Définition de l'auto-induction EDS. Qu'est-ce que l'EMF de l'auto-induction

L'invention concerne l'électrotechnique, en particulier la conception de générateurs de courant à induction, et peut être utilisée dans des installations électromagnétiques et des machines électriques, telles que des moteurs, des générateurs, des transformateurs, notamment comme transformateur élévateur. Le résultat technique consiste à augmenter la force électromotrice à la sortie en utilisant des tensions pulsées sur l'enroulement secondaire et en mettant en œuvre une conception d'enroulement secondaire qui permettrait d'éliminer directement la tension pulsée résultante du générateur, et en même temps la puissance totale du primaire. et les enroulements secondaires. 6 sem. f-ly, 2 malades.

Dessins au brevet RF 2524387

L'invention concerne le domaine de l'électrotechnique, en particulier la conception de générateurs de courant à induction pulsée.

Le but de cette invention est l'utilisation d'un générateur d'impulsions Auto-induction EMF pour fournir une alimentation pulsée à diverses installations électromagnétiques et machines électriques, ce qui vous permet d'élargir considérablement l'arsenal de sources d'énergie pulsées. L'art antérieur connu "Induction synchronous generator", Application RU 9811934 7, publ. 09/10/2000, IPC H02K 21/14, en utilisant les courants de l'enroulement du stator, sur l'induit duquel les courants pulsent, et l'inducteur (rotor), rendu protégé contre champ magnétique courants des enroulements d'induit du stator. Permet d'étendre les modes de fonctionnement du générateur. Cependant, le générateur contient des pièces rotatives et, par conséquent, il présente tous les inconvénients de tels générateurs, c'est-à-dire les problèmes liés à la commutation de l'alimentation électrique ne sont pas résolus. Dans la conception proposée, il est impossible d'obtenir la haute tension requise.

Connu pour Générateur énergie électrique", demande RU 9402533 5, éd. 06/10/1996, IPC H02K 19/16, contenant des enroulements annulaires composites avec un noyau, une bobine d'induction et un enroulement d'excitation. Vous permet d'augmenter les performances du générateur d'énergie électrique, de réduire la résistance inductive de l'enroulement du stator, de réduire le coût de travail mécanique lors de la conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique et d'augmenter l'efficacité. Cependant, le générateur, en raison des caractéristiques de conception, ne permet pas l'utilisation d'EMF à auto-induction. Le générateur contient des pièces rotatives et, par conséquent, il présente tous les inconvénients de tels générateurs, c'est-à-dire les problèmes liés à la commutation de l'alimentation électrique ne sont pas résolus.

Connu modèle d'utilité"Bobinage électromagnétique combiné", brevet RU 96443, publ. 27/07/2010, IPC H01F 5/00, dans lequel il y a deux conducteurs ou plus avec des fils, et les conducteurs sont séparés par un diélectrique. Permet d'étendre les modes de fonctionnement. Cependant, les deux conducteurs sont utilisés comme enroulement primaire, il n'y a pas d'enroulement secondaire haute tension, ce qui ne permet pas d'utiliser l'enroulement dans les transformateurs haute tension, et ne garantit pas non plus l'élimination et l'utilisation de l'induction EMF de l'enroulement secondaire.

L'application la plus proche de l'invention est "Procédé inductif-statique pour générer de l'énergie électrique et dispositif pour sa mise en œuvre", RU 2004124018, publ. 27/01/2006, IPC H01F 1/00, selon laquelle il existe des enroulements primaire et secondaire qui forment une inductance avec la transition de l'énergie magnétique libre vers un état dépendant de l'induction, et la FEM de l'induction est induite et la densité de flux magnétique est obtenu, proportionnel à l'augmentation Puissance électrique. Permet l'utilisation d'un enroulement secondaire avec une inductance inférieure à la quantité de compactage du flux magnétique, ce qui permet d'obtenir un compactage proportionnel et une augmentation de la puissance électrique du générateur. La méthode utilise l'induction et, en même temps, des méthodes de génération statiques. Cependant, la conception de l'enroulement secondaire du générateur n'a pas été proposée, ce qui permet d'éliminer directement du générateur la tension pulsée résultante et le courant EMF d'auto-induction.

De plus, la solution la plus proche est la solution classique schéma pour des expériences de démonstration induction électromagnétique lorsque le circuit est ouvert. Ce circuit (dispositif) est fonctionnellement un générateur d'impulsions EMF à auto-induction. Dans le cadre de ce qui précède, nous acceptons comme prototype l'installation représentée sur le dessin - figure 424 p.231, manuel : Cours de physique, deuxième partie, éd. "Nauka", Moscou 1970 Auteurs : L.S. Jdanov, V.A. Maranjan.

Cependant, dans le schéma classique, le noyau de acier électrique est structurellement incapable d'exécuter simultanément deux fonctions dans l'appareil : un enroulement électriquement conducteur et un circuit magnétique classique, comme sur la Fig. 424 prototype, c'est-à-dire le noyau (M) d'une bobine d'induction. Le prototype ne permet pas le retrait direct et l'utilisation de l'EMF d'auto-induction qui se produit dans le noyau d'une bobine d'induction classique.

L'objectif de l'invention proposée est l'utilisation de tensions de choc et la mise en œuvre de la conception de l'enroulement secondaire du générateur, qui permettrait une évacuation directe du générateur de la tension de choc résultante.

Le résultat technique, qui fournit la solution technique proposée, est une extension significative de l'arsenal de moyens de génération et de conversion pulsée d'électricité. Revendiqué résultat technique fourni en raison du fait que le générateur d'impulsions EMF à auto-induction est structurellement conçu sous la forme d'enroulements primaire et secondaire d'un transformateur élévateur monophasé dans un standard performances techniques(compte tenu du fait que l'enroulement secondaire est à la fois fonctionnellement un conducteur électrique et un circuit magnétique, il est proposé de considérer la conception présentée comme la bobine d'induction la plus simple avec un noyau conçu sous la forme d'une bobine en spirale avec la possibilité de supprimer EMF d'auto-induction) et ils sont équipés de deux conducteurs ou plus, séparés par un diélectrique et chaque conducteur a des bornes. Le générateur diffère en ce que l'enroulement primaire (conducteur) de basse tension est constitué d'un ruban spiralé et comporte au moins 2 tours enroulés étroitement ou avec un petit espace, tour à tour, le ruban d'enroulement est fait avec une largeur de 120 à 200 mm et une épaisseur de 1 à 2 mm ; l'enroulement secondaire (conducteur) de haute tension est également constitué d'un ruban spiralé, le ruban d'enroulement est en acier électrique revêtu d'une isolation électrique et comporte au moins 100 tours enroulés étroitement ou avec un petit espace, tour à tour, le ruban est fait avec une largeur de 120 à 200 mm et pas plus de 0,1 mm d'épaisseur. L'enroulement primaire est relié électriquement à l'accumulateur basse tension par l'intermédiaire d'un interrupteur pour former un circuit électrique fermé, l'enroulement secondaire étant à la fois un enroulement électriquement conducteur et un circuit magnétique. Dans ce cas, les spires de l'enroulement primaire sont situées à l'extérieur des spires de l'enroulement secondaire de telle sorte que les deux enroulements forment un transformateur élévateur, dans lequel l'enroulement secondaire est une bobine d'induction d'un transformateur haute tension, fournissant des conductivité due au ruban d'acier électrique isolé avec une couche extérieure d'isolant et, en même temps, remplit la fonction de noyau pour l'enroulement primaire, la FEM est éliminée au moyen de conducteurs électriquement connectés aux extrémités du ruban d'enroulement secondaire, et est obtenu en raison du fonctionnement périodique de la clé du disjoncteur, et en raison de la fréquence de fonctionnement de la clé du disjoncteur, la tension et le courant d'impulsion calculés dans l'enroulement secondaire sont fournis par la formule

où - où L est l'inductance du circuit ou le coefficient de proportionnalité entre le taux de variation de l'intensité du courant dans le circuit et la force électromotrice résultante de l'auto-induction,

- le taux de variation de l'intensité du courant dans le circuit électrique

Dans des cas particuliers, l'enroulement primaire peut être constitué d'un conducteur en cuivre ou en aluminium, il peut comporter 3 spires ou plus, le nombre de spires est limité par le rapport du transformateur : rapport du nombre de spires de l'enroulement secondaire au nombre de spires de l'enroulement primaire, qui détermine le rapport de transformation, c'est-à-dire combien de tension dans l'enroulement secondaire est supérieure à celle dans le primaire. Par exemple, batterie d'accumulateurs la basse tension peut être évaluée à 12-24 volts et c'est une source courant continu. En particulier, le fonctionnement périodique du disjoncteur à clé est effectué avec une fréquence industrielle de courant alternatif de 50 Hz. Dans ce cas, les fréquences peuvent être toutes techniquement possibles pour la mise en œuvre, mais 50 Hz est préférable, car il est plus facile de la convertir ou de la consommer à l'aide des convertisseurs ou des appareils électriques standard disponibles. La FEM calculée d'auto-induction dans l'enroulement secondaire est fournie, en particulier, par la géométrie du circuit et les propriétés magnétiques du noyau pour l'enroulement primaire. Ainsi, il peut être réalisé avec une forme de contour, qui est rendue ronde avec un diamètre de 150 mm ou plus, qui dépend du rapport de transformation, qui détermine le diamètre de l'enroulement secondaire, en fonction de l'épaisseur de l'acier électrique utilisé, ou une forme ronde en spirale. Étant donné que l'enroulement secondaire est un enroulement haute tension et qu'il est en acier électrique, cela signifie que ses propriétés magnétiques sont déterminées par le matériau lui-même (c'est-à-dire les propriétés magnétiques réelles de l'acier électrique).

L'invention sous sa forme la plus généralisée est illustrée dans les dessins. Spécifique motif n'est pas limité aux modes de réalisation représentés sur les dessins.

La figure 1 montre la disposition des enroulements primaire et secondaire et une batterie avec un disjoncteur à clé.

La figure 2 montre section A-A le long des enroulements secondaires et primaires connectés.

Cette solution technique est illustrée par un dessin, qui ne couvre pas toutes les options de conception possibles pour le schéma de connexion présenté.

Le dispositif du générateur d'impulsions EMF d'auto-induction est illustré à la figure 1 et à la figure 2 (en coupe), et ce dispositif est structurellement réalisé sous la forme d'un transformateur élévateur monophasé (et est également structurellement l'induction la plus simple bobine), constituée d'un primaire (1) enroulement ruban spiralé (conducteur cuivre ou aluminium), 2-3 spires 1-2 mm d'épaisseur, 120 mm de largeur, relié à une batterie basse tension (2) 12-24 V - une source de courant continu à travers une clé de disjoncteur (3), formant un circuit électrique fermé .

L'enroulement de ruban spiralé haute tension secondaire (4) en acier électrique revêtu d'isolation électrique a un nombre de tours de 100 ou plus, l'épaisseur du ruban est de 0,1 mm, la largeur est de 120 mm.

L'enroulement secondaire (4) en acier électrique remplit simultanément deux fonctions dans la structure : un enroulement électriquement conducteur et un circuit magnétique.

En tant que conducteur électrique, l'enroulement secondaire (4) est la bobine d'induction haute tension d'un transformateur élévateur.

En tant que circuit magnétique, l'enroulement secondaire (4) est le noyau de l'enroulement primaire (2) d'une bobine d'induction classique.

Les enroulements primaire (1) et secondaire (4) d'un transformateur élévateur monophasé sont équipés de deux conducteurs ou plus (5), les conducteurs d'enroulement secondaire ont une borne (6) - c'est-à-dire L'EMF est éliminé au moyen de conducteurs (5, 6) connectés électriquement aux extrémités de la bande d'enroulement secondaire, et est obtenu en raison de l'actionnement périodique de la clé de disjoncteur (3). De plus, les courants apparaissant dans l'enroulement secondaire sont calculés par la formule

où L est l'inductance du circuit ou le coefficient de proportionnalité entre le taux de variation de l'intensité du courant dans le circuit de l'enroulement primaire (1) et la FEM d'auto-induction résultante dans l'enroulement secondaire (2),

- le taux de variation de l'intensité du courant dans le circuit électrique de l'enroulement primaire (1) dû à la clé du disjoncteur (3).

Le fonctionnement périodique du disjoncteur à clé (3) est effectué avec une fréquence industrielle de courant alternatif de 50 Hz. La FEM calculée d'auto-induction dans l'enroulement secondaire (4) est fournie par la géométrie du circuit de l'enroulement secondaire (4) et les propriétés magnétiques du noyau (4) pour l'enroulement primaire (1).

La forme du circuit obtenu par les enroulements primaire (1) et secondaire (4), dans la version présentée, est réalisée avec un diamètre rond de 150 mm ou plus.

L'appareil fonctionne comme suit.

Lorsque la clé (3) ferme le circuit électrique de l'enroulement primaire (1), un champ magnétique apparaît dont l'énergie est stockée dans le champ magnétique de l'enroulement secondaire (4).

L'ouverture de la clé (3) du circuit de l'enroulement primaire (1) forme un courant décroissant qui, selon la règle de Lenz, tend à maintenir la FEM de l'induction induite de l'enroulement secondaire (4).

En conséquence, l'énergie stockée dans le champ magnétique de l'enroulement secondaire (4) est convertie en énergie supplémentaire du courant d'auto-induction de l'enroulement primaire (1), qui alimente le circuit électrique de l'enroulement secondaire (4).

En fonction de la quantité d'énergie magnétique stockée dans le circuit de l'enroulement secondaire (4), la puissance du courant d'auto-induction peut être différente et est déterminée par la formule bien connue :

Ainsi, cette invention atteint le résultat technique, qui consiste dans le fait que la conception, le matériau et la double fonctionnalité de l'enroulement secondaire de l'appareil vous permettent d'éliminer et d'utiliser efficacement l'EMF d'auto-induction résultante.

Applicabilité industrielle du projet proposé solution technique confirmé règles générales la physique. Ainsi, l'effet de l'auto-induction est décrit dans le manuel (L.S. Zhdanov, V.A. Marandzhyan, cours de physique pour moyen établissements spéciaux, partie 2 électricité, éd. Troisième, stéréotypée, édition principale de la littérature physique et mathématique, M., 1970, pp. 231,232,233). L'auto-induction se produit lorsque le circuit s'ouvre, elle est directement proportionnelle au taux de variation de l'intensité du courant dans le circuit électrique. Dans les circuits traditionnels, le phénomène d'auto-induction s'accompagne toujours de l'apparition d'une étincelle qui se produit au point de coupure du circuit. Étant donné que dans la conception proposée, il n'y a pas de coupure dans le circuit électrique de l'enroulement secondaire (4) en raison de sa conception, en fonction de la quantité d'énergie magnétique stockée dans ce circuit, le courant de coupure ne produit pas d'étincelle, mais passe dans la puissance générée. . Ainsi, dans la conception de l'enroulement secondaire (4), lorsque le circuit à courant continu dans l'enroulement primaire (1) est ouvert, l'énergie stockée dans le champ magnétique de ce circuit est convertie en énergie du courant d'auto-induction dans le circuit d'enroulement secondaire (4).

Puisque la force électromotrice (EMF) est la quantité égal au travail forces externes, dans notre cas, c'est le champ magnétique changeant de la bobine primaire (1), référé à une unité de charge positive, c'est la FEM agissant dans le circuit ou dans sa section, dans notre cas, c'est le secondaire bobinage (4). Les forces externes peuvent être caractérisées par le travail qu'elles effectuent sur les charges se déplaçant le long de la chaîne, et la dimension de l'EMF coïncide avec la dimension du potentiel et est mesurée dans les mêmes unités. Par conséquent, la quantité vectorielle E est également appelée intensité de champ des forces externes. Le champ de forces externes dans notre cas est dû au champ magnétique alternatif dans l'enroulement primaire (1). Ainsi, la FEM agissant dans un circuit fermé peut être définie comme la circulation du vecteur d'intensité de champ des forces externes, c'est-à-dire forces externes apparaissant dans l'enroulement primaire (1) en raison d'une interruption champ électrique casse-clé (3). Cette règle garantit l'apparition d'induction EMF dans l'enroulement secondaire (4). Ce phénomène physique est décrit dans le manuel (I.V. Savelyev, Cours de physique, volume 2, électricité, pp. 84,85, éd. Deuxième stéréotype, éd. Science, édition principale de la littérature physique et mathématique, M., 1966. ) .

En plus des forces externes, la charge est affectée par les forces du champ électrostatique, qui surviennent directement dans la bobine secondaire (4).

L'appareil utilise également le phénomène d'induction électromagnétique décrit dans (R.A. Mustafaev, V.G. Krivtsov, manuel, physique, pour aider les candidats universitaires, éd. M., lycée, 1989).

Ainsi, la conception du générateur utilisé dans l'invention proposée en tant que dispositif permet de générer, d'éliminer et d'utiliser efficacement l'EMF d'auto-induction. Ainsi, le dispositif peut être réalisé façon industrielle et être présenté comme un générateur d'impulsions EMF à auto-induction efficace et prometteur, ce qui permet d'élargir l'arsenal moyens techniques pour la génération d'impulsions et la conversion d'électricité.

RÉCLAMER

1. Un générateur de force électromotrice à auto-induction pulsée, conçu sous la forme d'un transformateur élévateur monophasé, composé d'enroulements primaire et secondaire et équipé de deux conducteurs ou plus séparés par un diélectrique, et le conducteur a des fils, caractérisé en ce que l'enroulement primaire basse tension est constitué d'un ruban spiralé et comporte au moins deux spires enroulées étroitement ou à faible distance l'une de l'autre, le ruban d'enroulement a une largeur de 120-200 mm et une épaisseur de 1-2 mm ; l'enroulement secondaire haute tension est également constitué d'un ruban spiralé, le ruban d'enroulement est en acier électrique revêtu d'une isolation électrique, a au moins 100 tours enroulés étroitement ou à une petite distance les uns des autres, le ruban est fait de 120 à 200 mm de large et pas plus de 0 d'épaisseur, 1 mm, l'enroulement primaire est électriquement connecté à la batterie basse tension par l'intermédiaire d'un disjoncteur à clé pour former un circuit électrique fermé, et l'enroulement secondaire est à la fois un enroulement électriquement conducteur et un circuit magnétique, tandis que le les spires de l'enroulement primaire sont situées à l'extérieur des spires de l'enroulement secondaire de telle sorte que les deux enroulements forment un transformateur élévateur, dans lequel l'enroulement secondaire est une bobine d'induction d'un transformateur élévateur, fournissant une conductivité électrique due à un ruban d'acier électrique isolé avec une couche extérieure d'isolant et servant en même temps de noyau pour l'enroulement primaire, la force électromotrice est éliminée au moyen de conducteurs , reliés électriquement aux extrémités du ruban d'enroulement secondaire, et sont obtenus grâce au fonctionnement périodique de la clé du disjoncteur.

2. Générateur d'impulsions emf à auto-induction selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enroulement primaire est réalisé en conducteur de cuivre ou d'aluminium.

3. Générateur d'impulsions emf à auto-induction selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enroulement primaire comporte trois spires.

4. Générateur d'impulsions emf à auto-induction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la batterie basse tension est conçue pour 12-24 volts et est une source de courant continu.

5. Générateur d'impulsions emf à auto-induction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fonctionnement périodique du disjoncteur à clé s'effectue avec une fréquence industrielle de courant alternatif 50 Hz.

6. Générateur d'impulsions à auto-induction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fem d'auto-induction calculée est fournie par la géométrie du circuit et les propriétés magnétiques du noyau pour l'enroulement primaire.

7. Générateur d'impulsions emf à auto-induction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la forme du circuit est réalisée ronde avec un diamètre de 150 mm ou plus.

Induction électromagnétique - la génération de courants électriques par des champs magnétiques qui changent avec le temps. La découverte de ce phénomène par Faraday et Henry a introduit une certaine symétrie dans le monde de l'électromagnétisme. Maxwell dans une théorie a réussi à collecter des connaissances sur l'électricité et le magnétisme. Ses recherches ont prédit l'existence ondes électromagnétiques avant les observations expérimentales. Hertz a prouvé leur existence et a ouvert l'ère des télécommunications à l'humanité.

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Les expériences de Faraday

Lois de Faraday et de Lenz

Les courants électriques créent des effets magnétiques. Est-il possible qu'un champ magnétique en génère un électrique ? Faraday a découvert que les effets souhaités sont dus aux changements du champ magnétique au fil du temps.

Lorsqu'un conducteur est traversé par un flux magnétique alternatif, une force électromotrice y est induite, provoquant un courant électrique. Le système qui génère le courant peut être aimant permanent ou électroaimant.

Le phénomène d'induction électromagnétique est régi par deux lois : celle de Faraday et celle de Lenz.

La loi de Lenz permet de caractériser la force électromotrice par rapport à sa direction.

Important! La direction de la force électromotrice induite est telle que le courant qu'elle provoque tend à s'opposer à la cause qui la crée.

Faraday a remarqué que l'intensité du courant induit augmente lorsque le nombre de lignes de champ traversant le circuit change plus rapidement. En d'autres termes, l'EMF de l'induction électromagnétique dépend directement de la vitesse du mouvement Flux magnétique.

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Induction CEM

La formule d'induction emf est définie comme suit :

E \u003d - dF / dt.

Le signe "-" montre comment la polarité de la force électromotrice induite est liée au signe du flux et à la vitesse changeante.

Une formulation générale de la loi de l'induction électromagnétique est obtenue, à partir de laquelle des expressions pour des cas particuliers peuvent être dérivées.

Le mouvement d'un fil dans un champ magnétique

Lorsqu'un fil de longueur l se déplace dans un champ magnétique d'induction B, une FEM sera induite à l'intérieur de celui-ci, proportionnelle à sa vitesse linéaire v. Pour calculer l'EMF, la formule est utilisée :

en cas de déplacement du conducteur perpendiculairement à la direction du champ magnétique :

E \u003d - B x l x v;

en cas de mouvement à un angle différent α :

E \u003d - B x l x v x sin α.

La force électromotrice et le courant induits seront dirigés dans la direction que nous trouvons en utilisant la règle main droite: En plaçant votre main perpendiculairement aux lignes de champ magnétique et en pointant votre pouce dans la direction du mouvement du conducteur, vous pouvez connaître la direction de l'EMF par les quatre doigts redressés restants.

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Déplacer un fil en MP

Bobine tournante

Le fonctionnement du générateur d'énergie électrique est basé sur la rotation du circuit dans le MP, qui comporte N spires.

La FEM est induite dans le circuit électrique chaque fois que le flux magnétique le traverse, conformément à la définition du flux magnétique Ф = B x S x cos α (induction magnétique multipliée par la surface traversée par le MP et le cosinus du angle formé par le vecteur B et la perpendiculaire au plan S).

Il résulte de la formule que F est sujet à des changements dans les cas suivants :

l'intensité du MF change - le vecteur B;
la zone délimitée par le contour varie ;
l'orientation entre eux, donnée par l'angle, change.

Dans les premières expériences de Faraday, les courants induits étaient obtenus en modifiant le champ magnétique B. Cependant, il est possible d'induire une FEM sans déplacer l'aimant ni modifier le courant, mais simplement en faisant tourner la bobine autour de son axe dans le champ magnétique. Dans ce cas, le flux magnétique change en raison d'un changement de l'angle α. La bobine, lors de la rotation, croise les lignes du MP, une force électromotrice apparaît.

Si la bobine tourne uniformément, ce changement périodique entraîne un changement périodique du flux magnétique. Or le nombre de lignes de force MF franchies chaque seconde prend des valeurs égales avec des intervalles de temps égaux.

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Rotation des contours en MP

Important! La force électromotrice induite change avec l'orientation dans le temps du positif au négatif et vice versa. La représentation graphique de l'EMF est une ligne sinusoïdale.

Pour la formule de l'EMF de l'induction électromagnétique, l'expression est utilisée :

E \u003d B x ω x S x N x sin ωt, où :

S est la zone limitée par un tour ou cadre ;
N est le nombre de tours ;
ω est la vitesse angulaire avec laquelle la bobine tourne ;
B – induction MF ;
angle α = ωt.

En pratique, dans les alternateurs, souvent la bobine reste fixe (stator) et l'électroaimant tourne autour d'elle (rotor).

Auto-induction EMF

Lors du passage dans la bobine courant alternatif, il génère un champ magnétique variable, qui a un flux magnétique changeant qui induit une FEM. Cet effet est appelé auto-induction.

Puisque le PM est proportionnel à l'intensité du courant, alors :

où L est l'inductance (H), déterminée par des grandeurs géométriques : le nombre de spires par unité de longueur et les dimensions de leur section.

Pour la fem d'induction, la formule prend la forme :

E \u003d - L x dI / dt.

Induction mutuelle

Si deux bobines sont situées côte à côte, une FEM d'induction mutuelle y est induite, en fonction de la géométrie des deux circuits et de leur orientation l'une par rapport à l'autre. Lorsque la séparation des circuits augmente, l'inductance mutuelle diminue, à mesure que le flux magnétique les reliant diminue.

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Induction mutuelle

Soit deux bobines. Un courant I1 parcourt le fil d'une bobine à N1 spires, créant un MF traversant la bobine à N2 spires. Alors:

Inductance mutuelle de la deuxième bobine par rapport à la première :

M21 = (N2 x F21)/I1 ;

Flux magnétique:

F21 = (M21/N2) x I1 ;

Trouvez la force électromotrice induite :

E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt ;

La FEM est induite de manière identique dans la première bobine :

E1 = - M12 x dI2/dt ;

Important! La force électromotrice causée par l'inductance mutuelle dans une bobine est toujours proportionnelle à la variation du courant électrique dans l'autre.

L'inductance mutuelle peut être considérée comme égale à :

M12 = M21 = M.

En conséquence, E1 = - M x dI2/dt et E2 = M x dI1/dt.

M = K √ (L1 x L2),

où K est le coefficient de couplage entre deux inductances.

Le phénomène d'inductance mutuelle est utilisé dans les transformateurs - des appareils électriques qui vous permettent de modifier la valeur de la tension d'un courant électrique alternatif. Le dispositif se compose de deux bobines enroulées autour d'un noyau. Le courant présent dans la première crée un champ magnétique changeant dans le circuit magnétique et un courant électrique dans l'autre bobine. Si le nombre de spires du premier enroulement est inférieur à celui de l'autre, la tension augmente et inversement.

Ce phénomène est appelé auto-induction. (Le concept est lié au concept d'induction mutuelle, en étant, pour ainsi dire, un cas particulier de celui-ci).

Le sens de la FEM d'auto-induction s'avère toujours être tel que lorsque le courant dans le circuit augmente, la FEM d'auto-induction empêche cette augmentation (dirigée contre le courant), et lorsque le courant diminue, il diminue (co -orienté avec le courant). Avec cette propriété, la FEM d'auto-induction est similaire à la force d'inertie.

La valeur de la FEM d'auto-induction est proportionnelle au taux de variation du courant :

Le facteur de proportionnalité est appelé coefficient d'auto-induction ou inductance circuit (bobine).

Auto-induction et courant sinusoïdal

Dans le cas d'une dépendance sinusoïdale du courant traversant la bobine au temps, la FEM d'auto-induction dans la bobine est en retard sur le courant en phase (c'est-à-dire de 90 °), et l'amplitude de cette FEM est proportionnelle à la amplitude, fréquence et inductance du courant (). Après tout, le taux de variation d'une fonction est sa première dérivée, et .

Pour calculer des circuits plus ou moins complexes contenant des éléments inductifs, c'est-à-dire des spires, des bobines, etc., des dispositifs dans lesquels on observe une auto-induction (surtout complètement linéaire, c'est-à-dire ne contenant pas d'éléments non linéaires) dans le cas de courants sinusoïdaux et tensions, la méthode des impédances complexes est utilisée ou, en plus cas simples, une version moins puissante, mais plus visuelle, est la méthode des diagrammes vectoriels.

Notez que tout ce qui est décrit s'applique non seulement directement aux courants et tensions sinusoïdaux, mais aussi pratiquement aux courants arbitraires, car ces derniers peuvent presque toujours être développés en une série ou intégrale de Fourier et donc réduits à des sinusoïdaux.

En rapport plus ou moins direct avec cela, on peut mentionner l'application du phénomène d'auto-induction (et, par conséquent, des inducteurs) dans divers circuits oscillatoires, filtres, lignes à retard et autres circuits divers de l'électronique et de l'électrotechnique.

Auto-induction et surintensité

En raison du phénomène d'auto-induction dans un circuit électrique avec une source EMF, lorsque le circuit est fermé, le courant ne s'établit pas instantanément, mais après un certain temps. Des processus similaires se produisent lorsque le circuit est ouvert, alors que (avec une ouverture brusque) la valeur de la FEM d'auto-induction peut à ce moment dépasser de manière significative la FEM de la source.

Le plus souvent dans vie ordinaire il est utilisé dans les bobines d'allumage des automobiles. La tension d'allumage typique à une tension de batterie de 12 V est de 7 à 25 kV. Cependant, l'excès d'EMF dans le circuit de sortie par rapport à l'EMF de la batterie est ici dû non seulement à une interruption brutale du courant, mais également au rapport de transformation, car le plus souvent ce n'est pas une simple bobine d'inductance qui est utilisée , mais une bobine de transformateur dont l'enroulement secondaire, en règle générale, a plusieurs fois grande quantité tours (c'est-à-dire que, dans la plupart des cas, le circuit est un peu plus complexe que celui dont le fonctionnement serait entièrement expliqué par auto-induction; cependant, la physique de son fonctionnement dans cette version coïncide en partie avec la physique du fonctionnement d'un circuit avec une simple bobine).

Ce phénomène s'applique également à l'allumage lampes fluorescentes en norme modèle traditionnel(ici nous parlons spécifiquement sur un circuit avec une simple inductance - un starter).

De plus, il doit toujours être pris en compte lors de l'ouverture des contacts, si le courant traverse la charge avec une inductance notable: le saut résultant dans l'EMF peut entraîner une panne de l'espace intercontact et / ou d'autres effets indésirables, pour supprimer qui, dans ce cas, en règle générale, il est nécessaire de prendre une variété de mesures spéciales.

Remarques

Liens

À propos de l'auto-induction et de l'induction mutuelle de "l'école d'électricien"

Fondation Wikimédia. 2010 .

Bourdon, Robert Grégoire
Juan Amar

Voyez ce qu'est "l'auto-induction" dans d'autres dictionnaires :

auto-induction- auto-induction ... Dictionnaire orthographique

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AUTO-INDUCTION- AUTO-INDUCTION, auto-induction, pour les femmes. (physique). 1. uniquement les unités Le phénomène selon lequel lorsqu'un courant change dans un conducteur, une force électromotrice y apparaît, empêchant ce changement. Bobine d'auto-induction. 2. Un appareil qui a ... ... Dictionnaire Ouchakov

AUTO-INDUCTION- (Auto-induction) 1. Un appareil à résistance inductive. 2. Le phénomène consistant dans le fait que lorsqu'un courant électrique change d'amplitude et de direction dans un conducteur, une force électromotrice y apparaît qui l'empêche ... ... Dictionnaire marin

AUTO-INDUCTION- guidage de la force électromotrice dans les fils, ainsi que dans les enroulements d'électr. machines, transformateurs, appareils et instruments lors de la modification de l'amplitude ou de la direction du courant électrique qui les traverse. courant. Le courant circulant dans les fils et les enroulements crée autour d'eux ... ... Dictionnaire technique ferroviaire

auto-induction- induction électromagnétique provoquée par une modification du flux magnétique s'imbriquant avec le circuit, due au courant électrique dans ce circuit... Source : ELEKTROTEHNIKA. TERMES ET DÉFINITIONS DES CONCEPTS DE BASE. GOST R 52002 2003 (approuvé ... ... Terminologie officielle

auto-induction- nom, nombre de synonymes : 1 force électromotrice excitation (1) Dictionnaire de synonymes ASIS. V.N. Trichine. 2013 ... Dictionnaire des synonymes

auto-induction- L'induction électromagnétique, provoquée par une modification du flux magnétique interverrouillant avec le circuit, due au courant électrique dans ce circuit. [GOST R 52002 2003] EN self induction induction électromagnétique dans un tube de courant due aux variations… … Manuel du traducteur technique

AUTO-INDUCTION- un cas particulier d'induction électromagnétique (voir (2)), consistant en l'apparition d'une FEM induite (induite) dans un circuit et due à des changements dans le temps du champ magnétique créé par un courant variable circulant dans le même circuit. . .. ... Grande Encyclopédie Polytechnique

Livres

Un ensemble de tableaux. La physique. Electrodynamique (10 tableaux), . Album pédagogique de 10 feuilles. Électricité, intensité actuelle. La résistance. Loi d'Ohm pour une section de circuit. Dépendance de la résistance du conducteur à la température. Connexion filaire. CEM. La loi d'Ohm...

AUTO-INDUCTION

Chaque conducteur à travers lequel l'électricité circule. le courant est dans son propre champ magnétique.

Lorsque l'intensité du courant change dans le conducteur, le m.field change, c'est-à-dire le flux magnétique créé par ce courant change. Une modification du flux magnétique entraîne l'émergence d'un vortex el. le champ et l'induction emf apparaissent dans le circuit.

Ce phénomène est appelé auto-induction.
Auto-induction - le phénomène de l'apparition de l'induction EMF dans le courrier électronique. circuit à la suite d'une modification de l'intensité du courant.
La force électromotrice résultante est appelée Auto-induction EMF

Fermeture du circuit

Lors de la fermeture en el. le courant augmente dans le circuit, ce qui provoque une augmentation du flux magnétique dans la bobine, un vortex électrique se crée. champ dirigé contre le courant, c'est-à-dire une FEM d'auto-induction se produit dans la bobine, ce qui empêche le courant de monter dans le circuit (le champ vortex ralentit les électrons).
Par conséquent L1 s'allume plus tard, que L2.

Circuit ouvert

Lorsque le circuit électrique est ouvert, le courant diminue, il y a une diminution du m.flow dans la bobine, un champ électrique vortex apparaît, dirigé comme un courant (tendant à maintenir la même intensité de courant), c'est-à-dire Une fem auto-inductive apparaît dans la bobine, qui maintient le courant dans le circuit.
En conséquence, L lorsqu'il est éteint clignote vivement.

Conclusion

en électrotechnique, le phénomène d'auto-induction se manifeste à la fermeture du circuit (le courant électrique augmente progressivement) et à l'ouverture du circuit (le courant électrique ne disparaît pas immédiatement).

De quoi dépend l'EMF d'auto-induction?

E-mail courant crée son propre champ magnétique. Le flux magnétique à travers le circuit est proportionnel à l'induction du champ magnétique (Ф ~ B), l'induction est proportionnelle à l'intensité du courant dans le conducteur
(B ~ I), donc le flux magnétique est proportionnel à l'intensité du courant (Ф ~ I).
L'EMF d'auto-induction dépend du taux de changement de la force actuelle dans l'e-mail. circuits, à partir des propriétés du conducteur
(taille et forme) et sur la perméabilité magnétique relative du milieu dans lequel se trouve le conducteur.
Une grandeur physique montrant la dépendance de l'EMF d'auto-induction à la taille et à la forme du conducteur et à l'environnement dans lequel se trouve le conducteur est appelée coefficient d'auto-induction ou inductance.

Inductance - physique. une valeur numériquement égale à la FEM d'auto-induction qui se produit dans le circuit lorsque l'intensité du courant change de 1 ampère en 1 seconde.
De plus, l'inductance peut être calculée par la formule :

où F est le flux magnétique à travers le circuit, I est l'intensité du courant dans le circuit.

Unités d'inductance dans le système SI :

L'inductance d'une bobine dépend de :
le nombre de spires, la taille et la forme de la bobine, et la perméabilité magnétique relative du milieu
(noyau éventuel).

La FEM d'auto-induction empêche l'augmentation de l'intensité du courant lorsque le circuit est allumé et la diminution de l'intensité du courant lorsque le circuit est ouvert.

Autour d'un conducteur avec du courant, il y a un champ magnétique qui a de l'énergie.
D'où est ce que ça vient? Source de courant incluse dans el. chaîne, a une réserve d'énergie.
Au moment de la fermeture de l'e-mail. Dans le circuit, la source de courant dépense une partie de son énergie pour vaincre l'action de la FEM émergente d'auto-induction. Cette partie de l'énergie, appelée l'énergie propre du courant, va à la formation d'un champ magnétique.

L'énergie du champ magnétique est propre énergie actuelle.
L'énergie propre du courant est numériquement égale au travail que la source de courant doit faire pour surmonter l'EMF d'auto-induction afin de créer un courant dans le circuit.

L'énergie du champ magnétique créé par le courant est directement proportionnelle au carré de l'intensité du courant.
Où l'énergie du champ magnétique disparaît-elle après l'arrêt du courant ? - se distingue (lorsqu'un circuit avec un courant suffisamment important est ouvert, une étincelle ou un arc peut se produire)

QUESTIONS POUR LE TRAVAIL DE VÉRIFICATION
sur le thème "Induction électromagnétique"

1. Citez 6 façons d'obtenir un courant d'induction.
2. Le phénomène d'induction électromagnétique (définition).
3. La règle de Lenz.
4. Flux magnétique (définition, dessin, formule, quantités entrantes, leurs unités de mesure).
5. Loi de l'induction électromagnétique (définition, formule).
6. Propriétés du champ électrique vortex.
7. FEM d'induction d'un conducteur se déplaçant dans un champ magnétique uniforme (raison de l'apparition, dessin, formule, valeurs d'entrée, leurs unités de mesure).
7. Auto-induction (brève manifestation en génie électrique, définition).
8. CEM d'auto-induction (son action et sa formule).
9. Inductance (définition, formules, unités de mesure).
10. L'énergie du champ magnétique du courant (la formule d'où apparaît l'énergie du champ m. du courant, où elle disparaît lorsque le courant s'arrête).

Un courant électrique traversant un conducteur crée un champ magnétique autour de lui. Le flux magnétique Ф à travers le circuit à partir de ce conducteur est proportionnel au module d'induction B du champ magnétique à l'intérieur du circuit, et l'induction du champ magnétique, à son tour, est proportionnelle à l'intensité du courant dans le conducteur. Par conséquent, le flux magnétique à travers le circuit est directement proportionnel à l'intensité du courant dans le circuit :

Le coefficient de proportionnalité entre l'intensité du courant I dans le circuit et le flux magnétique F créé par ce courant est appelé inductance. L'inductance dépend de la taille et de la forme du conducteur, de Propriétés magnétiques l'environnement dans lequel se trouve le conducteur.

Unité d'inductance.

par unité d'inductance dans système international Henry accepté Cette unité est déterminée selon la formule (55.1) :

L'inductance du circuit est égale si, avec un courant continu de 1 A, le flux magnétique à travers le circuit est

Auto-induction.

Lorsque l'intensité du courant dans la bobine change, le flux magnétique créé par ce courant change. Une modification du flux magnétique pénétrant dans la bobine devrait provoquer l'apparition d'une fem d'induction dans la bobine. Le phénomène de l'apparition de l'induction des champs électromagnétiques dans

circuit électrique à la suite d'une modification de l'intensité du courant dans ce circuit est appelé auto-induction.

Conformément à la règle de Lenz, la FEM d'auto-induction empêche l'augmentation de l'intensité du courant lorsque le circuit est allumé et la diminution de l'intensité du courant lorsque le circuit est éteint.

Le phénomène d'auto-induction peut être observé en assemblant un circuit électrique à partir d'une bobine à grande inductance, d'une résistance, de deux lampes à incandescence identiques et d'une source de courant (Fig. 197). La résistance doit avoir le même résistance électrique ainsi que du fil de bobine. L'expérience montre que lorsque le circuit est fermé, une lampe électrique connectée en série avec une bobine s'allume un peu plus tard qu'une lampe connectée en série avec une résistance. L'augmentation du courant dans le circuit de la bobine lors de la fermeture est empêchée par la FEM d'auto-induction, qui se produit avec une augmentation du flux magnétique dans la bobine. Lorsque la source d'alimentation est éteinte, les deux témoins clignotent. Dans ce cas, le courant dans le circuit est supporté par la FEM d'auto-induction, qui se produit lorsque le flux magnétique dans la bobine diminue.

La FEM d'auto-induction apparaissant dans une bobine avec une inductance selon la loi de l'induction électromagnétique est égale à

L'EMF de l'auto-induction est directement proportionnelle à l'inductance de la bobine et au taux de variation de l'intensité du courant dans la bobine.

En utilisant l'expression (55.3), nous pouvons donner la deuxième définition de l'unité d'inductance : un élément d'un circuit électrique a une inductance en si, avec une variation uniforme de l'intensité du courant dans le circuit de 1 A pendant 1 s, une FEM de une auto-induction de 1 V s'y produit.

L'énergie du champ magnétique.

Lorsque l'inducteur est déconnecté de la source de courant, une lampe à incandescence connectée en parallèle avec la bobine donne un bref flash. Le courant dans le circuit apparaît sous l'action de l'auto-induction EMF. La source d'énergie dégagée dans ce cas dans le circuit électrique est le champ magnétique de la bobine.

L'énergie du champ magnétique d'un inducteur peut être calculée de la manière suivante. Pour simplifier le calcul, considérons le cas où, après la déconnexion de la bobine de la source, le courant dans le circuit diminue avec le temps selon une loi linéaire. Dans ce cas, la FEM d'auto-induction a une valeur constante égale à