans er 1 H, hvis der, når strømstyrken ændres med 1 A på 1 s, forekommer en selvinduktiv emk på 1 V i den:

1 H = 1 V / (1 A/s) = 1 V s/A = 1 Ohm s

Magnetisk feltenergi

Lad os finde den energi, som den elektriske strøm i lederen besidder. Ifølge loven om bevarelse af energi er strømmens energi lig med den energi, som strømkilden skal bruge ( galvanisk celle, generator på et kraftværk osv.) for at skabe strøm. Når strømmen stopper, frigives denne energi i en eller anden form.

Den aktuelle energi, der vil blive diskuteret nu, er af en helt anden karakter end den energi, der frigives af jævnstrøm i kredsløbet i form af varme, hvis mængde er bestemt af Joule-Lenz-loven.

Når et kredsløb, der indeholder en kilde med konstant EMF, er lukket, bruges strømkildens energi i første omgang på at skabe en strøm, det vil sige på at sætte lederens elektroner i gang og dannelsen af ​​et magnetfelt forbundet med strømmen, og også dels på at øge lederens indre energi, dvs. at varme den op. Efter at en konstant strømværdi er etableret, bruges kildens energi udelukkende på frigivelse af varme. I dette tilfælde ændres den aktuelle energi ikke.

Lad os nu finde ud af, hvorfor det er nødvendigt at bruge energi på at skabe en strøm, dvs. der skal arbejdes. Dette forklares ved, at når kredsløbet er lukket, når strømmen begynder at stige, opstår der et elektrisk hvirvelfelt i lederen, der virker mod det elektriske felt, der skabes i lederen på grund af strømkilden. For at strømmen bliver lige jeg, skal strømkilden arbejde mod hvirvelfeltets kræfter. Dette arbejde går til at øge den nuværende energi. Hvirvelfeltet gør negativt arbejde.

Når kredsløbet åbnes, forsvinder strømmen, og hvirvelfeltet virker positivt. Den energi, der er lagret i strømmen, frigives. Dette detekteres af en kraftig gnist, der opstår, når et kredsløb med høj induktans åbnes.

Lad os finde et udtryk for den nuværende energi jeg L.

Job EN lavet af en kilde med EMF E på kort tid Δ t, er lig med:

\(~A = E \cdot I \cdot \Delta t\) . (1)

Ifølge loven om bevarelse af energi er dette arbejde lig med summen af ​​stigningen i den aktuelle energi Δ W m og mængden af ​​frigivet varme \(~Q = I^2 \cdot R \cdot \Delta t\):

\(~A = \Delta W_m + Q\) . (2)

Derfor stigningen i den nuværende energi

\(~\Delta W_m = A - Q = I \cdot \Delta t \cdot (E - I \cdot R)\) . (3)

Ifølge Ohms lov for et komplet kredsløb

\(~I \cdot R = E + E_(er)\) . (4)

hvor \(~E_(er) = - L \cdot \frac(\Delta I)(\Delta t)\) er selvinduktions-emf. Udskiftning af produktet i ligning (3). I∙R dens værdi (4), får vi:

\(~\Delta W_m = I \cdot \Delta t \cdot (E - E - E_(is)) = - E_(is) \cdot I \cdot \Delta t = L \cdot I \cdot \Delta I\ ). (5)

På afhængighedsgrafen L∙I fra jeg(Fig. 12) energitilvækst Δ W m er numerisk lig med arealet af rektanglet abcd med parterne L∙I og Δ jeg. Samlet ændring i energi, når strømmen stiger fra nul til jeg 1 er numerisk lig med arealet af trekanten OBC med parterne jeg 1 og L∙jeg 1 . Derfor,

\(~W_m = \frac(L \cdot I^2_1)(2)\) .

Nuværende energi jeg, der strømmer gennem et kredsløb med induktans L, er lige

\(~W_m = \frac(L \cdot I^2)(2)\) .

Den magnetiske feltenergi, der er indeholdt i en enhedsvolumen af ​​rummet optaget af feltet kaldes volumetrisk magnetfelts energitæthed ω m:

\(~\omega_m = \frac(W_m)(V)\) .

Hvis der skabes et magnetfelt inde i en solenoide af længde l og spoleareal S, så under hensyntagen til, at induktansen af ​​solenoiden \(~L = \frac(\mu_0 \cdot N^2 \cdot S)(l)\) og størrelsen af ​​magnetfeltinduktionsvektoren inde i solenoiden \( ~B = \frac(\mu_0 \cdot N \cdot I)(l)\), vi får

\(~I = \frac(B \cdot l)(\mu_0 \cdot N) ; W_m = \frac(L \cdot I^2)(2) = \frac(1)(2) \cdot \frac( \mu_0 \cdot N^2 \cdot S)(l) \cdot \venstre (\frac(B \cdot l)(\mu_0 \cdot N) \right)^2 = \frac(B^2)(2 \ cdot \mu_0) \cdot S \cdot l\) .

Fordi V = S∙l, derefter magnetfeltets energitæthed

\(~\omega_m = \frac(B^2)(2 \cdot \mu_0)\) .

Det magnetiske felt skabt af en elektrisk strøm har en energi, der er direkte proportional med strømmens kvadrat. Energitætheden af ​​det magnetiske felt er proportional med kvadratet af den magnetiske induktion.

Litteratur

1. Zhilko V.V. Fysik: Lærebog. tillæg til 10. klasse. almen uddannelse skole fra russisk Sprog træning / V.V. Zhilko, A.V. Lavrinenko, L.G. Markovich. – Mn.: Nar. Asveta, 2001. – 319 s.
2. Myakishev, G.Ya. Fysik: Elektrodynamik. 10-11 klassetrin : lærebog til dybdegående undersøgelse af fysik / G.Ya. Myakishev, A.3. Sinyakov, V.A. Slobodskov. – M.: Bustard, 2005. – 476 s.

>> Selvinduktion. Induktans

§ 15 SELV-INDUKTION. INDUKTANS

Selvinduktion. Hvis vekselstrøm løber gennem spolen, ændres den magnetiske flux, der passerer gennem spolen. Derfor opstår der en induceret emk i den samme leder, som vekselstrøm løber igennem. Dette fænomen kaldes selvinduktion.

Med selvinduktion spiller det ledende kredsløb en dobbelt rolle: Vekselstrøm i lederen får en magnetisk flux til at opstå gennem overfladen afgrænset af kredsløbet. Og da den magnetiske flux ændres over tid, opstår der en induceret emk. Ifølge Lenz's regel, i det øjeblik strømmen stiger, er intensiteten af ​​det elektriske hvirvelfelt rettet mod strømmen. Som følge heraf forhindrer hvirvelfeltet i dette øjeblik strømmen i at stige. Tværtimod, i det øjeblik strømmen falder, understøtter hvirvelfeltet det.

Fænomenet selvinduktion kan observeres i simple eksperimenter. Figur 2.13 viser kredsløbet parallel forbindelse to ens lamper. En af dem er forbundet til kilden gennem en modstand R, og den anden i serie med en spole L udstyret med en jernkerne.

Når nøglen er lukket, blinker den første lampe næsten øjeblikkeligt, og den anden med en mærkbar forsinkelse. Den selvinduktive emf i kredsløbet af denne lampe er stor, og strømstyrken når ikke umiddelbart sin maksimale værdi (fig. 2.14).

Udseendet af selvinduktiv emf ved åbning kan observeres i et eksperiment med et kredsløb skematisk vist i figur 2.15. Når kontakten åbnes, vises en selvinduktions-emf i spole L, der bibeholder startstrømmen. som et resultat, i åbningsøjeblikket, løber en strøm gennem galvanometeret (farvet pil), rettet modsat startstrømmen før åbning (sort pil). Strømmen, når kredsløbet åbnes, kan overstige strømmen, der passerer gennem galvanometeret, når kontakten er lukket. Dette betyder, at den selv-inducerede emk er større end emk af batteriet af elementer.

Lektionens indhold lektionsnotater understøttende frame lektion præsentation acceleration metoder interaktive teknologier Øve sig opgaver og øvelser selvtest workshops, træninger, cases, quests lektier diskussion spørgsmål retoriske spørgsmål fra elever Illustrationer lyd, videoklip og multimedier fotografier, billeder, grafik, tabeller, diagrammer, humor, anekdoter, vittigheder, tegneserier, lignelser, ordsprog, krydsord, citater Tilføjelser abstracts artikler tricks for de nysgerrige krybber lærebøger grundlæggende og supplerende ordbog over begreber andet Forbedring af lærebøger og lektionerrette fejl i lærebogen opdatering af et fragment i en lærebog, elementer af innovation i lektionen, udskiftning af forældet viden med ny Kun for lærere perfekte lektioner kalenderplan for et år retningslinier diskussionsprogrammer Integrerede lektioner

Dette fænomen kaldes selvinduktion. (Begrebet er relateret til begrebet gensidig induktion, idet det så at sige er et særligt tilfælde af det).

Retningen af ​​selvinduktions-EMK viser sig altid at være sådan, at når strømmen i kredsløbet stiger, forhindrer selvinduktions-EMK denne stigning (rettet mod strømmen), og når strømmen falder, falder den (samrettet). med strømmen). Denne egenskab ved selvinduktion emk svarer til inertikraft.

Størrelsen af ​​selvinduktions-EMK er proportional med strømmens ændringshastighed:

.

Proportionalitetsfaktoren kaldes selvinduktionskoefficient eller induktans kredsløb (spole).

Selvinduktion og sinusformet strøm

I tilfælde af en sinusformet afhængighed af strømmen, der strømmer gennem spolen til tiden, halter den selvinduktive emk i spolen efter strømmen i fase med (det vil sige 90°), og amplituden af ​​denne emk er proportional med amplitude af strømmen, frekvens og induktans (). Når alt kommer til alt er ændringshastigheden af ​​en funktion dens første afledede, a.

At beregne mere eller mindre komplekse kredsløb indeholdende induktive elementer, det vil sige drejninger, spoler osv. enheder, hvor selvinduktion observeres (især fuldstændig lineær, dvs. ikke indeholder ikke-lineære elementer) i tilfælde af sinusformede strømme og spændinger, anvendes metoden med komplekse impedanser eller, i enklere tilfælde, en mindre kraftfuld, men en mere visuel mulighed er vektordiagrammetoden.

Bemærk, at alt det beskrevne ikke kun gælder direkte for sinusformede strømme og spændinger, men praktisk talt til vilkårlige, da sidstnævnte næsten altid kan udvides til en Fourier-serie eller integral og dermed reduceres til sinusformet.

I mere eller mindre direkte sammenhæng med dette kan vi nævne brugen af ​​fænomenet selvinduktion (og følgelig induktorer) i en række oscillerende kredsløb, filtre, forsinkelseslinjer og andre forskellige elektroniske og elektriske kredsløb.

Selvinduktans og strømstød

På grund af fænomenet med selvinduktion i et elektrisk kredsløb med en EMF-kilde, når kredsløbet er lukket, etableres strømmen ikke øjeblikkeligt, men efter nogen tid. Lignende processer opstår, når kredsløbet åbner, og (med en skarp åbning) kan værdien af ​​selvinduktions-EMK i dette øjeblik væsentligt overstige kilde-EMK.

Oftest i almindeligt liv det bruges i biler tændspoler. Typisk tændspænding med en 12V batterispænding er 7-25 kV. Imidlertid skyldes overskuddet af EMF i udgangskredsløbet over batteriets EMF her ikke kun en skarp afbrydelse af strømmen, men også transformationsforholdet, da det oftest ikke bruges simpel spole induktans, men en transformatorspole, hvis sekundære vikling normalt har mange gange antallet af vindinger (det vil sige, i de fleste tilfælde er kredsløbet noget mere komplekst end et kredsløb, hvis funktion ville blive fuldt ud forklaret gennem selvinduktion; fysikken er dog af dens drift selv i denne version falder delvist sammen med driftsfysikken for et kredsløb med en simpel spole).

Dette fænomen bruges også til at antænde fluorescerende lamper i standard traditionel ordning(Her vi taler om specifikt om et kredsløb med en simpel induktor - en choker).

Derudover skal det altid tages i betragtning ved åbning af kontakter, hvis strømmen løber gennem belastningen med mærkbar induktans: det resulterende spring i EMF kan føre til nedbrydning af interkontaktgabet og/eller andre uønskede effekter, for at undertrykke hvilke i denne I tilfældet er det som regel nødvendigt at træffe en række særlige foranstaltninger.

Noter

Links

• Om selvintroduktion og gensidig introduktion fra “Elektrikerskolen”

Wikimedia Foundation. 2010.

• Bourdon, Robert Gregory
• Juan Emar

Se, hvad "Selvinduktion" er i andre ordbøger:

selvinduktion- selvinduktion... Retskrivningsordbog-opslagsbog

SELVINDUKTION- forekomsten af ​​induceret emf i et ledende kredsløb, når strømstyrken ændres i det; særlige tilfælde af elektromagnetisk induktion. Når strømmen i kredsløbet ændres, ændres den magnetiske flux. induktion gennem overfladen begrænset af denne kontur, hvilket resulterer i ... Fysisk encyklopædi

SELVINDUKTION- excitation af den elektromotoriske induktionskraft (emf) i et elektrisk kredsløb, når den elektriske strøm i dette kredsløb ændres; et særligt tilfælde af elektromagnetisk induktion. Den elektromotoriske kraft af selvinduktion er direkte proportional med strømmens ændringshastighed;... ... Stor encyklopædisk ordbog

SELVINDUKTION- SELVINDUKTION, selvinduktion, kvinde. (fysisk). 1. kun enheder Fænomenet, at når strømmen ændres i en leder, opstår der en elektromotorisk kraft i den, hvilket forhindrer denne ændring. Selvinduktionsspole. 2. En enhed med... ... Ordbog Ushakova

SELVINDUKTION- (Selvinduktion) 1. En enhed med induktiv reaktans. 2. Fænomenet, at når en elektrisk strøm ændrer sig i størrelse og retning i en leder, opstår der en elektromotorisk kraft i den, der forhindrer dette... ... Marine Dictionary

SELVINDUKTION- induktion af elektromotorisk kraft i ledninger, såvel som i elektriske viklinger. maskiner, transformere, apparater og instrumenter, når størrelsen eller retningen af ​​den elektricitet, der strømmer gennem dem, ændres. nuværende Strømmen, der flyder gennem ledningerne og viklingerne skaber omkring dem... ... Teknisk jernbaneordbog

Selvinduktion- elektromagnetisk induktion forårsaget af en ændring i den magnetiske flux, der låser sammen med kredsløbet, forårsaget af den elektriske strøm i dette kredsløb... Kilde: ELEKTRISK ENGINEERING. VILKÅR OG DEFINITIONER AF GRUNDLÆGGENDE KONCEPT. GOST R 52002 2003 (godkendt... ... Officiel terminologi

selvinduktion- navneord, antal synonymer: 1 excitation af elektromotorisk kraft (1) ASIS Dictionary of Synonyms. V.N. Trishin. 2013… Synonym ordbog

selvinduktion- Elektromagnetisk induktion forårsaget af en ændring i den magnetiske flux, der låser sammen med kredsløbet, forårsaget af den elektriske strøm i dette kredsløb. [GOST R 52002 2003] EN selvinduktion elektromagnetisk induktion i et strømrør på grund af variationer … … Teknisk oversættervejledning

SELVINDUKTION- et særligt tilfælde af elektromagnetisk induktion (se (2)), bestående i forekomsten af ​​en induceret (induceret) emk i et kredsløb og forårsaget af ændringer i tiden af ​​det magnetiske felt skabt af en skiftende strøm, der flyder i det samme kredsløb. .. ... Big Polytechnic Encyclopedia

Bøger

• Sæt af borde. Fysik. Elektrodynamik (10 tabeller), . Pædagogisk album på 10 ark. Elektrisk strøm, strømstyrke. Modstand. Ohms lov for en del af et kredsløb. Afhængighed af ledermodstand af temperatur. Tilslutning af ledninger. EMF. Ohms lov...