zprávy

Princip činnosti indukčnosti je velmi abstraktní. Abychom vysvětlili, co je indukčnost, vycházíme ze základního fyzikálního jevu.

1. Dva jevy a jeden zákon: elektřinou indukovaný magnetismus, magnetismem indukovaná elektřina a Lenzův zákon

1.1 Elektromagnetický jev

Ve středoškolské fyzice existuje experiment: když je malá magnetická jehla umístěna vedle vodiče s proudem, směr malé magnetické jehly se vychyluje, což naznačuje, že kolem proudu je magnetické pole. Tento jev objevil dánský fyzik Oersted v roce 1820.

Pokud vodič stočíme do kruhu, magnetická pole generovaná každým kruhem vodiče se mohou překrývat a celkové magnetické pole zesílí, což může přitahovat malé předměty. Na obrázku je cívka napájena proudem 2~3A. Pamatujte, že smaltovaný drát má omezení jmenovitého proudu, jinak se roztaví kvůli vysoké teplotě.

2. Magnetoelektrický jev

V roce 1831 britský vědec Faraday objevil, že když se část vodiče uzavřeného obvodu pohybuje, aby přerušila magnetické pole, na vodiči se bude generovat elektřina. Předpokladem je, že obvod a magnetické pole jsou v relativně se měnícím prostředí, proto se tomu říká „dynamická“ magnetoelektřina a generovaný proud se nazývá indukovaný proud.

Můžeme udělat experiment s motorem. U běžného stejnosměrného kartáčovaného motoru je statorová část permanentní magnet a rotorová část je cívkový vodič. Ruční otáčení rotoru znamená, že se vodič pohybuje, aby přerušil magnetické siločáry. Pomocí osciloskopu pro připojení dvou elektrod motoru lze měřit změnu napětí. Na tomto principu je vyroben generátor.

3. Lenzův zákon

Lenzův zákon: Směr indukovaného proudu generovaného změnou magnetického toku je směr, který je proti změně magnetického toku.

Jednoduché pochopení této věty je: když magnetické pole (vnější magnetické pole) okolí vodiče zesílí, magnetické pole generované jeho indukovaným proudem je opačné než vnější magnetické pole, takže celkové celkové magnetické pole je slabší než vnější magnetické pole. magnetické pole. Když magnetické pole (vnější magnetické pole) okolí vodiče zeslábne, magnetické pole generované jeho indukovaným proudem je opačné než vnější magnetické pole, takže celkové magnetické pole je silnější než vnější magnetické pole.

Lenzův zákon lze použít k určení směru indukovaného proudu v obvodu.

2. Spirálová trubicová cívka – vysvětlení, jak fungují induktory Se znalostí dvou výše uvedených jevů a jednoho zákona se podívejme, jak fungují induktory.

Nejjednodušší induktor je spirálová trubková cívka:

Situace při zapnutí

Uřízli jsme malou část spirálové trubice a vidíme dvě cívky, cívku A a cívku B:

Během procesu zapínání je situace následující:

①Cívka A prochází proudem za předpokladu, že jeho směr je znázorněn modrou plnou čarou, která se nazývá externí budicí proud;
②Podle principu elektromagnetismu generuje vnější budicí proud magnetické pole, které se začne šířit v okolním prostoru a pokryje cívku B, což je ekvivalent cívky B, která přerušuje magnetické siločáry, jak je znázorněno modrou tečkovanou čarou;
③Podle principu magnetoelektřiny je v cívce B generován indukovaný proud, jehož směr je znázorněn zelenou plnou čarou, která je opačná k externímu budícímu proudu;
④Podle Lenzova zákona má magnetické pole generované indukovaným proudem působit proti magnetickému poli externího budícího proudu, jak je znázorněno zelenou tečkovanou čarou;

Situace po zapnutí je stabilní (DC)

Po ustálení napájení je externí budicí proud cívky A konstantní a také magnetické pole, které vytváří. Magnetické pole nemá žádný relativní pohyb s cívkou B, takže neexistuje žádná magnetoelektřina a není zde žádný proud znázorněný zelenou plnou čarou. V tomto okamžiku je induktor ekvivalentní zkratu pro externí buzení.

3. Charakteristika indukčnosti: proud se nemůže náhle změnit

Po pochopení jak aninduktorfunguje, podívejme se na jeho nejdůležitější charakteristiku – proud v induktoru se nemůže náhle změnit.

Na obrázku je vodorovná osa pravé křivky čas a svislá osa je proud na induktoru. Za počátek času se považuje okamžik sepnutí spínače.

Je vidět, že: 1. V okamžiku sepnutí spínače je proud na induktoru 0A, což je ekvivalentní tomu, že induktor je otevřený. Okamžitý proud se totiž prudce mění, což bude generovat obrovský indukovaný proud (zelená), aby odolal vnějšímu budícímu proudu (modrá);

2. V procesu dosažení ustáleného stavu se proud na induktoru mění exponenciálně;

3. Po dosažení ustáleného stavu je proud na induktoru I=E/R, což odpovídá zkratování induktoru;

4. Indukovanému proudu odpovídá indukovaná elektromotorická síla, která působí proti E, proto se nazývá Back EMF (reverzní elektromotorická síla);

4. Co je to vlastně indukčnost?

Indukčnost se používá k popisu schopnosti zařízení odolávat změnám proudu. Čím silnější je schopnost odolávat změnám proudu, tím větší je indukčnost a naopak.

Pro stejnosměrné buzení je induktor nakonec ve stavu zkratu (napětí je 0). Během procesu zapínání však napětí a proud nejsou 0, což znamená, že je napájení. Proces akumulace této energie se nazývá nabíjení. Tuto energii ukládá ve formě magnetického pole a v případě potřeby ji uvolňuje (např. když vnější buzení nemůže udržet velikost proudu v ustáleném stavu).

Induktory jsou inerciální zařízení v elektromagnetickém poli. Inerciální zařízení nemají ráda změny, stejně jako setrvačníky v dynamice. Zpočátku je těžké je začít točit, a jakmile se začnou točit, je těžké je zastavit. Celý proces je doprovázen přeměnou energie.

Pokud máte zájem, navštivte webové stránkywww.tclmdcoils.com.