Auto-inducție și inducție reciprocă

EMF de auto-inducere

Un curent variabil creează întotdeauna o variabilă camp magnetic, care la rândul său provoacă întotdeauna EMF... Cu fiecare schimbare de curent în bobină (sau în general în fir), ea însăși induce un EMF de auto-inducție.

Când o fem într-o bobină este indusă de o modificare a propriului flux magnetic, mărimea acelui fem depinde de viteza de schimbare a curentului. Cu cât este mai mare rata de schimbare a curentului, cu atât este mai mare EMF al auto-inducției.

Mărimea emf de auto-inducție depinde și de numărul de spire ale bobinei, densitatea înfășurării lor și de dimensiunea bobinei. Cu cât este mai mare diametrul bobinei, numărul de spire și densitatea înfășurării, cu atât este mai mare EMF de auto-inducție. Această dependență a EMF de auto-inducție de rata de schimbare a curentului din bobină, numărul de spire și dimensiunile acesteia este de mare importanță în inginerie electrică.

Direcția emf de auto-inducție este determinată de legea lui Lenz. EMF de auto-inducție are întotdeauna o direcție în care împiedică schimbarea curentului care a provocat-o.

Cu alte cuvinte, reducerea curentului în bobină duce la apariția unui EMF de auto-inducție direcționat în direcția curentului, adică împiedicând reducerea acestuia. Dimpotrivă, pe măsură ce curentul crește în bobină, apare un EMF de autoinducție, îndreptat împotriva curentului, adică împiedicând creșterea acestuia.

Nu trebuie uitat că, dacă curentul din bobină nu se modifică, atunci nu are loc EMF de auto-inducție. Fenomenul de auto-inducție este deosebit de pronunțat într-un circuit care conține o bobină cu un miez de fier, deoarece fierul crește semnificativ fluxul magnetic al bobinei și, în consecință, magnitudinea EMF a auto-inducției atunci când se modifică.

Inductanţă

Deci, știm că mărimea EMF de auto-inducție în bobină, pe lângă rata de schimbare a curentului din ea, depinde și de dimensiunea bobinei și de numărul de spire.

Prin urmare, bobinele de design diferit la aceeași rată de schimbare a curentului sunt capabile să auto-inducă fem de auto-inducție de magnitudine diferită.

Pentru a distinge bobinele unele de altele prin capacitatea lor de a induce EMF de auto-inducție în sine, a fost introdus conceptul de bobine inductive sau coeficient de auto-inducție.

Inductanța bobinei este o mărime care caracterizează proprietatea bobinei de a induce ea însăși EMF de auto-inducție.

Inductanța unei bobine date este o valoare constantă, independentă atât de puterea curentului care trece prin ea, cât și de viteza de schimbare a acesteia.

Henry - aceasta este inductanța unei astfel de bobine (sau sârmă) în care, atunci când puterea curentului se modifică cu 1 amper într-o secundă, apare un EMF de auto-inducție de 1 volt.

În practică, uneori aveți nevoie de o bobină (sau bobină) care nu are inductanță. În acest caz, firul este înfășurat pe o bobină, îndoindu-l anterior de două ori. Această metodă de înfășurare se numește bifilară.

EMF de inducție reciprocă

Știm că EMF de inducție într-o bobină poate fi cauzată nu prin mișcarea electromagnetului în ea, ci prin schimbarea doar a curentului din bobina sa. Dar ce, pentru a provoca un EMF de inducție într-o bobină din cauza unei schimbări a curentului în alta, nu este absolut necesar să puneți unul dintre ele în cealaltă, dar le puteți aranja unul lângă celălalt

Și în acest caz, atunci când curentul dintr-o bobină se schimbă, fluxul magnetic alternant rezultat va pătrunde (încrucișa) în spirele celeilalte bobine și va provoca EMF în ea.

Inducția reciprocă face posibilă conectarea diferitelor circuite electrice prin intermediul unui câmp magnetic. Această conexiune este denumită în mod obișnuit cuplaj inductiv.

Mărimea emf de inducție reciprocă depinde în primul rând de viteza cu care se schimbă curentul din prima bobină... Cu cât curentul se modifică mai repede, cu atât este mai mare EMF al inducției reciproce.

În plus, mărimea EMF de inducție reciprocă depinde de mărimea inductanței celor două bobine și de poziția relativă a acestora, precum și de permeabilitatea magnetică a mediului.

Prin urmare, bobinele, care sunt diferite în ceea ce privește inductanța și aranjarea lor reciprocă și în medii diferite, sunt capabile să inducă unele în altele, diferite ca magnitudine, EMF de inducție reciprocă.

Pentru a putea distinge între diferite perechi de bobine prin capacitatea lor de a induce reciproc un EMF, conceptul de inductanță reciprocă sau coeficient de inducție reciprocă.

Inductanța reciprocă este notă cu litera M. Unitatea de măsură pentru ea, ca și inductanța, este henry.

Un henry este o astfel de inductanță reciprocă a două bobine, încât o schimbare a curentului într-o bobină de 1 amperi timp de 1 secundă determină o fem de inducție reciprocă egală cu 1 volt în cealaltă bobină.

Mărimea EMF de inducție reciprocă este afectată de permeabilitatea magnetică a mediului. Cu cât este mai mare permeabilitatea magnetică a mediului prin care este închis fluxul magnetic alternant care leagă bobinele, cu atât cuplarea inductivă a bobinelor este mai puternică și valoarea EMF a inducției reciproce este mai mare.

Lucrarea se bazează pe fenomenul de inducție reciprocă într-un dispozitiv electric atât de important ca un transformator.

Principiul de funcționare al transformatorului

Principiul de funcționare al transformatorului se bazează pe fenomenul inducției electromagnetice și este după cum urmează. Pe miezul de fier sunt înfășurate două bobine, una dintre ele este conectată la o sursă de curent alternativ, iar cealaltă la un absorbant de curent (rezistență).

O bobină conectată la o sursă de curent alternativ creează un flux magnetic alternativ în miez, care induce un EMF în cealaltă bobină.

Bobina conectată la sursa de curent alternativ se numește primară, iar bobina la care este conectat consumatorul se numește secundară. Dar, deoarece fluxul magnetic alternativ pătrunde simultan în ambele bobine, în fiecare dintre ele este indus un EMF alternativ.

Mărimea EMF a fiecărei spire, ca și EMF a întregii bobine, depinde de mărimea fluxului magnetic care pătrunde în bobină și de rata modificării acesteia.Viteza de modificare a fluxului magnetic depinde numai de frecvența curentului alternativ continuu pentru un curent dat. Mărimea fluxului magnetic este, de asemenea, constantă pentru acest transformator. Prin urmare, în transformatorul considerat, EMF din fiecare înfășurare depinde numai de numărul de spire din acesta.

Raportul dintre tensiunea primară și secundară este egal cu raportul dintre numărul de spire ale înfășurărilor primare și secundare. Această relație se numește factor de transformare (K).

Dacă tensiunea de rețea este aplicată uneia dintre înfășurările transformatorului, atunci tensiunea va fi îndepărtată de la cealaltă înfășurare, care este mai mare sau mai mică decât tensiunea rețelei de atâtea ori cât numărul de spire al înfășurării secundare este mai mare sau mai mic. Mai puțin.

Dacă din înfășurarea secundară este îndepărtată o tensiune mai mare decât cea furnizată înfășurării primare, atunci un astfel de transformator se numește step-up. Dimpotrivă, dacă o tensiune este eliminată din înfășurarea secundară, mai mică decât cea primară, atunci un astfel de transformator se numește step-down. Fiecare transformator poate fi folosit ca step-up sau step-down.

Raportul de transformare este de obicei indicat în pașaportul transformatorului ca raport dintre tensiunea cea mai mare și cea mai mică, adică este întotdeauna mai mare decât unu.