Kendi kendine indüksiyon emk'nin darbe üreteci. Kendinden indüksiyon emk ve devre endüktansı

15.10.2019

Elektrik devre boyunca geçerek çevresinde manyetik bir alan oluşturur. Bu iletkenin devresi boyunca manyetik akı Φ (buna denir) kendi manyetik akısı) indüksiyon modülü B ile orantılıdır manyetik alan devrenin içinde \(\left(\Phi \sim B \right)\) ve manyetik alan indüksiyonu da devredeki akım gücüyle orantılıdır \(\left(B\sim I \right)\).

Böylece, kendi manyetik akısı devredeki akım gücüyle doğru orantılıdır \(\left(\Phi \sim I \right)\). Bu ilişki matematiksel olarak şu şekilde gösterilebilir:

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

Nerede L- orantılılık katsayısı denir devre endüktansı.

Döngü endüktansı- skaler fiziksel miktar, sayısal olarak devreye giren kendi manyetik akısının içindeki akım gücüne oranına eşittir:

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

Endüktansın SI birimi Henry'dir (H):

1H = 1Wb/(1A).

1 A doğru akımda devreden geçen manyetik akı 1 Wb ise devrenin endüktansı 1 H'dir.

Devrenin endüktansı devrenin boyutuna ve şekline bağlıdır. manyetik özellikler devrenin bulunduğu ortam, ancak iletkendeki akım gücüne bağlı değildir. Böylece solenoidin endüktansı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir.

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

Burada μ çekirdeğin manyetik geçirgenliğidir, μ 0 manyetik sabittir, N- solenoid dönüş sayısı, S- bobin alanı, ben- solenoid uzunluğu.

Sabit bir devrenin şekli ve boyutları değişmeden kaldığından, bu devreden geçen içsel manyetik akı yalnızca içindeki akım gücü değiştiğinde değişebilir;

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

Kendi kendine indüksiyon fenomeni

Bir devreden doğru akım geçiyorsa, devre çevresinde sabit bir manyetik alan vardır ve devreden geçen içsel manyetik akı zamanla değişmez.

Devreden geçen akım zamanla değişirse, buna bağlı olarak kendi manyetik akısı da değişir ve yasaya göre elektromanyetik indüksiyon devrede bir EMF yaratır.

Bir devrede akım şiddetinin değişmesinden kaynaklanan indüklenen emk'nin oluşmasına denir. kendi kendine indüksiyon fenomeni. Kendi kendine indüksiyon, 1832'de Amerikalı fizikçi J. Henry tarafından keşfedildi.

Bu durumda ortaya çıkan emk, kendi kendine indüksiyon emk E si'dir. Kendi kendine endüksiyon emk'si devrede bir kendi kendine endüksiyon akımı yaratır BEN si.

Kendi kendine indüksiyon akımının yönü Lenz kuralına göre belirlenir: kendi kendine indüksiyon akımı her zaman ana akımdaki değişime karşı koyacak şekilde yönlendirilir. Ana akım artarsa, kendi kendine endüksiyon akımı ana akımın yönüne doğru yönlendirilir, eğer azalırsa, o zaman ana akımın ve kendi kendine endüksiyon akımının yönleri çakışır.

Endüktif bir devre için elektromanyetik indüksiyon yasasını kullanma L ve denklem (1), kendi kendine indüksiyon emk'si için ifadeyi elde ederiz:

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

Kendi kendine indüksiyon emk'si, ters işaretle alınan devredeki akımın değişim hızıyla doğru orantılıdır. Bu formül yalnızca akım gücünde eşit bir değişiklik olduğunda kullanılabilir. Artan akımla (Δ BEN> 0), negatif EMF (E si< 0), т.е. индукционный ток направлен в karşı taraf kaynak akımı. Akım azaldığında (Δ BEN < 0), ЭДС положительная (E si >0), yani indüklenen akım, kaynak akımıyla aynı yönde yönlendirilir.

Ortaya çıkan formülden şu sonuç çıkıyor:

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

İndüktans akım 1 saniyede 1 A değiştiğinde devrede oluşan kendinden endüktif emk'ye sayısal olarak eşit fiziksel bir niceliktir.

Kendi kendine indüksiyon olgusu basit deneylerde gözlemlenebilir. Şekil 1, iki özdeş lambanın paralel bağlantı şemasını göstermektedir. Bunlardan biri kaynağa bir direnç aracılığıyla bağlanır R ve diğeri bobinle seri halinde L. Anahtar kapatıldığında, ilk lamba neredeyse anında, ikincisi ise gözle görülür bir gecikmeyle yanıp söner. Bu, devrenin lambalı bölümünde olduğu gerçeğiyle açıklanmaktadır. 1 endüktans yoktur, bu nedenle kendi kendine endüksiyon akımı olmayacaktır ve bu lambadaki akım neredeyse anında maksimum değerine ulaşır. Lambanın olduğu bölgede 2 devredeki akım arttığında (sıfırdan maksimuma), kendi kendine endüksiyon akımı belirir ben Bu da lambadaki akımın hızlı artışını engeller. Şekil 2'de lambadaki akım değişikliklerinin yaklaşık grafiği gösterilmektedir 2 devre kapatıldığında.

Anahtar açıldığında lambadaki akım 2 ayrıca yavaşça kaybolacaktır (Şekil 3, a). Bobinin endüktansı yeterince büyükse, anahtar açıldıktan hemen sonra akımda hafif bir artış bile olabilir (lamba 2 daha güçlü bir şekilde parlar) ve ancak o zaman akım azalmaya başlar (Şekil 3, b).

Pirinç. 3

Kendi kendine indüksiyon olgusu, devrenin açıldığı noktada bir kıvılcım yaratır. Devre şunları içeriyorsa güçlü elektromıknatıslar takdirde kıvılcım bir ark haline gelebilir ve anahtara zarar verebilir. Bu tür devreleri açmak için enerji santralleri özel anahtarlar kullanır.

Manyetik alan enerjisi

Bir indüktör devresinin manyetik alan enerjisi L mevcut gücüyle BEN

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

\(~\Phi = L \cdot I\) olduğundan, akımın (bobin) manyetik alanının enerjisi, üç değerden herhangi ikisi bilinerek hesaplanabilir ( Φ, L, ben):

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

Alanın kapladığı birim hacimdeki manyetik alan enerjisine ne ad verilir? hacimsel enerji yoğunluğu manyetik alan:

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

*Formülün türetilmesi

1 çıkış.

Endüktanslı bir iletken devreyi bir akım kaynağına bağlayalım L. Akımın kısa bir süre boyunca sıfırdan belirli bir değere düzgün bir şekilde artmasına izin verin Δt BEN (Δ BEN = BEN). Kendi kendine indüksiyon emk'si şuna eşit olacaktır:

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

Belirli bir süre boyunca Δ T yük devre yoluyla aktarılır

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

burada \(\left \langle I \right \rangle = \dfrac(I)(2)\) zaman içindeki ortalama akım değeridir Δ T sıfırdan eşit bir artışla BEN.

Endüktanslı bir devrede akım gücü L Değerine anında değil, belirli bir sonlu zaman periyodunda ulaşır Δ T. Bu durumda devrede kendinden endüktif bir emk E si ortaya çıkar ve akım gücünün artmasını engeller. Sonuç olarak, mevcut kaynak kapatıldığında, kendi kendine endüktif emk'ye karşı çalışır, yani.

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

Kaynağın devrede akım oluşturmak için harcadığı iş (termal kayıpları hesaba katmadan), akım taşıyan devre tarafından depolanan manyetik alan enerjisini belirler. Bu yüzden

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

2 çıkış.

Manyetik alan solenoidden geçen akım tarafından yaratılıyorsa, bobinin manyetik alanının endüktansı ve modülü eşittir.

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

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

Elde edilen ifadeleri manyetik alan enerjisi formülünde yerine koyarsak şunu elde ederiz:

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

\(~S \cdot l = V\) bobinin hacmi olduğundan, manyetik alan enerji yoğunluğu şuna eşittir:

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

Nerede İÇİNDE- manyetik alan indüksiyon modülü, μ - ortamın manyetik geçirgenliği, μ 0 - manyetik sabit.

Edebiyat

Aksenovich L. A. Fizik lise: Teori. Görevler. Testler: Ders Kitabı. Genel eğitim veren kurumlar için ödenek. çevre, eğitim / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - S. 351-355, 432-434.
Zhilko V.V. Fizik: ders kitabı. 11. sınıf için ödenek. Genel Eğitim Rusça olan kurumlar dil 12 yıllık çalışmalar (temel ve yüksek seviyeler) / V.V. Zhilko, L.G. Markovich. - Mn.: Nar. Asveta, 2008. - s. 183-188.
Myakishev, G.Ya. Fizik: Elektrodinamik. 10-11 sınıflar : ders kitabı derinlemesine fizik çalışması için / G.Ya. Myakishev, A.3. Sinyakov, V.A. Slobodskov. - M .: Bustard, 2005. - S. 417-424.

Kendi kendine indüksiyon, bir iletkendeki elektrik akımı değiştiğinde bir iletkende EMF'nin indüksiyonudur.

Elektromıknatıs bobinine voltaj uygulandığında akım hemen artmaz. Yavaş yavaş artar. Akımdaki artış, uygulanan voltajın tersi olan voltaj tarafından engellenir. Bu voltaj, kendi kendine indüksiyonun elektromotor kuvvetidir (EMF). EMF değeri giderek azalır ve elektromıknatıstaki akım nominal değere yükselir.

Elektrik ve manyetik alanların etkileşimi kendi kendine indüksiyonun nedenidir

Elektrik ve manyetik alanlar birbirine bağlıdır: elektrik akımı veya değişen Elektrik alanı manyetik bir alan yaratır.

Buna karşılık değişen manyetik alan bir elektrik alanı yaratır.

İletken bir devredeki elektrik akımı değiştiğinde (örneğin açıldığında veya kapatıldığında) gerçekleşen süreçleri ele alalım.

Değişen bir manyetik alana yerleştirilen bir iletkende bir emk indüklenir.

Bir iletkendeki elektrik akımının büyüklüğü değişirse, değişen bir manyetik alan ortaya çıkar.

Bir iletkendeki akımın yarattığı değişen manyetik alan, aynı iletkende kendi kendine endüktif bir emk'yi indükler.

Tüm elektrik devreleri kendi kendine indüksiyon yaşamaz. Akkor ampul, akım uygulandığında anında yanıp söner, kapatıldığında anında söner ve sabit voltaj uygulanıp kapatılan bir elektromıknatısta işlemler zamanla uzar. Bir ampul ve bir elektromıknatısın farklı ataletleri vardır.

Mekanikte eylemsizliğin ölçüsü kütledir: Büyük bir nesneyi harekete geçirmek için bir süre kuvvet uygulamanız gerekir.

Elektrik mühendisliğinde ataletin ölçüsü endüktans adı verilen bir miktardır. Sembol ile gösterilir L. Endüktans birimi Henry'dir (H) ve türetilmiş birimler de vardır: milliHenry (mH), microHenry (μH), vb. Devrenin endüktansı ne kadar büyük olursa, geçici süreçler o kadar uzun ve güçlü gerçekleşir. Akkor ampulün endüktansı çok küçükken, elektromıknatısın büyük bir endüktansı vardır.

Radyo mühendisliği ve elektrik mühendisliğinde, standart endüktans değerlerine sahip parçalar olan bobinler kullanılır.

Şekilde kendi kendine indüksiyon olgusunu gösteren bir deneyin diyagramı gösterilmektedir.

Ferrit çekirdeğe sarılmış bir bobin önemli bir endüktansa sahiptir. Güç kaynağı, nominal değeri bir buçuk volt olan bir bataryadır. Geçiş anahtarı açıkken, akü voltajı yeterli olmadığı için ampul loş yanıyor. Geçiş anahtarını açtıktan sonra ışık parlak bir şekilde yanıp söner ve sonra söner.

Güç kaynağını kapattıktan sonra ışık neden yanıp sönüyor? Bu sayede, voltajın kapatıldığı anda bobinde indüklenen kendi kendine indüksiyon EMF'si boşaltılır.

Peki neden ışık sadece yanmaya devam etmekle kalmıyor, aynı zamanda açma/kapama anahtarı açık olduğu zamankinden daha parlak bir şekilde yanıp sönüyor? Kendi kendine indüklenen emk, pilin nominal voltajını aşıyor. Bu etkinin neye bağlı olduğunu düşünelim.

Kendi kendine indüklenen emk neye bağlıdır?

Bir elektrik devresinde meydana gelen kendi kendine endüktif emk, onun endüktansına ve devredeki akımın değişim hızına bağlıdır.

Akımın değişim hızı önemli. Anında kapanırsa, yani değişim oranı çok büyükse, kendi kendine indüksiyon EMF'si de büyüktür. İndüklenen voltaj, devrenin paralel dalları aracılığıyla boşaltılır (bir ampulle yapılan deneyde - bir ampul aracılığıyla).

Elektrik devrelerinde kendiliğinden indüksiyon ve geçici süreçler

Elektrikli sobanın veya akkor ampulün endüktansı çok küçüktür ve bu elektrikli cihazlardaki akım açılıp kapatıldığında neredeyse anında görünür veya kaybolur. Elektrik motorunun endüktansı yüksektir ve birkaç dakika içinde “çalışmaya başlar”.

Büyük bir elektromıknatıstaki akımı kapatırsanız büyük bir değer indüksiyon, izin verme yüksek hız Akım azalırsa anahtarın kontakları arasında bir kıvılcım yanıp söner, akım yüksekse voltaik ark tutuşabilir. Bu tehlikeli olay bu nedenle yüksek endüktansa sahip devrelerde akım, bir reostat (değişken elektrik direncine sahip bir eleman) kullanılarak kademeli olarak azaltılır.

Güvenli Güç Kapatma – ciddi problem. Tüm anahtarlar, akım kapatıldığında kendi kendine endüktif emk nedeniyle ortaya çıkan "şok yüklere" maruz kalır ve anahtarlar "kıvılcım çıkarır". Her anahtar tipi için anahtarlanabilecek maksimum akım değeri belirtilmektedir. Akım aşarsa izin verilen değer anahtarda bir elektrik arkı parlayabilir.

Tehlikeli endüstrilerde, kömür madenlerinde ve petrol ürünleri depolama tesislerinde anahtarların basit bir şekilde kıvılcımlanması kabul edilemez. Burada patlamaya dayanıklı anahtarlar kullanılmış olup, sızdırmaz bir plastik mahfaza ile güvenilir bir şekilde korunmaktadır. Bu tür anahtarların fiyatı sıradan olanlardan onlarca kat daha yüksektir - bu, güvenlik için gerekli bir ödemedir.

Kendi kendine indüksiyon fenomeni

Eğer makara giderse alternatif akım, daha sonra bobinden geçen manyetik akı değişir. Bu nedenle, alternatif akımın aktığı aynı iletkende indüklenen bir emk meydana gelir. Bu fenomene denir kendi kendine indüksiyon.

Kendi kendine indüksiyonla iletken devre ikili bir rol oynar: içinden bir akım akar, indüksiyona neden olur ve içinde indüklenmiş bir emf belirir. Değişen bir manyetik alan, içinden akımın geçtiği iletkende bir emk indükleyerek bu alanı yaratır.

Akımın arttığı anda girdap gerilimi Elektrik alanı Lenz kuralına göre akıntıya karşı yönlendirilir. Sonuç olarak bu anda girdap alanı akımın artmasını engeller. Aksine akımın azaldığı anda girdap alanı onu destekler.

Bu, sabit bir EMF kaynağı içeren bir devre kapatıldığında, belirli bir akım değerinin hemen değil, zamanla kademeli olarak oluşmasına neden olur (Şekil 9). Öte yandan kaynak kapatıldığında kapalı devrelerdeki akım anında durmaz. Bu durumda ortaya çıkan kendi kendine endüktif emk, kaynak kapatıldığında akımdaki ve manyetik alanındaki değişiklik çok hızlı gerçekleştiği için kaynak emf'sini aşabilir.

Kendi kendine indüksiyon olgusu basit deneylerde gözlemlenebilir. Şekil 10, iki özdeş lambayı paralel bağlamak için bir devreyi göstermektedir. Bunlardan biri kaynağa bir direnç aracılığıyla bağlanır R ve diğeri bobinle seri halinde L demir çekirdekli. Anahtar kapatıldığında, ilk lamba neredeyse anında, ikincisi ise gözle görülür bir gecikmeyle yanıp söner. Bu lambanın devresindeki kendi kendine endüktif emk büyüktür ve akım gücü hemen maksimum değerine ulaşmaz.

Açılış sırasında kendiliğinden endüktif emk'nin görünümü, Şekil 11'de şematik olarak gösterilen devre ile deneysel olarak gözlemlenebilir. Bobin içindeki anahtarı açarken L Başlangıç akımını koruyan kendi kendine indüklenen bir emk ortaya çıkar. Sonuç olarak, açılma anında, galvanometreden (kesikli ok), açılmadan önceki başlangıç akımının (düz ok) tersi yönde yönlendirilmiş bir akım akar. Ayrıca devre açıldığında akım kuvveti, anahtar kapatıldığında galvanometreden geçen akım kuvvetini aşmaktadır. Bu, kendi kendine indüklenen emk'nin olduğu anlamına gelir. e daha fazla emf e pil elemanları.

İndüktans

Manyetik indüksiyon değeri B Herhangi bir kapalı devrede akımın yarattığı akım şiddeti ile orantılıdır. Manyetik akıdan bu yana F orantılı İÇİNDE o zaman şunu söyleyebiliriz

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

Nerede L– iletken bir devredeki akım ile onun yarattığı, bu devreye giren manyetik akı arasındaki orantı katsayısı. L değerine devrenin endüktansı veya öz endüktans katsayısı denir.

Elektromanyetik indüksiyon yasasını kullanarak eşitliği elde ederiz:

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

Ortaya çıkan formülden şu sonuç çıkıyor:

indüktans akım 1 saniyede 1 A değiştiğinde devrede oluşan kendinden endüktif emk'ye sayısal olarak eşit fiziksel bir niceliktir.

Endüktans, elektriksel kapasitans gibi geometrik faktörlere bağlıdır: iletkenin boyutu ve şekli, ancak doğrudan iletkendeki akım gücüne bağlı değildir. Endüktans, iletkenin geometrisinin yanı sıra iletkenin bulunduğu ortamın manyetik özelliklerine de bağlıdır.

SI endüktans birimine Henry (H) denir. Bir iletkenin endüktansı 1 H'dir, eğer akım gücü 1 saniyede 1 A değiştiğinde, içinde 1 V'luk bir kendinden endüktif emf meydana gelirse:

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

Manyetik alan enerjisi

İletkendeki elektrik akımının sahip olduğu enerjiyi bulalım. Enerjinin korunumu yasasına göre akımın enerjisi, mevcut kaynağın harcaması gereken enerjiye eşittir ( galvanic hücre, bir enerji santralindeki jeneratör vb.) akım oluşturmak için. Akım durduğunda bu enerji şu ya da bu biçimde açığa çıkar.

Şimdi tartışılacak olan mevcut enerji, miktarı Joule-Lenz kanunu ile belirlenen, devrede doğru akımın ısı şeklinde açığa çıkardığı enerjiden tamamen farklı niteliktedir.

Sabit bir EMF kaynağı içeren bir devre kapatıldığında, akım kaynağının enerjisi başlangıçta bir akım oluşturmaya, yani iletkenin elektronlarını harekete geçirmeye ve akımla ilişkili bir manyetik alanın oluşumuna harcanır ve ayrıca kısmen iletkenin iç enerjisinin arttırılmasıyla da ilgilidir, yani. ısıtmak için. Sabit bir akım değeri oluşturulduktan sonra, kaynağın enerjisi yalnızca ısının salınmasına harcanır. Bu durumda mevcut enerji değişmez.

Şimdi bir akım yaratmak için neden enerji harcamanın gerekli olduğunu bulalım. işin yapılması gerekiyor. Bu, devre kapatıldığında, akım artmaya başladığında, iletkende, akım kaynağı nedeniyle iletkende oluşturulan elektrik alanına karşı etki eden bir girdap elektrik alanının ortaya çıkmasıyla açıklanmaktadır. Akımın eşit olması için BEN mevcut kaynağın girdap alanının kuvvetlerine karşı iş yapması gerekir. Bu çalışma mevcut enerjiyi arttırmaya yöneliktir. Girdap alanı negatif iş yapar.

Devre açıldığında akım kaybolur ve girdap alanı pozitif iş yapar. Akımda depolanan enerji açığa çıkar. Bu, yüksek endüktanslı bir devre açıldığında oluşan güçlü bir kıvılcımla tespit edilir.

Mevcut enerji için bir ifade bulalım BEN L.

İş A EMF'li bir kaynak tarafından yapılmış e kısa sürede Δ T, eşittir:

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

Enerjinin korunumu yasasına göre bu iş, mevcut enerjideki artışın toplamına eşittir Δ W m ve açığa çıkan ısı miktarı \(~Q = I^2 \cdot R \cdot \Delta t\):

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

Dolayısıyla mevcut enerjideki artış

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

Tam bir devre için Ohm kanununa göre

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

burada \(~E_(is) = - L \cdot \frac(\Delta I)(\Delta t)\) kendi kendine indüksiyon emk'sidir. Denklem (3)'teki ürünün değiştirilmesi I∙R değeri (4), şunu elde ederiz:

\(~\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)

Bağımlılık grafiğinde L∙I itibaren BEN(Şekil 12) enerji artışı Δ W m sayısal olarak dikdörtgenin alanına eşittir abcd taraflarla L∙I ve Δ BEN. Akım sıfırdan sıfıra arttıkça enerjideki toplam değişim BEN 1 sayısal olarak üçgenin alanına eşittir OBC taraflarla BEN 1 ve L∙BEN 1. Buradan,

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

Mevcut enerji BEN endüktanslı bir devreden akan L, eşittir

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

Alanın kapladığı birim hacimdeki manyetik alan enerjisine ne ad verilir? hacimsel manyetik alan enerji yoğunluğu ω m:

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

Uzunluktaki bir solenoidin içinde bir manyetik alan yaratılırsa ben ve bobin alanı S, daha sonra, solenoidin endüktansı \(~L = \frac(\mu_0 \cdot N^2 \cdot S)(l)\) ve solenoidin içindeki manyetik alan indüksiyon vektörünün büyüklüğü \( ~B = \frac(\mu_0 \cdot N \cdot I)(l)\) alırız

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

Çünkü V = S∙l, daha sonra manyetik alan enerji yoğunluğu

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

Elektrik akımının yarattığı manyetik alan, akımın karesiyle doğru orantılı bir enerjiye sahiptir. Manyetik alanın enerji yoğunluğu manyetik indüksiyonun karesiyle orantılıdır.

Edebiyat

Zhilko V.V. Fizik: Ders Kitabı. 10. sınıf için ödenek. Genel Eğitim okul Rusça'dan dil eğitim / V.V. Zhilko, A.V. Lavrinenko, L.G. Markovich. – Mn.: Nar. Asveta, 2001. – 319 s.
Myakishev, G.Ya. Fizik: Elektrodinamik. 10-11 sınıflar : ders kitabı derinlemesine fizik çalışması için / G.Ya. Myakishev, A.3. Sinyakov, V.A. Slobodskov. – M.: Bustard, 2005. – 476 s.

>> Kendi kendine indüksiyon. İndüktans

§ 15 KENDİNE İNDÜKSİYON. İNDÜKTANS

Kendi kendine indüksiyon. Bobinden alternatif akım geçerse, bobinden geçen manyetik akı değişir. Bu nedenle, alternatif akımın aktığı aynı iletkende indüklenen bir emk meydana gelir. Bu fenomene denir kendi kendine indüksiyon.

Kendi kendine indüksiyonda, iletken devre ikili bir rol oynar: iletkendeki alternatif akım, devre tarafından sınırlanan yüzey boyunca manyetik bir akının ortaya çıkmasına neden olur. Ve manyetik akı zamanla değiştiğinden, indüklenmiş bir emk ortaya çıkar. Lenz kuralına göre akımın arttığı anda girdap elektrik alanının şiddeti akıma karşı yönlendirilir. Sonuç olarak bu anda girdap alanı akımın artmasını engeller. Aksine akımın azaldığı anda girdap alanı onu destekler.

Kendi kendine indüksiyon olgusu basit deneylerde gözlemlenebilir. Şekil 2.13 devreyi göstermektedir paralel bağlantı iki özdeş lamba. Bunlardan biri kaynağa bir direnç R aracılığıyla, diğeri ise demir çekirdekli bir L bobini ile seri olarak bağlanır.

Anahtar kapatıldığında, ilk lamba neredeyse anında, ikincisi ise gözle görülür bir gecikmeyle yanıp söner. Bu lambanın devresindeki kendi kendine endüktif emf büyüktür ve akım gücü hemen maksimum değerine ulaşmaz (Şekil 2.14).

Açılışta kendi kendine endüktif emk'nin görünümü, Şekil 2.15'te şematik olarak gösterilen bir devre ile yapılan bir deneyde gözlemlenebilir. Anahtar açıldığında, L bobininde başlangıç akımını koruyan bir kendi kendine indüksiyon emk'si belirir. Sonuç olarak, açılma anında, galvanometreden (renkli ok), açılmadan önceki başlangıç akımının tersi yönde (siyah ok) bir akım akar. Devre açıldığında akım, anahtar kapatıldığında galvanometreden geçen akımı aşabilir. Bu, kendi kendine indüklenen emk'nin, element bataryasının emf'sinden daha büyük olduğu anlamına gelir.

Ders içeriği ders notları destekleyici çerçeve ders sunumu hızlandırma yöntemleri etkileşimli teknolojiler Pratik görevler ve alıştırmalar kendi kendine test atölyeleri, eğitimler, vakalar, görevler ödev tartışma soruları öğrencilerden gelen retorik sorular İllüstrasyonlar ses, video klipler ve multimedya fotoğraflar, resimler, grafikler, tablolar, diyagramlar, mizah, anekdotlar, şakalar, çizgi romanlar, benzetmeler, sözler, bulmacalar, alıntılar Eklentiler özetler makaleler meraklı beşikler için püf noktaları ders kitapları temel ve ek terimler sözlüğü diğer Ders kitaplarının ve derslerin iyileştirilmesiDers kitabındaki hataların düzeltilmesi ders kitabındaki bir parçanın güncellenmesi, dersteki yenilik unsurları, eski bilgilerin yenileriyle değiştirilmesi Sadece öğretmenler için mükemmel dersler takvim planı Bir yıllığına yönergeler tartışma programları Entegre Dersler

Bu olguya kendi kendine indüksiyon denir. (Kavram karşılıklı tümevarım kavramıyla ilgilidir, adeta onun özel bir durumudur).

Kendi kendine indüksiyonlu EMF'nin yönü her zaman öyle olur ki, devredeki akım arttığında, kendi kendine indüksiyonlu EMF bu artışı önler (akıma karşı yönlendirilir) ve akım azaldığında azalır (ortak yönlendirilir) akım ile). Kendi kendine indüksiyon emf'sinin bu özelliği eylemsizlik kuvvetine benzer.

Kendi kendine indüksiyonlu EMF'nin büyüklüğü, akımın değişim hızıyla orantılıdır:

Orantılılık faktörü denir kendi kendine indüksiyon katsayısı veya indüktans devre (bobin).

Kendinden indüksiyon ve sinüzoidal akım

Bobinden geçen akımın zamana sinüzoidal bağımlılığı durumunda, bobindeki kendi kendine endüktif emk, akımın faz olarak (yani 90°) gerisinde kalır ve bu emk'nin genliği, akımın genliği, frekansı ve endüktansı (). Sonuçta bir fonksiyonun değişim hızı onun birinci türevi a'dır.

Daha fazlasını veya daha azını hesaplamak için karmaşık devreler endüktif elemanlar içeren, yani dönüşler, bobinler vb. sinüzoidal akımlar ve gerilimler durumunda kendi kendine indüksiyonun gözlendiği (özellikle tamamen doğrusal, yani doğrusal olmayan elemanlar içermeyen) cihazlar, karmaşık empedanslar yöntemi kullanılır veya daha basit durumlarda daha az güçlü olanıdır ancak daha görsel bir seçenek vektör diyagramıdır.

Açıklanan her şeyin yalnızca doğrudan sinüzoidal akımlara ve gerilimlere değil, aynı zamanda pratik olarak isteğe bağlı olanlara da uygulanabileceğini unutmayın; çünkü ikincisi neredeyse her zaman bir Fourier serisine veya integraline genişletilebilir ve dolayısıyla sinüzoidal hale indirgenebilir.

Bununla az çok doğrudan bağlantılı olarak, kendi kendine indüksiyon olgusunun (ve buna bağlı olarak indüktörlerin) çeşitli salınım devrelerinde, filtrelerde, gecikme hatlarında ve diğer çeşitli elektronik ve elektrik devrelerinde kullanımından bahsedebiliriz.

Kendi kendine endüktans ve akım dalgalanması

EMF kaynağına sahip bir elektrik devresinde kendi kendine indüksiyon olgusu nedeniyle, devre kapatıldığında akım anında değil, bir süre sonra kurulur. Devre açıldığında benzer süreçler meydana gelir ve (keskin bir açılışla) şu andaki kendi kendine indüksiyonlu EMF'nin değeri, kaynak EMF'sini önemli ölçüde aşabilir.

Çoğu zaman sıradan hayat otomobil ateşleme bobinlerinde kullanılır. 12V akü voltajıyla tipik ateşleme voltajı 7-25 kV'dur. Bununla birlikte, çıkış devresindeki EMF'nin buradaki pilin EMF'si üzerindeki fazlalığı, yalnızca akımın keskin bir şekilde kesilmesinden değil, aynı zamanda çoğu zaman kullanılmadığından dönüşüm oranından da kaynaklanmaktadır. basit bobin endüktans değil, sekonder sargısı genellikle dönüş sayısının birçok katına sahip olan bir transformatör bobinidir (yani çoğu durumda devre, çalışması kendi kendine indüksiyonla tam olarak açıklanacak olan devreden biraz daha karmaşıktır; ancak fizik Bu versiyonda bile çalışmasının genel yapısı, basit bobinli bir devrenin çalışma fiziğiyle kısmen örtüşmektedir).

Bu olay aynı zamanda standart floresan lambaların tutuşturulması için de kullanılır. geleneksel şema(Burada Hakkında konuşuyoruzözellikle basit bir indüktöre sahip bir devre hakkında - bir boğucu).

Ek olarak, kontakları açarken, akımın yük üzerinden gözle görülür bir endüktansla akması durumunda her zaman dikkate alınmalıdır: EMF'de ortaya çıkan sıçrama, kontaklar arası boşluğun bozulmasına ve/veya diğer istenmeyen etkilere yol açabilir; Bu durumda kural olarak çeşitli özel önlemlerin alınması gerekir.

Notlar

Bağlantılar

“Elektrikçiler Okulu”ndan kendi kendine indüksiyon ve karşılıklı indüksiyon hakkında

Wikimedia Vakfı. 2010.

Bourdon, Robert Gregory
Juan Emar

Diğer sözlüklerde “Kendiliğinden indüksiyon” un ne olduğuna bakın:

kendi kendine indüksiyon- kendi kendine indüksiyon... Yazım sözlüğü-referans kitabı

KENDİNDEN İNDÜKSİYON- akım gücü değiştiğinde iletken bir devrede indüklenen emf'nin ortaya çıkması; elektromanyetik indüksiyonun özel durumları. Devredeki akım değiştiğinde manyetik akı da değişir. bu konturla sınırlanan yüzey boyunca indüksiyon, sonuçta ... Fiziksel ansiklopedi

KENDİNDEN İNDÜKSİYON- bu devredeki elektrik akımı değiştiğinde bir elektrik devresindeki elektromotor indüksiyon kuvvetinin (emk) uyarılması; elektromanyetik indüksiyonun özel bir durumu. Kendi kendine indüksiyonun elektromotor kuvveti, akımın değişim hızıyla doğru orantılıdır;... ... Büyük Ansiklopedik Sözlük

KENDİNDEN İNDÜKSİYON- KENDİ İNDÜKSİYON, kendi kendine indüksiyon, dişi. (fiziksel). 1. yalnızca birimler Bir iletkendeki akım değiştiğinde, içinde bu değişikliği önleyen bir elektromotor kuvvetin ortaya çıkması olgusu. Kendinden indüksiyon bobini. 2. Bir cihaz... ... Sözlük Uşakova

KENDİNDEN İNDÜKSİYON- (Kendi kendine indüksiyon) 1. Endüktif reaktansa sahip bir cihaz. 2. Bir iletkendeki elektrik akımının büyüklüğü ve yönü değiştiğinde, içinde bir elektromotor kuvvetin ortaya çıkması ve bunu engellemesi olgusu... ... Deniz Sözlüğü

KENDİNDEN İNDÜKSİYON- tellerde ve ayrıca elektrik sargılarında elektromotor kuvvetin indüksiyonu. Makineler, transformatörler, aparatlar ve aletler, içlerinden akan elektriğin büyüklüğü veya yönü değiştiğinde. akım Tellerden ve sargılardan akan akım onların etrafında oluşur... ... Teknik demiryolu sözlüğü

Kendi kendine indüksiyon- Bu devredeki elektrik akımının neden olduğu, devreye kenetlenen manyetik akıdaki değişimin neden olduğu elektromanyetik indüksiyon... Kaynak: ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ. TEMEL KAVRAMLARIN TERİMLERİ VE TANIMLARI. GOST R 52002 2003 (onaylandı... ... Resmi terminoloji

kendi kendine indüksiyon- isim, eş anlamlıların sayısı: 1 elektromotor kuvvetinin uyarılması (1) ASIS Eş Anlamlılar Sözlüğü. V.N. Trishin. 2013… Eşanlamlılar sözlüğü

kendi kendine indüksiyon- Bu devredeki elektrik akımının neden olduğu, devreye kenetlenen manyetik akıdaki bir değişikliğin neden olduğu elektromanyetik indüksiyon. [GOST R 52002 2003] TR varyasyonlardan dolayı bir akım tüpünde kendi kendine endüksiyonlu elektromanyetik indüksiyon… … Teknik Çevirmen Kılavuzu

KENDİNDEN İNDÜKSİYON- bir devrede indüklenmiş (indüklenmiş) bir EMF'nin ortaya çıkmasından oluşan ve aynı devrede akan değişen bir akımın yarattığı manyetik alanın zaman içindeki değişikliklerinden kaynaklanan özel bir elektromanyetik indüksiyon durumu (bkz. (2)). .. ... Büyük Politeknik Ansiklopedisi

Kitabın

Tablolar seti. Fizik. Elektrodinamik (10 tablo), . 10 sayfalık eğitici albüm. Elektrik akımı, akım gücü. Rezistans. Bir devrenin bir bölümü için Ohm yasası. İletken direncinin sıcaklığa bağlılığı. Tellerin bağlantısı. EMF. Ohm kanunu…