Definicija EDS samoindukcije. Što je EMF samoindukcije

Izum se odnosi na elektrotehniku, posebno na konstrukcije indukcijskih strujnih generatora, a može se koristiti u elektromagnetskim instalacijama i električnim strojevima, kao što su motori, generatori, transformatori, posebno kao pojačani transformator. Tehnički rezultat sastoji se u povećanju emf na izlazu korištenjem impulsnih napona na sekundarnom namotu i implementacijom sekundarnog namota koji bi omogućio izravno uklanjanje rezultirajućeg impulsnog napona iz generatora, a ujedno i ukupne snage primarnog namota. i sekundarni namoti. 6 w.p. f-ly, 2 ill.

Crteži prema RF patentu 2524387

Izum se odnosi na elektrotehniku, posebno na konstrukcije generatora impulsne indukcijske struje.

Svrha ovog izuma je korištenje generatora impulsa EMF samoindukcija za pružanje impulsnog napajanja za razne elektromagnetske instalacije i električne strojeve, što vam omogućuje značajno proširenje arsenala impulsnih izvora energije. Poznato stanje tehnike "Indukcijski sinkroni generator", prijava RU 9811934 7, publ. 09/10/2000, IPC H02K 21/14, korištenjem struja namota statora, na čijoj armaturi pulsiraju struje, i induktora (rotora), izrađenog zaštićenom od magnetsko polje struje namota armature statora. Omogućuje proširenje načina rada generatora. Međutim, generator sadrži rotirajuće dijelove, pa stoga ima sve nedostatke takvih generatora, tj. problemi povezani s prebacivanjem električne energije nisu riješeni. U predloženom dizajnu nemoguće je dobiti potreban visoki napon.

Poznat po Generatoru električna energija", prijava RU 9402533 5, publ. 06/10/1996, IPC H02K 19/16, koji sadrži kompozitne prstenaste namote s jezgrom, indukcijsku zavojnicu i uzbudni namot. Omogućuje vam povećanje performansi generatora električne energije, smanjenje induktivnog otpora namota statora, smanjenje troškova mehanički rad pri pretvaranju mehaničke energije u električnu i povećanje učinkovitosti. Međutim, generator, zbog značajki dizajna, ne dopušta korištenje EMF-a samoindukcije. Generator sadrži rotirajuće dijelove, pa stoga ima sve nedostatke takvih generatora, tj. problemi povezani s prebacivanjem električne energije nisu riješeni.

Znan korisni model"Kombinirani elektromagnetski namot", patent RU 96443, publ. 27.07.2010., IPC H01F 5/00, u kojem se nalaze dva ili više vodiča s vodovima, a vodiči su odvojeni dielektrikom. Omogućuje proširenje načina rada. Međutim, oba vodiča se koriste kao primarni namot, nema visokonaponskog sekundarnog namota, što ne dopušta korištenje namota u visokonaponskim transformatorima, a također ne osigurava uklanjanje i korištenje indukcijske EMF iz sekundarnog namota.

Najbliža primjena izuma je "Induktivno-statička metoda za generiranje električne energije i uređaj za njezinu provedbu", RU 2004124018, publ. 27.01.2006., IPC H01F 1/00, prema kojem postoje primarni i sekundarni namoti koji tvore induktor s prijelazom slobodne magnetske energije u induktivno ovisno stanje, a EMF indukcije je induciran i gustoća magnetskog toka dobiva se proporcionalno povećanju električna energija. Omogućuje korištenje sekundarnog namota s induktivitetom manjim za količinu zbijanja magnetskog toka, čime se postiže proporcionalno zbijanje i povećanje električne snage generatora. Metoda koristi indukcijsku i, istovremeno, statičku metode generiranja. Međutim, nije predložen dizajn sekundarnog namota generatora koji omogućuje izravno uklanjanje nastalog impulsnog napona i EMF struje samoindukcije iz generatora.

Također, najbliže rješenje je klasično kružni dijagram za demonstracijske pokuse elektromagnetska indukcija kada je strujni krug otvoren. Ovaj sklop (uređaj) je funkcionalno samoindukcijski generator EMF impulsa. U vezi s navedenim, kao prototip prihvaćamo instalaciju prikazanu na crtežu - slika 424, str. 231, udžbenik: Tečaj fizike, drugi dio, ur. "Nauka", Moskva 1970 Autori: L.S. Ždanov, V.A. Maranjana.

Međutim, u klasičnoj shemi, jezgra od električni čelik je strukturno nesposoban istovremeno obavljati dvije funkcije u uređaju: električno vodljivi namot i klasični, kao na slici 424 prototip, magnetski krug, tj. jezgru (M) indukcijske zavojnice. Prototip ne dopušta izravno uklanjanje i korištenje samoindukcijske EMF koja se javlja u jezgri klasične indukcijske zavojnice.

Cilj predloženog izuma je korištenje impulsnih napona i izvedba dizajna sekundarnog namota generatora, koji bi omogućio izravno uklanjanje nastalog impulsnog napona iz generatora.

Tehnički rezultat koji daje predloženo tehničko rješenje je značajno proširenje arsenala sredstava za pulsnu proizvodnju i pretvorbu električne energije. Zatraženo tehnički rezultat osigurano zbog činjenice da je samoindukcijski EMF impulsni generator strukturno projektiran u obliku primarnih i sekundarnih namota jednofaznog pojačanog transformatora u standardu tehnička izvedba(uzimajući u obzir činjenicu da je sekundarni namot funkcionalno i električni vodič i magnetski krug, predlaže se da se predstavljeni dizajn smatra najjednostavnijim indukcijskim svitkom s jezgrom dizajniranom u obliku spiralne zavojnice s mogućnošću uklanjanja samoindukcijski EMF iz njega) i opremljeni su s dva ili više vodiča, koji su odvojeni dielektrikom i svaki vodič ima stezaljke. Generator se razlikuje po tome što je primarni namot (vodič) niskog napona izrađen od spiralne trake i ima najmanje 2 zavoja čvrsto namotana ili s malim razmakom, zavoj do zavoja, traka za namotavanje je izrađena širine od 120 do 200 mm i debljine od 1 do 2 mm; sekundarni namot (vodič) visokog napona je također izrađen od spiralne trake, traka za namotaje je izrađena od elektro čelika obloženog električnom izolacijom i ima najmanje 100 zavoja namotanih čvrsto ili s malim razmakom, zavoj do zavoja, traka je izrađena širine od 120 do 200 mm i debljine ne više od 0,1 mm. Primarni namot je električno povezan s niskonaponskom baterijom za pohranu preko sklopke kako bi se formirao zatvoreni električni krug, gdje je sekundarni namot i električno vodljivi namot i magnetski krug. U ovom slučaju, zavoji primarnog namota smješteni su izvan zavoja sekundarnog namota na način da oba namota tvore pojačani transformator, u kojem je sekundarni namot indukcijska zavojnica visokonaponskog transformatora, koji osigurava električnu energiju. vodljivost zbog električne čelične trake izolirane vanjskim slojem izolacije i istovremeno obavlja funkciju jezgre za primarni namot, EMF se uklanja pomoću vodiča koji su električno spojeni na krajeve trake sekundarnog namota, a dobiva se zbog periodičnog rada prekidača ključa, a zbog učestalosti rada prekidača, izračunati impulsni napon i struja koji nastaju u sekundarnom namotu daju se formulom

gdje je - gdje je L induktivnost kruga ili koeficijent proporcionalnosti između brzine promjene jakosti struje u krugu i rezultirajućeg EMF-a samoindukcije,

- brzina promjene jakosti struje u električnom krugu

U pojedinim slučajevima, primarni namot može biti izrađen od bakrenog ili aluminijskog vodiča, može imati 3 zavoja ili više, broj zavoja je ograničen omjerom transformatora: omjerom broja zavoja sekundarnog namota i brojem zavoja primarnog namota, koji određuje omjer transformacije, t.j. koliko je napon u sekundarnom namotu veći nego u primarnom. Na primjer, akumulatorska baterija niski napon može se ocijeniti na 12-24 volta i to je izvor istosmjerna struja. Konkretno, periodični rad prekidača provodi se industrijskom frekvencijom izmjenične struje od 50 Hz. U ovom slučaju frekvencije mogu biti bilo koje tehnički moguće za implementaciju, ali je bolje 50 Hz, jer ih je lakše pretvoriti ili potrošiti korištenjem dostupnih standardnih pretvarača ili električnih uređaja. Izračunati EMF samoindukcije u sekundarnom namotu osiguran je, posebice, geometrijom kruga i magnetskim svojstvima jezgre za primarni namot. Tako se može izraditi s konturnim oblikom, koji se izrađuje okruglo promjera 150 mm ili više, što ovisi o omjeru transformacije, koji određuje promjer sekundarnog namota, ovisno o debljini upotrijebljenog električnog čelika, ili okruglog spiralnog oblika. Budući da je sekundarni namot visokonaponski namot i izrađen je od električnog čelika, to znači da su njegova magnetska svojstva određena samim materijalom (tj. stvarna magnetska svojstva električnog čelika).

Izum je u najopćenitijem obliku ilustriran crtežima. specifično oblikovati nije ograničen na izvedbe prikazane na crtežima.

Na slici 1 prikazan je raspored primarnog i sekundarnog namota i baterije s prekidačem ključa.

Slika 2 pokazuje odjeljak A-A duž spojenih sekundarnih i primarnih namota.

Ovo tehničko rješenje je ilustrirano crtežom koji ne pokriva sve moguće mogućnosti izvedbe prikazanog spojnog dijagrama.

Uređaj EMF impulsnog generatora samoindukcije prikazan je na slici 1 i slici 2 (u presjeku), a ovaj uređaj je konstrukcijski izveden u obliku jednofaznog pojačanog transformatora (a ujedno je i strukturno najjednostavniji indukcijski transformator). zavojnica), koja se sastoji od primarnog (1) spiralnog namota trake (bakreni ili aluminijski vodič), 2-3 zavoja debljine 1-2 mm, širine 120 mm, spojenog na niskonaponsku bateriju (2) 12-24 V - a izvor istosmjerne struje kroz prekidač prekidača (3), tvoreći zatvoreni električni krug.

Sekundarni visokonaponski spiralno-trakasti namot (4) od elektro čelika obložen električnom izolacijom ima broj zavoja od 100 ili više, debljina trake je 0,1 mm, širina 120 mm.

Sekundarni namot (4) od električnog čelika istovremeno obavlja dvije funkcije u konstrukciji: električno vodljivi namot i magnetski krug.

Kao električni vodič, sekundarni namot (4) je visokonaponski indukcijski svitak pojačanog transformatora.

Kao magnetski krug, sekundarni namot (4) je jezgra za primarni namot (2) klasične indukcijske zavojnice.

Primarni (1) i sekundarni (4) namoti jednofaznog pojačanog transformatora i opremljeni su s dva ili više vodiča (5), vodiči sekundarnog namota imaju terminal (6) - t.j. EMF se uklanja pomoću vodiča (5, 6) električno spojenih na krajeve trake sekundarnog namota, a dobiva se periodičnim radom prekidača (3). Štoviše, struje koje nastaju u sekundarnom namotu izračunavaju se po formuli

gdje je L induktivitet kruga ili koeficijent proporcionalnosti između brzine promjene jakosti struje u krugu primarnog namota (1) i rezultirajućeg EMF-a samoindukcije u sekundarnom namotu (2),

- brzina promjene jakosti struje u električnom krugu primarnog namota (1) zbog prekidača (3).

Periodični rad prekidača (3) izvodi se industrijskom frekvencijom izmjenične struje od 50 Hz. Izračunati EMF samoindukcije u sekundarnom namotu (4) osiguran je geometrijom kruga sekundarnog namota (4) i magnetskim svojstvima jezgre (4) za primarni namot (1).

Oblik kruga dobiven primarnim (1) i sekundarnim (4) namotima, u predstavljenoj verziji, izrađen je s okruglim promjerom od 150 mm ili više.

Uređaj radi na sljedeći način.

Kada ključ (3) zatvori električni krug primarnog namota (1), nastaje magnetsko polje čija je energija pohranjena u magnetskom polju sekundarnog namota (4).

Otvaranjem ključa (3) kruga primarnog namota (1) stvara se opadajuća struja, koja, prema Lenzovom pravilu, teži održavanju EMF inducirane indukcije sekundarnog namota (4).

Kao rezultat toga, energija pohranjena u magnetskom polju sekundarnog namota (4) pretvara se u dodatnu energiju samoindukcijske struje primarnog namota (1), koja napaja električni krug sekundarnog namota (4).

Ovisno o količini magnetske energije pohranjene u krugu sekundarnog namota (4), snaga samoindukcijske struje može biti različita i određena je dobro poznatom formulom:

Dakle, ovim izumom postiže se tehnički rezultat, koji se sastoji u činjenici da dizajn, materijal i dvostruka funkcionalnost sekundarnog namota uređaja omogućuju uklanjanje i učinkovito korištenje rezultirajućeg EMF-a samoindukcije.

Industrijska primjenjivost predloženog tehničko rješenje potvrđeno Opća pravila fizika. Dakle, učinak samoindukcije opisan je u udžbeniku (L.S. Zhdanov, V.A. Marandzhyan, tečaj fizike za prosječne posebne ustanove, 2. dio električna energija, ur. Treće, stereotipno, glavno izdanje fizikalne i matematičke literature, M., 1970., str. 231,232,233). Samoindukcija nastaje kada se krug otvori, izravno je proporcionalna brzini promjene jakosti struje u električnom krugu. U tradicionalnim strujnim krugovima, fenomen samoindukcije uvijek je popraćen pojavom iskre koja se javlja na mjestu prekida strujnog kruga. Budući da u predloženom dizajnu nema prekida u električnom krugu u sekundarnom namotu (4) zbog njegove izvedbe, ovisno o količini magnetske energije pohranjene u ovom krugu, struja prekida ne iskri, već prelazi u generiranu snagu. . Dakle, u konstrukciji sekundarnog namota (4), kada se istosmjerni krug u primarnom namotu (1) otvori, energija pohranjena u magnetskom polju ovog kruga pretvara se u energiju samoindukcijske struje u krug sekundarnog namota (4).

Budući da je elektromotorna sila (EMS) veličina jednaka radu vanjske sile, u našem slučaju, to je promjenjivo magnetsko polje primarne zavojnice (1), koja se odnosi na jedinicu pozitivnog naboja, to je EMF koji djeluje u krugu ili u njegovom dijelu, u našem slučaju, to je sekundarni namota (4). Vanjske sile mogu se okarakterizirati radom koji obavljaju na nabojima koji se kreću duž lanca, a dimenzija EMF-a poklapa se s dimenzijom potencijala i mjeri se u istim jedinicama. Stoga se vektorska veličina E naziva i jakost polja vanjskih sila. Polje vanjskih sila u našem slučaju nastaje zbog izmjeničnog magnetskog polja u primarnom namotu (1). Dakle, EMF koji djeluje u zatvorenom krugu može se definirati kao kruženje vektora jakosti polja vanjskih sila, t.j. vanjske sile koje nastaju u primarnom namotu (1) zbog prekida električno polje prekidač za ključeve (3). Ovo pravilo osigurava pojavu indukcijske EMF u sekundarnom namotu (4). Ovaj fizički fenomen opisan je u udžbeniku (I.V. Savelyev, Tečaj fizike, svezak 2, elektricitet, str. 84,85, ur. Drugi stereotip, ur. Znanost, glavno izdanje fizikalne i matematičke literature, M., 1966.) .

Osim vanjskih sila, na naboj utječu i sile elektrostatičkog polja koje nastaju izravno u sekundarnoj zavojnici (4).

Uređaj također koristi fenomen elektromagnetske indukcije opisan u (R.A. Mustafaev, V.G. Krivtsov, udžbenik, fizika, kako bi pomogao kandidatima za sveučilište, ur. M., postdiplomske studije, 1989).

Dakle, dizajn generatora korištenog u predloženom izumu kao uređaja omogućuje učinkovito generiranje, uklanjanje i korištenje EMF-a samoindukcije. Tako se uređaj može napraviti industrijski način i biti predstavljen kao obećavajući učinkovit generator samoindukcijskih EMF impulsa, koji omogućuje proširenje arsenala tehnička sredstva za stvaranje impulsa i pretvorbu električne energije.

ZAHTJEV

1. Impulsni samoindukcijski emf generator, projektiran kao jednofazni pojačani transformator, koji se sastoji od primarnog i sekundarnog namota i opremljen s dva ili više vodiča koji su odvojeni dielektrikom, a vodič ima vodove, naznačen time da niskonaponski primarni namot izrađen je od spiralne trake i ima najmanje dva zavoja namotana čvrsto ili na maloj udaljenosti jedan od drugog, traka za namotaje izrađena je širine 120-200 mm i debljine 1-2 mm; sekundarni visokonaponski namot također je izrađen od spiralne trake, traka za namotavanje je izrađena od električnog čelika obloženog električnom izolacijom, ima najmanje 100 zavoja namotanih čvrsto ili na maloj udaljenosti jedan od drugog, traka je izrađena širine 120-200 mm i debljine ne više od 0, 1 mm, primarni namot je električno spojen na niskonaponsku bateriju preko prekidača kako bi se formirao zatvoreni električni krug, a sekundarni namot je i električno vodljivi namot i magnetski krug, dok je zavoji primarnog namota smješteni su izvan zavoja sekundarnog namota na način da oba namota tvore pojačani transformator, u kojem je sekundarni namot indukcijska zavojnica pojačanog transformatora, koji osigurava električnu vodljivost zbog električna čelična traka izolirana vanjskim slojem izolacije, a ujedno djeluje i kao jezgra za primarni namot, emf se uklanja pomoću vodiča , električni spojeni na krajeve trake sekundarnog namota, a dobivaju se zbog periodičnog rada prekidača ključa.

2. Impulsni generator emf samoindukcije prema zahtjevu 1, naznačen time, da je primarni namot izrađen od bakrenog ili aluminijskog vodiča.

3. Samoindukcija emf generatora impulsa prema zahtjevu 1, naznačena time, da primarni namot ima tri zavoja.

4. Impulsni generator emf samoindukcije prema zahtjevu 1, naznačen time, da je niskonaponska baterija dizajnirana za 12-24 volta i da je izvor istosmjerne struje.

5. Samoindukcija emf generatora impulsa prema zahtjevu 1, naznačena time, da se periodični rad prekidača izvodi s industrijskom frekvencijom izmjenične struje 50 Hz.

6. Samoindukcijski generator impulsa prema zahtjevu 1, naznačen time, da je izračunata emf samoindukcije osigurana geometrijom kruga i magnetskim svojstvima jezgre za primarni namot.

7. Samoindukcija emf generatora impulsa prema zahtjevu 1, naznačena time, da je oblik kruga napravljen okruglog promjera od 150 mm ili više.

Elektromagnetska indukcija - stvaranje električnih struja magnetskim poljima koja se mijenjaju tijekom vremena. Otkriće ovog fenomena od strane Faradaya i Henryja unijelo je određenu simetriju u svijet elektromagnetizma. Maxwell je u jednoj teoriji uspio prikupiti znanje o elektricitetu i magnetizmu. Njegovo istraživanje je predvidjelo postojanje Elektromagnetski valovi prije eksperimentalnih promatranja. Hertz je dokazao njihovo postojanje i otvorio eru telekomunikacija čovječanstvu.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/1-14-210x140..jpg 614w

Faradayevi eksperimenti

Faradayevi i Lenzovi zakoni

Električne struje stvaraju magnetske efekte. Je li moguće da magnetsko polje generira električno? Faraday je otkrio da željeni učinci nastaju zbog promjena u magnetskom polju tijekom vremena.

Kada vodič prelazi izmjenični magnetski tok, u njemu se inducira elektromotorna sila koja uzrokuje električnu struju. Sustav koji stvara struju može biti trajni magnet ili elektromagneta.

Pojavom elektromagnetske indukcije upravljaju dva zakona: Faradayev i Lenzov.

Lenzov zakon omogućuje vam da okarakterizirate elektromotornu silu s obzirom na njezin smjer.

Važno! Smjer induciranog emf-a je takav da se struja koju uzrokuje nastoji suprotstaviti uzroku koji je stvara.

Faraday je primijetio da se intenzitet inducirane struje povećava kada se broj linija sile koje prelaze krug mijenja brže. Drugim riječima, EMF elektromagnetske indukcije izravno ovisi o brzini kretanja magnetski tok.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-10-768x454..jpg 960w

EMF indukcija

Formula indukcijske emf definira se kao:

E \u003d - dF / dt.

Znak "-" pokazuje kako je polaritet induciranog emf povezan sa predznakom toka i promjenjivom brzinom.

Dobivena je opća formulacija zakona elektromagnetske indukcije iz koje se mogu izvesti izrazi za pojedine slučajeve.

Kretanje žice u magnetskom polju

Kada se žica duljine l kreće u magnetskom polju s indukcijom B, unutar nje će se inducirati EMF, proporcionalan njezinoj linearnoj brzini v. Za izračunavanje EMF-a koristi se formula:

u slučaju kretanja vodiča okomito na smjer magnetskog polja:

E \u003d - B x l x v;

u slučaju kretanja pod drugim kutom α:

E \u003d - B x l x v x sin α.

Inducirana emf i struja bit će usmjereni u smjeru koji pronađemo pomoću pravila desna ruka: Postavljanjem ruke okomito na linije magnetskog polja i usmjeravanjem palca u smjeru kretanja vodiča, možete saznati smjer EMF-a pomoću preostala četiri ispravljena prsta.

Jpg?x15027" alt="(!LANG:Pomaknite žicu u MP" width="600" height="429">!}

Pomicanje žice u MP

Rotirajući svitak

Rad generatora električne energije temelji se na rotaciji kruga u MP koji ima N zavoja.

EMF se inducira u električnom krugu kad god ga magnetski tok prijeđe, u skladu s definicijom magnetskog toka F = B x S x cos α (magnetska indukcija pomnožena s površinom kroz koju prolazi MP i kosinusom kut kojeg čine vektor B i okomita linija na ravninu S).

Iz formule proizlazi da je F podložan promjenama u sljedećim slučajevima:

mijenja se intenzitet MF - vektor B;
područje ograničeno konturom varira;
orijentacija između njih, zadana kutom, se mijenja.

U prvim Faradayevim pokusima inducirane struje dobivene su promjenom magnetskog polja B. Međutim, moguće je inducirati EMF bez pomicanja magneta ili promjene struje, već jednostavno rotacijom zavojnice oko svoje osi u magnetskom polju. U tom slučaju se magnetski tok mijenja zbog promjene kuta α. Zavojnica, tijekom rotacije, prelazi linije MP, nastaje emf.

Ako se zavojnica ravnomjerno okreće, ova periodična promjena rezultira periodičnom promjenom magnetskog toka. Ili broj MF linija sile prijeđenih svake sekunde uzima jednake vrijednosti s jednakim vremenskim intervalima.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/4-10-768x536..jpg 900w

Rotacija konture u MP

Važno! Inducirana emf mijenja se s orijentacijom tijekom vremena iz pozitivne u negativnu i obrnuto. Grafički prikaz EMF-a je sinusna linija.

Za formulu za EMF elektromagnetske indukcije koristi se izraz:

E \u003d B x ω x S x N x sin ωt, gdje je:

S je područje ograničeno jednim okretom ili okvirom;
N je broj zavoja;
ω je kutna brzina kojom se zavojnica rotira;
B – MF indukcija;
kut α = ωt.

U praksi, u alternatorima, zavojnica često ostaje nepomična (stator), a elektromagnet se okreće oko nje (rotor).

EMF samoindukcija

Prilikom prolaska kroz zavojnicu naizmjenična struja, stvara promjenjivo magnetsko polje koje ima promjenjivi magnetski tok koji inducira EMF. Taj se učinak naziva samoindukcija.

Budući da je MP proporcionalan intenzitetu struje, tada:

gdje je L induktivitet (H), određen geometrijskim veličinama: brojem zavoja po jedinici duljine i dimenzijama njihovog poprečnog presjeka.

Za indukcijsku emf, formula ima oblik:

E \u003d - L x dI / dt.

Međusobna indukcija

Ako su dvije zavojnice smještene jedna do druge, tada se u njima inducira EMF međusobne indukcije, ovisno o geometriji oba kruga i njihovoj orijentaciji jedan prema drugom. Kada se razdvajanje krugova povećava, međusobna induktivnost se smanjuje, jer se smanjuje magnetski tok koji ih povezuje.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/5-5.jpg 680w

Međusobna indukcija

Neka budu dvije zavojnice. Kroz žicu jedne zavojnice s N1 zavojima teče struja I1, stvarajući MF koji prolazi kroz zavojnicu s N2 zavojima. Zatim:

Međusobna induktivnost druge zavojnice u odnosu na prvu:

M21 = (N2 x F21)/I1;

Magnetski tok:

F21 = (M21/N2) x I1;

Pronađite inducirani emf:

E2 = - N2 x dF21/dt = - M21x dI1/dt;

EMF se inducira identično u prvoj zavojnici:

E1 = - M12 x dI2/dt;

Važno! Elektromotorna sila uzrokovana međusobnom induktivnošću u jednoj zavojnici uvijek je proporcionalna promjeni električne struje u drugoj.

Međusobna induktivnost se može smatrati jednakom:

M12 = M21 = M.

Prema tome, E1 = - M x dI2/dt i E2 = M x dI1/dt.

M = K √ (L1 x L2),

gdje je K koeficijent sprege između dva induktiviteta.

Fenomen međusobne induktivnosti koristi se u transformatorima - električnim uređajima koji vam omogućuju promjenu vrijednosti napona izmjenične električne struje. Uređaj se sastoji od dvije zavojnice namotane oko jedne jezgre. Struja prisutna u prvom stvara promjenjivo magnetsko polje u magnetskom krugu i električnu struju u drugoj zavojnici. Ako je broj zavoja prvog namota manji od drugog, napon se povećava i obrnuto.

Taj se fenomen naziva samoindukcija. (Koncept je povezan s konceptom međusobne indukcije, što je takoreći poseban slučaj).

Smjer EMF-a samoindukcije uvijek se pokaže takvim da kada se struja u strujnom krugu poveća, EMF samoindukcije sprječava to povećanje (usmjereno protiv struje), a kada se struja smanjuje, smanjuje se (co -usmjereno strujom). S ovim svojstvom, EMF samoindukcije je sličan sili inercije.

Vrijednost EMF-a samoindukcije proporcionalna je brzini promjene struje:

Faktor proporcionalnosti naziva se koeficijent samoindukcije ili induktivnost krug (zavojnica).

Samoindukcija i sinusna struja

U slučaju sinusoidalne ovisnosti struje koja teče kroz zavojnicu o vremenu, EMF samoindukcije u zavojnici zaostaje za faznom strujom za (tj. za 90 °), a amplituda tog EMF-a proporcionalna je amplituda, frekvencija i induktivnost struje (). Uostalom, brzina promjene funkcije je njezin prvi izvod, i .

Izračunati manje ili više složene sklopove koji sadrže induktivne elemente, tj. zavoje, zavojnice itd. uređaja u kojima se opaža samoindukcija, (posebno potpuno linearni, odnosno koji ne sadrže nelinearne elemente) u slučaju sinusoidnih struja i napona, koristi se metoda kompleksnih impedancija ili, u više jednostavnim slučajevima, manje moćna, ali više vizualna verzija je metoda vektorskih dijagrama.

Imajte na umu da je sve opisano primjenjivo ne samo izravno na sinusoidne struje i napone, već i praktički na proizvoljne, budući da se potonji gotovo uvijek mogu proširiti u niz ili Fourierov integral i tako svesti na sinusne.

U manje-više izravnoj vezi s tim može se spomenuti primjena fenomena samoindukcije (i, sukladno tome, induktora) u raznim oscilatorni krugovi, filteri, linije odgode i drugi razni sklopovi elektronike i elektrotehnike.

Samoindukcija i strujni udar

Zbog fenomena samoindukcije u električnom krugu s EMF izvorom, kada je krug zatvoren, struja se ne uspostavlja odmah, već nakon nekog vremena. Slični procesi se događaju i kada se krug otvori, dok (uz naglo otvaranje) vrijednost emf samoindukcije u ovom trenutku može znatno premašiti emf izvora.

Najčešće u uobicajen život koristi se u zavojnicama za paljenje automobila. Tipični napon paljenja pri naponu baterije od 12 V je 7-25 kV. Međutim, višak EMF-a u izlaznom krugu nad EMF-om baterije ovdje je posljedica ne samo oštrog prekida struje, već i omjera transformacije, budući da se najčešće ne koristi jednostavna induktorska zavojnica , ali zavojnica transformatora, čiji sekundarni namot, u pravilu, ima mnogo puta velika količina zavoja (odnosno, u većini slučajeva krug je nešto složeniji od onog čiji bi se rad u potpunosti objasnio samoindukcijom; međutim, fizika njegova rada u ovoj verziji djelomično se podudara s fizikom rada kruga s jednostavnom zavojnicom).

Ovaj fenomen se također primjenjuje na paljenje fluorescentne svjetiljke u standardu tradicionalni uzorak(ovdje pričamo konkretno o strujnom krugu s jednostavnim induktorom – prigušnica).

Osim toga, uvijek se mora uzeti u obzir pri otvaranju kontakata, ako struja teče kroz opterećenje s primjetnom induktivnošću: rezultirajući skok EMF-a može dovesti do propadanja međukontaktnog razmaka i/ili drugih neželjenih učinaka, za suzbijanje što je u ovom slučaju u pravilu potrebno poduzeti niz posebnih mjera.

Bilješke

Linkovi

O samoindukciji i međusobnoj indukciji iz "Škole za električara"

Zaklada Wikimedia. 2010 .

Bourdon, Robert Gregory
Juan Amar

Pogledajte što je "Samoindukcija" u drugim rječnicima:

samoindukcija- samoindukcija ... Pravopisni rječnik

SAMOINDUKCIJA- pojava indukcijske emf u vodljivom krugu kada se u njemu promijeni jakost struje; posebni slučajevi elektromagnetske indukcije. Kada se struja u krugu promijeni, mijenja se i magnetski tok. indukcija kroz površinu omeđenu ovom konturom, što rezultira ... Fizička enciklopedija

SAMOINDUKCIJA- pobuđivanje elektromotorne sile indukcije (emf) u električnom krugu kada se električna struja u tom krugu promijeni; poseban slučaj elektromagnetska indukcija. Elektromotorna sila samoindukcije izravno je proporcionalna brzini promjene struje; ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

SAMOINDUKCIJA- SAMOINDUKCIJA, samoindukcija, za žene. (fizički). 1. samo jedinice Fenomen da kada se struja promijeni u vodiču, u njemu se pojavljuje elektromotorna sila koja sprječava tu promjenu. Samoindukcijska zavojnica. 2. Uređaj koji ima ... ... Rječnik Ushakov

SAMOINDUKCIJA- (Samoindukcija) 1. Uređaj s induktivnim otporom. 2. Fenomen koji se sastoji u tome da kada se električna struja promijeni u veličini i smjeru u vodiču, u njemu nastaje elektromotorna sila koja sprječava to ... ... Morski rječnik

SAMOINDUKCIJA- vođenje elektromotorne sile u žicama, kao i u namotima el. strojeve, transformatore, aparate i instrumente pri promjeni veličine ili smjera električne struje koja kroz njih teče. Trenutno. Struja koja teče kroz žice i namote stvara oko njih ... ... Tehnički željeznički rječnik

samoindukcija- elektromagnetska indukcija uzrokovana promjenom magnetskog toka u krugu, zbog električne struje u ovom krugu ... Izvor: ELEKTROTEHNIKA. POJMOVI I DEFINICIJE OSNOVNIH POJMOVA. GOST R 52002 2003 (odobreno ... ... Službena terminologija

samoindukcija- imenica, broj sinonima: 1 elektromotorna pobuda (1) Rječnik sinonima ASIS. V.N. Trishin. 2013 ... Rječnik sinonima

samoindukcija- Elektromagnetska indukcija, uzrokovana promjenom magnetskog toka koji je povezan sa strujnim krugom, zbog električne struje u ovom krugu. [GOST R 52002 2003] EN samoindukcijska elektromagnetska indukcija u strujnoj cijevi zbog varijacija… … Priručnik tehničkog prevoditelja

SAMOINDUKCIJA- poseban slučaj elektromagnetske indukcije (vidi (2)), koji se sastoji od pojave induciranog (induciranog) EMF-a u krugu i zbog promjena u vremenu magnetskog polja stvorenog promjenjivom strujom koja teče u istom krugu. . ... ... Velika politehnička enciklopedija

knjige

Set stolova. Fizika. Elektrodinamika (10 tablica), . Edukativni album od 10 listova. Struja, jačina struje. Otpornost. Ohmov zakon za dio strujnog kruga. Ovisnost otpora vodiča o temperaturi. Žičana veza. EMF. Ohmov zakon…

SAMOINDUKCIJA

Svaki vodič kroz koji teče električna energija. struja je u vlastitom magnetskom polju.

Pri promjeni jakosti struje u vodiču mijenja se m.polje, t.j. mijenja se magnetski tok koji stvara ova struja. Promjena magnetskog toka dovodi do pojave vrtloga el. polja i indukcijske emf pojavljuje se u krugu.

Taj se fenomen naziva samoindukcija.
Samoindukcija - fenomen pojave EMF indukcije u e-mailu. strujni krug kao rezultat promjene jakosti struje.
Rezultirajuća emf naziva se EMF samoindukcija

Zatvaranje strujnog kruga

Prilikom zatvaranja u el. struja se povećava u krugu, što uzrokuje povećanje magnetskog toka u zavojnici, nastaje vrtlog električni. polje usmjereno protiv struje, t.j. u zavojnici se javlja EMF samoindukcije, koji sprječava porast struje u krugu (vorteksno polje usporava elektrone).
Kao rezultat L1 svijetli kasnije, nego L2.

Otvoreni krug

Kada se električni krug otvori, struja se smanjuje, dolazi do smanjenja m.toka u zavojnici, pojavljuje se vrtložno električno polje, usmjereno poput struje (teže održavanju iste jakosti struje), t.j. U zavojnici se pojavljuje samoinduktivna emf koja održava struju u krugu.
Kao rezultat toga, L kada je isključen jako bljeska.

Zaključak

u elektrotehnici se fenomen samoindukcije očituje kada je strujni krug zatvoren (električna struja raste postupno) i kada se krug otvori (električna struja ne nestaje odmah).

O čemu ovisi EMF samoindukcije?

E-mail struja stvara svoje magnetsko polje. Magnetski tok kroz strujni krug proporcionalan je indukciji magnetskog polja (F ~ B), indukcija je proporcionalna jakosti struje u vodiču
(B ~ I), stoga je magnetski tok proporcionalan jakosti struje (F ~ I).
EMF samoindukcije ovisi o brzini promjene jačine struje u e-poruci. krugova, iz svojstava vodiča
(veličina i oblik) te o relativnoj magnetskoj permeabilnosti medija u kojem se vodič nalazi.
Fizička veličina koja pokazuje ovisnost EMF-a samoindukcije o veličini i obliku vodiča te o okolini u kojoj se vodič nalazi naziva se koeficijent samoindukcije ili induktivitet.

Induktivnost - fizička. vrijednost brojčano jednaka EMF-u samoindukcije koja se javlja u krugu kada se jačina struje promijeni za 1 amper u 1 sekundi.
Također, induktivnost se može izračunati po formuli:

gdje je F magnetski tok kroz strujni krug, I je jakost struje u krugu.

Jedinice induktivnosti u SI sustavu:

Induktivnost zavojnice ovisi o:
broj zavoja, veličina i oblik zavojnice te relativna magnetska propusnost medija
(moguća jezgra).

EMF samoindukcije sprječava povećanje jakosti struje pri uključivanju strujnog kruga i smanjenje jakosti struje kada je krug otvoren.

Oko vodiča sa strujom postoji magnetsko polje koje ima energiju.
odakle dolazi? Izvor struje uključen u el. lanac, ima zalihu energije.
U trenutku zatvaranja e-pošte. U strujnom krugu izvor struje troši dio svoje energije kako bi prevladao djelovanje EMF-a samoindukcije u nastajanju. Taj dio energije, koji se naziva vlastita energija struje, ide na stvaranje magnetskog polja.

Energija magnetskog polja je vlastitu trenutnu energiju.
Vlastita energija struje brojčano je jednaka radu koji izvor struje mora obaviti da prevlada EMF samoindukcije kako bi stvorio struju u krugu.

Energija magnetskog polja koju stvara struja izravno je proporcionalna kvadratu jakosti struje.
Gdje nestaje energija magnetskog polja nakon što struja prestane? - ističe (kada se otvori strujni krug s dovoljno velikom strujom, može doći do iskre ili luka)

PITANJA ZA RAD PROVJERE
na temu "Elektromagnetska indukcija"

1. Navedite 6 načina dobivanja indukcijske struje.
2. Fenomen elektromagnetske indukcije (definicija).
3. Lenzovo pravilo.
4. Magnetski tok (definicija, crtež, formula, ulazne veličine, njihove mjerne jedinice).
5. Zakon elektromagnetske indukcije (definicija, formula).
6. Svojstva vrtložnog električnog polja.
7. EMF indukcije vodiča koji se kreće u jednoličnom magnetskom polju (razlog izgleda, crtež, formula, ulazne vrijednosti, njihove mjerne jedinice).
7. Samoindukcija (kratka manifestacija u elektrotehnici, definicija).
8. EMF samoindukcije (njegovo djelovanje i formula).
9. Induktivitet (definicija, formule, mjerne jedinice).
10. Energija magnetskog polja struje (formula odakle dolazi energija m. polja struje, gdje nestaje kada struja stane).

Električna struja koja prolazi kroz vodič stvara magnetsko polje oko njega. Magnetski tok F kroz krug iz ovog vodiča proporcionalan je indukcijskom modulu B magnetskog polja unutar kruga, a indukcija magnetskog polja, zauzvrat, proporcionalna je jakosti struje u vodiču. Stoga je magnetski tok kroz krug izravno proporcionalan jakosti struje u krugu:

Koeficijent proporcionalnosti između jakosti struje I u krugu i magnetskog toka F koji stvara ova struja naziva se induktivitet. Induktivitet ovisi o veličini i obliku vodiča, na magnetska svojstva okolina u kojoj se dirigent nalazi.

Jedinica induktivnosti.

po jedinici induktiviteta u međunarodni sustav prihvaćena henry Ova jedinica se određuje na temelju formule (55.1):

Induktivnost kruga je jednaka ako je uz istosmjernu struju od 1 A magnetski tok kroz krug jednak

Samoindukcija.

Kada se promijeni jačina struje u zavojnici, mijenja se magnetski tok koji stvara ova struja. Promjena magnetskog toka koji prodire u zavojnicu trebala bi uzrokovati pojavu indukcijske emf u zavojnici. Fenomen pojave indukcije EMF u

električni krug kao rezultat promjene jakosti struje u ovom krugu naziva se samoindukcija.

U skladu s Lenzovim pravilom, EMF samoindukcije sprječava povećanje jakosti struje kada je krug uključen i smanjenje jakosti struje kada je krug isključen.

Fenomen samoindukcije može se promatrati sklapanjem električnog kruga od svitka velikog induktiviteta, otpornika, dvije identične žarulje sa žarnom niti i izvora struje (slika 197.). Otpornik mora imati isti električni otpor kao i žica zavojnice. Iskustvo pokazuje da kada je strujni krug zatvoren, električna svjetiljka spojena serijski sa zavojnicom svijetli nešto kasnije od žarulje spojene serijski s otpornikom. Povećanje struje u krugu zavojnice pri zatvaranju sprječava EMF samoindukcije koji nastaje povećanjem magnetskog toka u zavojnici. Kada je izvor napajanja isključen, obje lampice trepere. U ovom slučaju struju u krugu podržava EMF samoindukcije, koja se javlja kada se magnetski tok u zavojnici smanji.

EMF samoindukcije koja nastaje u zavojnici s induktivnošću prema zakonu elektromagnetske indukcije jednaka je

EMF samoindukcije izravno je proporcionalan induktivnosti zavojnice i brzini promjene jakosti struje u zavojnici.

Koristeći izraz (55.3), možemo dati drugu definiciju jedinice induktiviteta: element električnog kruga ima induktivnost u ako, uz jednoličnu promjenu jakosti struje u krugu za 1 A tijekom 1 s, EMF od u njemu dolazi do samoindukcije od 1 V.

Energija magnetskog polja.

Kada se induktor odvoji od izvora struje, žarulja sa žarnom niti spojena paralelno sa zavojnicom daje kratki bljesak. Struja u krugu nastaje pod djelovanjem EMF-a samoindukcije. Izvor energije koja se u ovom slučaju oslobađa u električnom krugu je magnetsko polje zavojnice.

Energija magnetskog polja induktora može se izračunati na sljedeći način. Da bismo pojednostavili izračun, razmotrimo slučaj kada se, nakon odspajanja zavojnice od izvora, struja u krugu smanjuje s vremenom prema linearnom zakonu. U ovom slučaju, EMF samoindukcije ima konstantnu vrijednost jednaku