Definicja samoindukcji EDS. Co to jest EMF samoindukcji?

Wynalazek dotyczy elektrotechniki, w szczególności konstrukcji generatorów prądu indukcyjnego i może być stosowany w instalacjach elektromagnetycznych i maszynach elektrycznych, takich jak silniki, generatory, transformatory, w szczególności jako transformator podwyższający napięcie. Efekt techniczny polega na zwiększeniu emf na wyjściu poprzez zastosowanie napięć impulsowych na uzwojeniu wtórnym i zaimplementowaniu konstrukcji uzwojenia wtórnego, która umożliwiłaby bezpośrednie usunięcie powstałego napięcia impulsowego z generatora, a jednocześnie całkowitej mocy uzwojenia pierwotnego. i uzwojenia wtórne. 6 w.p. mucha, 2 chore.

Rysunki do patentu RF 2524387

Wynalazek dotyczy elektrotechniki, w szczególności konstrukcji generatorów impulsowego prądu indukcyjnego.

Celem tego wynalazku jest zastosowanie generatora impulsów Samoindukcja EMF zapewnienie zasilania impulsowego dla różnych instalacji elektromagnetycznych i maszyn elektrycznych, co pozwala znacznie rozszerzyć arsenał impulsowych źródeł energii. Znany ze stanu techniki „indukcyjny generator synchroniczny”, zgłoszenie RU 9811934 7, publ. 09.10.2000, IPC H02K 21/14, wykorzystując prądy uzwojenia stojana, na którego tworniku pulsują prądy, oraz cewki indukcyjnej (wirnika), zabezpieczonej przed pole magnetyczne prądy uzwojenia twornika stojana. Pozwala rozszerzyć tryby pracy generatora. Jednak generator zawiera części wirujące, a zatem ma wszystkie wady takich generatorów, tj. problemy związane z przełączaniem energii elektrycznej nie są rozwiązane. W proponowanej konstrukcji niemożliwe jest uzyskanie wymaganego wysokiego napięcia.

Znany z generatora energia elektryczna”, zgłoszenie RU 9402533 5, wyd. 06.10.1996, IPC H02K 19/16, zawierające uzwojenie pierścieniowe kompozytowe z rdzeniem, cewką indukcyjną i uzwojeniem wzbudzenia. Pozwala zwiększyć wydajność generatora energii elektrycznej, zmniejszyć rezystancję indukcyjną uzwojenia stojana, obniżyć koszty Praca mechaniczna przy zamianie energii mechanicznej na energię elektryczną i zwiększeniu wydajności. Jednak generator, ze względu na cechy konstrukcyjne, nie pozwala na zastosowanie samoindukcyjnego pola elektromagnetycznego. Generator zawiera obracające się części, a zatem ma wszystkie wady takich generatorów, tj. problemy związane z przełączaniem energii elektrycznej nie są rozwiązane.

Znany wzór użytkowy„Skombinowane uzwojenie elektromagnetyczne”, patent RU 96443, wyd. 27.07.2010, IPC H01F 5/00, w którym występują dwa lub więcej przewodów z wyprowadzeniami, a przewody są oddzielone dielektrykiem. Pozwala rozszerzyć tryby działania. Jednak oba przewody są używane jako uzwojenie pierwotne, nie ma uzwojenia wtórnego wysokiego napięcia, co nie pozwala na zastosowanie tego uzwojenia w transformatorach wysokiego napięcia, a także nie zapewnia usunięcia i wykorzystania indukcyjnego sem z uzwojenia wtórnego.

Najbliższym zastosowaniem wynalazku jest „Indukcyjno-statyczna metoda wytwarzania energii elektrycznej i urządzenie do jej realizacji”, RU 2004124018, wyd. 27.01.2006, IPC H01F 1/00, zgodnie z którym występują uzwojenia pierwotne i wtórne tworzące cewkę indukcyjną z przejściem swobodnej energii magnetycznej w stan indukcyjnie zależny oraz indukowane jest sem indukcji i indukcja magnetyczna uzyskuje się proporcjonalnie do wzrostu energia elektryczna. Umożliwia zastosowanie uzwojenia wtórnego o indukcyjności mniejszej o wielkość zagęszczenia strumieniem magnetycznym, co zapewnia proporcjonalne zagęszczenie i wzrost mocy elektrycznej generatora. Metoda wykorzystuje indukcyjne i jednocześnie statyczne metody generowania. Nie zaproponowano jednak konstrukcji uzwojenia wtórnego generatora, która umożliwia bezpośrednie usuwanie z generatora powstałego napięcia impulsowego i samoindukcyjnego prądu SEM.

Również najbliższym rozwiązaniem jest rozwiązanie klasyczne Schemat obwodu do eksperymentów demonstracyjnych Indukcja elektromagnetyczna gdy obwód jest otwarty. Ten obwód (urządzenie) jest funkcjonalnie samoindukcyjnym generatorem impulsów EMF. W związku z powyższym jako prototyp przyjmujemy instalację pokazaną na rysunku - rys. 424 s. 231, podręcznik: Kurs fizyki, część druga, wyd. "Nauka", Moskwa 1970 Autorzy: L.S. Żdanow, W.A. Maranjan.

Jednak w klasycznym schemacie rdzeń stal elektryczna konstrukcyjnie nie jest w stanie pełnić jednocześnie w urządzeniu dwóch funkcji: uzwojenia przewodzącego prąd elektryczny i klasycznego, jak na rys. 424 prototypu, obwodu magnetycznego, czyli rdzenia (M) cewki indukcyjnej. Prototyp nie pozwala na bezpośrednie usunięcie i wykorzystanie samoindukcyjnego pola elektromagnetycznego, które występuje w rdzeniu klasycznej cewki indukcyjnej.

Celem proponowanego wynalazku jest wykorzystanie napięć udarowych i realizacja projektu uzwojenia wtórnego generatora, które umożliwiłoby bezpośrednie usunięcie z generatora powstałego napięcia udarowego.

Rezultatem technicznym, jaki zapewnia proponowane rozwiązanie techniczne, jest znaczne rozszerzenie arsenału środków do impulsowej generacji i konwersji energii elektrycznej. Przejęte wynik techniczny zapewnione ze względu na to, że samoindukcyjny generator impulsów SEM jest konstrukcyjnie zaprojektowany w postaci uzwojeń pierwotnych i wtórnych jednofazowego transformatora podwyższającego napięcie w standardzie wydajność techniczna(biorąc pod uwagę fakt, że uzwojenie wtórne jest zarówno funkcjonalnie przewodnikiem elektrycznym, jak i obwodem magnetycznym, proponuje się traktować przedstawioną konstrukcję jako najprostszą cewkę indukcyjną z rdzeniem zaprojektowanym w postaci cewki spiralnej z możliwością wyjmowania EMF samoindukcyjne z niego) i są wyposażone w dwa lub więcej przewodów, które są oddzielone dielektrykiem, a każdy przewód ma zaciski. Generator różni się tym, że uzwojenie pierwotne (przewodnik) niskiego napięcia jest wykonane z taśmy spiralnej i ma co najmniej 2 zwoje nawinięte ciasno lub z małą szczeliną, zwój do zwoju, taśma nawojowa jest wykonana o szerokości od 120 do 200 mm i grubości od 1 do 2 mm; uzwojenie wtórne (przewodnik) wysokiego napięcia jest również wykonane z taśmy spiralnej, taśma nawojowa wykonana jest ze stali elektrotechnicznej pokrytej izolacją elektryczną i ma co najmniej 100 zwojów nawiniętych ciasno lub z małą szczeliną, zwój do zwoju, taśma jest wykonana o szerokości od 120 do 200 mm i grubości nie większej niż 0,1 mm. Uzwojenie pierwotne jest elektrycznie połączone z akumulatorem niskiego napięcia za pomocą przełącznika, tworząc zamknięty obwód elektryczny, w którym uzwojenie wtórne jest zarówno uzwojeniem przewodzącym prąd elektryczny, jak i obwodem magnetycznym. W tym przypadku zwoje uzwojenia pierwotnego są umieszczone na zewnątrz zwojów uzwojenia wtórnego w taki sposób, że oba uzwojenia tworzą transformator podwyższający, w którym uzwojenie wtórne jest cewką indukcyjną transformatora wysokiego napięcia, dostarczającą przewodność dzięki elektrotechnicznej stalowej taśmie izolowanej zewnętrzną warstwą izolacji i jednocześnie pełniącej funkcję rdzenia dla uzwojenia pierwotnego, SEM jest usuwana za pomocą przewodników połączonych elektrycznie z końcami taśmy uzwojenia wtórnego, oraz jest uzyskiwana w wyniku okresowej pracy klucza wyłącznika, a ze względu na częstotliwość pracy klucza wyłącznika obliczone napięcie i prąd impulsowy powstający w uzwojeniu wtórnym są dostarczane ze wzoru

gdzie - gdzie L jest indukcyjnością obwodu lub współczynnikiem proporcjonalności między szybkością zmiany natężenia prądu w obwodzie a wynikowym polem elektromagnetycznym samoindukcji,

- szybkość zmian natężenia prądu w obwodzie elektrycznym

W szczególnych przypadkach uzwojenie pierwotne może być wykonane z przewodu miedzianego lub aluminiowego, może mieć 3 zwoje lub więcej, liczba zwojów jest ograniczona przełożeniem transformatora: stosunek liczby zwojów uzwojenia wtórnego do liczby zwojów uzwojenia pierwotnego, od którego zależy przełożenie, tj. ile napięcia w uzwojeniu wtórnym jest większe niż w pierwotnym. Na przykład, bateria akumulatorowa niskie napięcie można ocenić na 12-24 woltów i jest źródłem prąd stały. W szczególności okresowe działanie klucza wyłącznika odbywa się z przemysłową częstotliwością prądu przemiennego 50 Hz. W tym przypadku częstotliwości mogą być dowolne technicznie możliwe do wdrożenia, ale 50 Hz jest lepsze, ponieważ łatwiej jest je przekonwertować lub zużyć za pomocą dostępnych standardowych konwerterów lub urządzeń elektrycznych. Obliczona siła elektromotoryczna indukcji własnej w uzwojeniu wtórnym wynika w szczególności z geometrii obwodu i właściwości magnetycznych rdzenia uzwojenia pierwotnego. Czyli może mieć kształt konturowy, który jest zaokrąglony o średnicy 150 mm lub większej, co zależy od stopnia przekształcenia, który określa średnicę uzwojenia wtórnego, w zależności od grubości użytej stali elektrotechnicznej, lub okrągły kształt spirali. Ponieważ uzwojenie wtórne jest uzwojeniem wysokiego napięcia i jest wykonane ze stali elektrotechnicznej, oznacza to, że o jego właściwościach magnetycznych decyduje sam materiał (tj. rzeczywiste właściwości magnetyczne stali elektrotechnicznej).

Wynalazek w najbardziej uogólnionej postaci zilustrowano na rysunkach. Konkretny projekt nie ogranicza się do przykładów wykonania pokazanych na rysunkach.

Rysunek 1 przedstawia układ uzwojeń pierwotnych i wtórnych oraz baterię z wyłącznikiem kluczykowym.

Rysunek 2 pokazuje sekcja A-A wzdłuż podłączonych uzwojeń wtórnych i pierwotnych.

To rozwiązanie techniczne ilustruje rysunek, który nie obejmuje wszystkich możliwych wariantów konstrukcyjnych dla prezentowanego schematu połączeń.

Urządzenie generatora impulsów EMF samoindukcji pokazano na ryc. 1 i ryc. 2 (w przekroju), a to urządzenie jest konstrukcyjnie zaprojektowane jako jednofazowy transformator podwyższający (a także konstrukcyjnie jest najprostszą cewką indukcyjną ), który składa się z pierwotnego (1) uzwojenia spiralnego (przewód miedziany lub aluminiowy), 2-3 zwoje o grubości 1-2 mm i szerokości 120 mm, podłączony do akumulatora niskiego napięcia (2) 12-24 V - a źródło prądu stałego przez klucz wyłącznika (3), tworząc zamknięty obwód elektryczny .

Wtórne uzwojenie spiralne (4) wysokiego napięcia wykonane ze stali elektrotechnicznej pokrytej izolacją elektryczną, ma liczbę zwojów 100 lub więcej, grubość taśmy 0,1 mm, szerokość 120 mm.

Uzwojenie wtórne (4) wykonane ze stali elektrotechnicznej pełni jednocześnie w konstrukcji dwie funkcje: uzwojenia przewodzącego prąd elektryczny i obwodu magnetycznego.

Jako przewodnik elektryczny, uzwojenie wtórne (4) jest cewką indukcyjną wysokiego napięcia transformatora podwyższającego napięcie.

Jako obwód magnetyczny uzwojenie wtórne (4) jest rdzeniem uzwojenia pierwotnego (2) klasycznej cewki indukcyjnej.

Uzwojenia pierwotne (1) i wtórne (4) jednofazowego transformatora podwyższającego napięcie i są wyposażone w dwa lub więcej przewodów (5), przewody uzwojenia wtórnego mają zacisk (6) - tj. SEM jest usuwana za pomocą przewodów (5, 6) połączonych elektrycznie z końcami taśmy uzwojenia wtórnego i jest uzyskiwana dzięki okresowemu działaniu klucza wyłącznika (3). Ponadto prądy powstające w uzwojeniu wtórnym są obliczane według wzoru

gdzie L jest indukcyjnością obwodu lub współczynnikiem proporcjonalności między szybkością zmiany natężenia prądu w obwodzie uzwojenia pierwotnego (1) a wypadkową SEM samoindukcji w uzwojeniu wtórnym (2),

- szybkość zmian natężenia prądu w obwodzie elektrycznym uzwojenia pierwotnego (1) dzięki kluczowi wyłącznika (3).

Okresowa praca wyłącznika kluczykowego (3) odbywa się z przemysłową częstotliwością prądu przemiennego 50 Hz. Obliczoną siłę elektromotoryczną indukcji własnej w uzwojeniu wtórnym (4) zapewnia geometria obwodu uzwojenia wtórnego (4) oraz właściwości magnetyczne rdzenia (4) dla uzwojenia pierwotnego (1).

Kształt obwodu uzyskany przez uzwojenie pierwotne (1) i wtórne (4) w prezentowanej wersji ma średnicę okrągłą 150 mm lub większą.

Urządzenie działa w następujący sposób.

Gdy klucz (3) zamyka obwód elektryczny uzwojenia pierwotnego (1), powstaje pole magnetyczne, którego energia jest magazynowana w polu magnetycznym uzwojenia wtórnego (4).

Rozwarcie klucza (3) obwodu uzwojenia pierwotnego (1) tworzy malejący prąd, który zgodnie z regułą Lenza ma tendencję do utrzymywania sem indukowanej indukcji uzwojenia wtórnego (4).

W efekcie energia zgromadzona w polu magnetycznym uzwojenia wtórnego (4) zamieniana jest na dodatkową energię prądu samoindukcji uzwojenia pierwotnego (1), który zasila obwód elektryczny uzwojenia wtórnego (4).

W zależności od ilości energii magnetycznej zmagazynowanej w obwodzie uzwojenia wtórnego (4) moc prądu samoindukcji może być różna i określana jest znanym wzorem:

Tym samym wynalazek ten osiąga wynik techniczny, który polega na tym, że konstrukcja, materiał i podwójna funkcjonalność uzwojenia wtórnego urządzenia pozwala na usunięcie i efektywne wykorzystanie powstałego pola elektromagnetycznego samoindukcyjnego.

Zastosowanie przemysłowe proponowanego rozwiązanie techniczne Potwierdzony Główne zasady fizyka. Tak więc efekt samoindukcji opisano w podręczniku (L.S. Zhdanov, V.A. Marandzhyan, kurs fizyki dla średniej instytucje specjalne, cz.2 elektryczność, wyd. Trzecie, stereotypowe, główne wydanie literatury fizycznej i matematycznej, M., 1970, s. 231,232,233). Indukcja własna występuje, gdy obwód się otwiera, jest wprost proporcjonalna do szybkości zmiany natężenia prądu w obwodzie elektrycznym. W tradycyjnych obwodach zjawisku samoindukcji zawsze towarzyszy pojawienie się iskry, która pojawia się w miejscu przerwania obwodu. Ponieważ w proponowanej konstrukcji nie ma przerwy w obwodzie elektrycznym w uzwojeniu wtórnym (4) ze względu na jego konstrukcję, w zależności od ilości energii magnetycznej zmagazynowanej w tym obwodzie, prąd wyłączający nie iskrzy, lecz przechodzi w generowaną moc . Zatem w konstrukcji uzwojenia wtórnego (4), gdy obwód prądu stałego w uzwojeniu pierwotnym (1) jest otwarty, energia zmagazynowana w polu magnetycznym tego obwodu jest zamieniana na energię prądu samoindukcji w obwód uzwojenia wtórnego (4).

Ponieważ siła elektromotoryczna (EMF) to ilość równy pracy siły zewnętrzne, w naszym przypadku jest to zmienne pole magnetyczne cewki pierwotnej (1), odniesione do jednostki ładunku dodatniego, jest to sem działająca w obwodzie lub w jego odcinku, w naszym przypadku jest to wtórna uzwojenie (4). Siły zewnętrzne można scharakteryzować pracą, jaką wykonują na ładunkach poruszających się wzdłuż łańcucha, a wymiar pola elektromagnetycznego pokrywa się z wymiarem potencjału i jest mierzony w tych samych jednostkach. Dlatego wielkość wektora E nazywana jest również natężeniem pola sił zewnętrznych. Pole sił zewnętrznych w naszym przypadku powstaje na skutek zmiennego pola magnetycznego w uzwojeniu pierwotnym (1). Zatem SEM działającą w obwodzie zamkniętym można zdefiniować jako krążenie wektora natężenia pola sił zewnętrznych, tj. siły zewnętrzne powstające w uzwojeniu pierwotnym (1) na skutek przerwania pole elektrycznełamacz kluczy (3). Zasada ta zapewnia występowanie indukcyjnego pola elektromagnetycznego w uzwojeniu wtórnym (4). To zjawisko fizyczne jest opisane w podręczniku (I.V. Savelyev, Kurs Fizyki, tom 2, elektryczność, s. 84,85, wyd. Drugi stereotyp, wyd. Nauka, główne wydanie literatury fizycznej i matematycznej, M., 1966. ) .

Oprócz sił zewnętrznych na ładunek wpływają siły pola elektrostatycznego, które powstają bezpośrednio w uzwojeniu wtórnym (4).

Urządzenie wykorzystuje również zjawisko indukcji elektromagnetycznej opisane w (R.A. Mustafaev, V.G. Krivtsov, podręcznik, fizyka, aby pomóc kandydatom na uniwersytety, red. M., Szkoła podyplomowa, 1989).

Zatem konstrukcja generatora zastosowanego w proponowanym wynalazku jako urządzenia umożliwia wydajne generowanie, usuwanie i wykorzystanie samoindukcyjnego pola elektromagnetycznego. W ten sposób urządzenie może być wykonane sposób przemysłowy i zostać wprowadzony jako obiecujący, wydajny, samoindukujący się generator impulsów EMF, który pozwala na rozszerzenie arsenału środki techniczne do generowania impulsów i konwersji energii elektrycznej.

PRAWO

1. Impulsowy, samoindukcyjny generator emf, zaprojektowany jako jednofazowy transformator podwyższający, składający się z uzwojeń pierwotnych i wtórnych i wyposażony w dwa lub więcej przewodów oddzielonych dielektrykiem, a przewód ma wyprowadzenia, charakteryzujący się tym, że uzwojenie pierwotne niskiego napięcia jest wykonane z taśmy spiralnej i ma co najmniej dwa zwoje nawinięte ciasno lub w niewielkiej odległości od siebie, taśma nawojowa ma szerokość 120-200 mm i grubość 1-2 mm; uzwojenie wtórne wysokiego napięcia jest również wykonane z taśmy spiralnej, taśma nawojowa wykonana jest ze stali elektrotechnicznej pokrytej izolacją elektryczną, posiada co najmniej 100 zwojów nawiniętych ciasno lub w niewielkiej odległości od siebie, taśma ma szerokość 120-200 mm i nie więcej niż 0 grubości, 1 mm, uzwojenie pierwotne jest elektrycznie połączone z akumulatorem niskiego napięcia za pomocą wyłącznika kluczykowego, tworząc zamknięty obwód elektryczny, a uzwojenie wtórne jest zarówno uzwojeniem przewodzącym prąd elektryczny, jak i obwodem magnetycznym, podczas gdy zwoje uzwojenia pierwotnego są umieszczone na zewnątrz zwojów uzwojenia wtórnego w taki sposób, że oba uzwojenia tworzą transformator podwyższający, w którym uzwojenie wtórne jest cewką indukcyjną transformatora podwyższającego, zapewniającą przewodność elektryczną dzięki taśma stalowa izolowana zewnętrzną warstwą izolacji, a jednocześnie pełniąca rolę rdzenia dla uzwojenia pierwotnego, emf jest usuwany za pomocą przewodów , elektrycznie połączone z końcami taśmy uzwojenia wtórnego i są uzyskiwane dzięki okresowemu działaniu klucza wyłącznika.

2. Samoindukcja emf generatora impulsów według zastrz. 1, znamienna tym, że uzwojenie pierwotne jest wykonane z przewodu miedzianego lub aluminiowego.

3. Samoindukcja emf generatora impulsów według zastrz. 1, znamienna tym, że uzwojenie pierwotne ma trzy zwoje.

4. Samoindukcja emf generatora impulsów według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że bateria niskiego napięcia jest zaprojektowana na 12-24 woltów i jest źródłem prądu stałego.

5. Samoindukcja emf generatora impulsów według zastrz. 1, znamienna tym, że okresowe działanie wyłącznika kluczykowego odbywa się z przemysłową częstotliwością prądu przemiennego 50 Hz.

6. Generator impulsów indukcyjnych według zastrz. 1, znamienny tym, że obliczona siła elektroindukcyjna jest zapewniona przez geometrię obwodu i właściwości magnetyczne rdzenia uzwojenia pierwotnego.

7. Samoindukcja emf generatora impulsów według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że kształt obwodu jest okrągły o średnicy 150 mm lub większej.

Indukcja elektromagnetyczna - wytwarzanie prądów elektrycznych przez zmienne w czasie pola magnetyczne. Odkrycie tego zjawiska przez Faradaya i Henry'ego wprowadziło do świata elektromagnetyzmu pewną symetrię. Maxwell w jednej teorii zdołał zebrać wiedzę o elektryczności i magnetyzmie. Jego badania przewidziały istnienie fale elektromagnetyczne przed obserwacjami eksperymentalnymi. Hertz udowodnił ich istnienie i otworzył przed ludzkością erę telekomunikacji.

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

Eksperymenty Faradaya

Prawa Faradaya i Lenza

Prądy elektryczne wywołują efekty magnetyczne. Czy pole magnetyczne może generować pole elektryczne? Faraday odkrył, że pożądane efekty powstają w wyniku zmian pola magnetycznego w czasie.

Kiedy przez przewodnik przechodzi zmienny strumień magnetyczny, indukowana jest w nim siła elektromotoryczna, powodująca przepływ prądu elektrycznego. System generujący prąd może być: trwały magnes lub elektromagnes.

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej rządzi się dwoma prawami: Faradaya i Lenza.

Prawo Lenza pozwala scharakteryzować siłę elektromotoryczną w odniesieniu do jej kierunku.

Ważny! Kierunek indukowanego pola elektromagnetycznego jest taki, że prąd, który powoduje, ma tendencję do przeciwstawiania się przyczynie, która ją tworzy.

Faraday zauważył, że natężenie indukowanego prądu wzrasta, gdy liczba linii pola przechodzących przez obwód zmienia się szybciej. Innymi słowy, pole elektromagnetyczne indukcji elektromagnetycznej jest bezpośrednio zależne od prędkości ruchu strumień magnetyczny.

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

Indukcja EMF

Formuła indukcyjnego emf jest zdefiniowana jako:

E \u003d - dF / dt.

Znak „-” pokazuje, w jaki sposób polaryzacja indukowanego emf jest związana ze znakiem strumienia i zmieniającą się prędkością.

Uzyskuje się ogólne sformułowanie prawa indukcji elektromagnetycznej, z którego można wyprowadzić wyrażenia dla poszczególnych przypadków.

Ruch drutu w polu magnetycznym

Gdy drut o długości l porusza się w polu magnetycznym z indukcją B, wewnątrz niego zostanie zaindukowane pole elektromagnetyczne proporcjonalne do jego prędkości liniowej v. Do obliczenia pola elektromagnetycznego stosuje się wzór:

w przypadku ruchu przewodnika prostopadle do kierunku pola magnetycznego:

E \u003d - B x l x v;

w przypadku ruchu pod innym kątem α:

E \u003d - B x l x v x sin α.

Indukowany emf i prąd zostaną skierowane w kierunku, który znajdujemy za pomocą reguły prawa ręka: Umieszczając rękę prostopadle do linii pola magnetycznego i wskazując kciukiem w kierunku ruchu przewodnika, możesz określić kierunek pola elektromagnetycznego za pomocą pozostałych czterech wyprostowanych palców.

Jpg?x15027" alt="(!LANG:Przesuń przewód w MP" width="600" height="429">!}

Przesuwanie drutu w MP

Cewka obrotowa

Działanie generatora energii elektrycznej opiera się na obrocie obwodu w MP, który ma N zwojów.

Pole elektromagnetyczne indukuje się w obwodzie elektrycznym, gdy strumień magnetyczny go przecina, zgodnie z definicją strumienia magnetycznego Ф = B x S x cos α (indukcja magnetyczna pomnożona przez pole powierzchni, przez którą przechodzi MP, i cosinus kąt utworzony przez wektor B i prostą prostopadłą do płaszczyzny S).

Ze wzoru wynika, że F podlega zmianom w następujących przypadkach:

intensywność zmian MF - wektor B;
obszar ograniczony konturem jest różny;
zmienia się orientacja między nimi, określona przez kąt.

W pierwszych eksperymentach Faradaya prądy indukowane uzyskiwano poprzez zmianę pola magnetycznego B. Jednak możliwe jest indukowanie pola elektromagnetycznego bez przesuwania magnesu lub zmiany prądu, ale po prostu poprzez obracanie cewki wokół jej osi w polu magnetycznym. W tym przypadku strumień magnetyczny zmienia się w wyniku zmiany kąta α. Cewka podczas obrotu przecina linie MP, powstaje emf.

Jeśli cewka obraca się równomiernie, ta okresowa zmiana powoduje okresową zmianę strumienia magnetycznego. Lub liczba linii siły MF przekraczanych w każdej sekundzie przyjmuje równe wartości w równych odstępach czasu.

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

Obrót konturu w MP

Ważny! Indukowane emf zmienia się wraz z orientacją w czasie z pozytywnej na negatywną i odwrotnie. Graficzna reprezentacja pola elektromagnetycznego to linia sinusoidalna.

Dla wzoru na EMF indukcji elektromagnetycznej stosuje się wyrażenie:

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

S to obszar ograniczony jednym zakrętem lub ramką;
N to liczba zwojów;
ω to prędkość kątowa, z jaką obraca się cewka;
B – indukcja MF;
kąt α = ωt.

W praktyce w alternatorach często cewka pozostaje nieruchoma (stojan), a elektromagnes obraca się wokół niej (wirnik).

Samoindukcja EMF

Przechodząc przez cewkę prąd przemienny, generuje zmienne pole magnetyczne, które ma zmienny strumień magnetyczny, który indukuje pole elektromagnetyczne. Ten efekt nazywa się samoindukcją.

Ponieważ MP jest proporcjonalne do natężenia prądu, to:

gdzie L jest indukcyjnością (H), określoną wielkościami geometrycznymi: liczbą zwojów na jednostkę długości i wymiarami ich przekroju.

W przypadku indukcyjnego emf formuła ma postać:

E \u003d - L x dI / dt.

Indukcja wzajemna

Jeżeli dwie cewki znajdują się obok siebie, to indukuje się w nich sem wzajemnej indukcji, w zależności od geometrii obu obwodów i ich orientacji względem siebie. Wraz ze wzrostem separacji obwodów zmniejsza się wzajemna indukcyjność, ponieważ maleje łączący je strumień magnetyczny.

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

Indukcja wzajemna

Niech będą dwie cewki. Prąd I1 przepływa przez drut jednej cewki z N1 zwojami, tworząc MF przechodzący przez cewkę z N2 zwojami. Następnie:

Indukcyjność wzajemna drugiej cewki w stosunku do pierwszej:

M21 = (N2 x F21)/I1;

Strumień magnetyczny:

F21 = (M21/N2) x I1;

Znajdź indukowany emf:

E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt;

EMF indukuje się identycznie w pierwszej cewce:

E1 = - M12 x dI2/dt;

Ważny! Siła elektromotoryczna spowodowana wzajemną indukcyjnością w jednej cewce jest zawsze proporcjonalna do zmiany prądu elektrycznego w drugiej.

Indukcyjność wzajemną można uznać za równą:

M12 = M21 = M.

W związku z tym E1 = - M x dI2/dt i E2 = M x dI1/dt.

M = K √ (L1 x L2),

gdzie K jest współczynnikiem sprzężenia między dwiema indukcyjnościami.

Zjawisko indukcyjności wzajemnej jest wykorzystywane w transformatorach - urządzeniach elektrycznych, które pozwalają na zmianę wartości napięcia przemiennego prądu elektrycznego. Urządzenie składa się z dwóch cewek nawiniętych wokół jednego rdzenia. Prąd obecny w pierwszej z nich wytwarza zmienne pole magnetyczne w obwodzie magnetycznym i prąd elektryczny w drugiej cewce. Jeśli liczba zwojów pierwszego uzwojenia jest mniejsza niż drugiego, napięcie wzrasta i odwrotnie.

Zjawisko to nazywa się samoindukcją. (Pojęcie to jest powiązane z pojęciem wzajemnej indukcji, będąc niejako jej szczególnym przypadkiem).

Kierunek sem indukcji własnej zawsze okazuje się taki, że gdy prąd w obwodzie wzrasta, sem indukcji własnej zapobiega temu wzrostowi (skierowana pod prąd), a gdy prąd maleje, maleje (co -kierowane z prądem). Dzięki tej właściwości pole elektromagnetyczne samoindukcji jest podobne do siły bezwładności.

Wartość pola elektromagnetycznego indukcji własnej jest proporcjonalna do szybkości zmiany prądu:

Współczynnik proporcjonalności nazywa się współczynnik samoindukcji lub indukcyjność obwód (cewka).

Indukcja własna i prąd sinusoidalny

W przypadku sinusoidalnej zależności prądu przepływającego przez cewkę od czasu, samoindukcja sem w cewce opóźnia prąd w fazie o (czyli o 90 °), a amplituda tego sem jest proporcjonalna do amplituda prądu, częstotliwość i indukcyjność (). W końcu szybkość zmian funkcji jest jej pierwszą pochodną, a .

Do obliczania mniej lub bardziej skomplikowanych obwodów zawierających elementy indukcyjne, tj. zwoje, cewki itp. urządzenia, w których obserwuje się samoindukcję (zwłaszcza całkowicie liniowe, czyli nie zawierające elementów nieliniowych) w przypadku prądów sinusoidalnych i napięć, stosuje się metodę impedancji zespolonych lub, co więcej proste przypadki, mniej wydajną, ale bardziej wizualną wersją jest metoda diagramów wektorowych.

Należy zauważyć, że wszystko, co opisano, ma zastosowanie nie tylko bezpośrednio do prądów i napięć sinusoidalnych, ale także praktycznie do dowolnych, ponieważ te ostatnie można prawie zawsze rozszerzyć do całki szeregowej lub całki Fouriera, a tym samym zredukować do sinusoidalnych.

W mniej lub bardziej bezpośrednim związku z tym można wspomnieć o zastosowaniu zjawiska samoindukcji (i odpowiednio induktorów) w różnych obwody oscylacyjne, filtry, linie opóźniające i inne różnorodne obwody elektroniki i elektrotechniki.

Samoindukcja i przepięcie prądowe

Ze względu na zjawisko samoindukcji w obwodzie elektrycznym ze źródłem pola elektromagnetycznego, gdy obwód jest zamknięty, prąd nie jest ustalany natychmiast, ale po pewnym czasie. Podobne procesy zachodzą, gdy obwód jest otwarty, podczas gdy (z ostrym otwarciem) wartość samoindukcji EMF może w tym momencie znacznie przekroczyć źródło EMF.

Najczęściej w zwyczajne życie jest stosowany w cewkach zapłonowych samochodów. Typowe napięcie zapłonu przy napięciu akumulatora 12 V wynosi 7-25 kV. Jednak nadmiar siły elektromotorycznej w obwodzie wyjściowym nad siłą elektromotoryczną akumulatora wynika nie tylko z ostrego przerwania prądu, ale także ze współczynnika transformacji, ponieważ najczęściej nie jest to zwykła cewka indukcyjna , ale cewka transformatora, której uzwojenie wtórne z reguły ma wiele razy duża ilość zwojów (czyli w większości przypadków obwód jest nieco bardziej złożony niż ten, którego działanie można w pełni wyjaśnić samoindukcją; jednak fizyka jego działania w tej wersji częściowo pokrywa się z fizyką działania obwodu z prostą cewką).

Zjawisko to dotyczy również zapłonu świetlówki w standardzie tradycyjny wzór(tutaj rozmawiamy konkretnie o obwodzie z prostą cewką indukcyjną - dławikiem).

Ponadto należy zawsze brać pod uwagę przy otwieraniu styków, jeśli prąd przepływa przez obciążenie z zauważalną indukcyjnością: powstały skok w polu elektromagnetycznym może prowadzić do przerwania szczeliny międzystykowej i / lub innych niepożądanych efektów, aby stłumić co w tym przypadku z reguły konieczne jest podjęcie różnych specjalnych środków.

Uwagi

Spinki do mankietów

O samoindukcji i wzajemnej indukcji od „Szkoły dla Elektryka”

Fundacja Wikimedia. 2010 .

Bourdon, Robert Gregory
Juan Amar

Zobacz, co „Samoindukcja” znajduje się w innych słownikach:

samoindukcja- indukcja własna ... Słownik pisowni

SAMOINDUKCJA- występowanie emf indukcyjnych w obwodzie przewodzącym, gdy zmienia się w nim siła prądu; szczególne przypadki indukcji elektromagnetycznej. Gdy zmienia się prąd w obwodzie, zmienia się strumień magnetyczny. indukcja przez powierzchnię ograniczoną tym konturem, w wyniku czego ... Encyklopedia fizyczna

SAMOINDUKCJA- wzbudzenie siły elektromotorycznej indukcji (sem) w obwodzie elektrycznym, gdy zmienia się prąd elektryczny w tym obwodzie; szczególny przypadek Indukcja elektromagnetyczna. Siła elektromotoryczna samoindukcji jest wprost proporcjonalna do szybkości zmian prądu; ... ... Wielki słownik encyklopedyczny

SAMOINDUKCJA- SAMOINDUKCJA, indukcja własna, dla kobiet. (fizyczny). 1. tylko jednostki Zjawisko, że gdy w przewodniku zmienia się prąd, pojawia się w nim siła elektromotoryczna, zapobiegająca tej zmianie. Cewka samoindukcyjna. 2. Urządzenie, które ma ... ... Słownik Uszakow

SAMOINDUKCJA- (Własna indukcja) 1. Urządzenie z rezystancją indukcyjną. 2. Zjawisko polegające na tym, że gdy prąd elektryczny zmienia się pod względem wielkości i kierunku w przewodniku, powstaje w nim siła elektromotoryczna, która zapobiega temu ... ... Słownik morski

SAMOINDUKCJA- prowadzenie siły elektromotorycznej w przewodach, a także w uzwojeniach elektr. maszyny, transformatory, aparatura i instrumenty podczas zmiany wielkości lub kierunku przepływającego przez nie prądu elektrycznego. obecny. Prąd płynący przez przewody i uzwojenia tworzy wokół nich ... ... Techniczny słownik kolejowy

samoindukcja- indukcja elektromagnetyczna spowodowana zmianą blokowania strumienia magnetycznego z obwodem pod wpływem prądu elektrycznego w tym obwodzie... Źródło: ELEKTROTEHNIKA. TERMINY I DEFINICJE PODSTAWOWYCH POJĘĆ. GOST R 52002 2003 (zatwierdzony ... ... Oficjalna terminologia

samoindukcja- rzeczownik, liczba synonimów: 1 wzbudzenie siły elektromotorycznej (1) Słownik synonimów ASIS. V.N. Triszyn. 2013 ... Słownik synonimów

samoindukcja- Indukcja elektromagnetyczna, spowodowana zmianą sprzężenia strumienia magnetycznego z obwodem pod wpływem prądu elektrycznego w tym obwodzie. [GOST R 52002 2003] EN samoindukcyjna indukcja elektromagnetyczna w rurze prądu z powodu zmian… … Podręcznik tłumacza technicznego

SAMOINDUKCJA- szczególny przypadek indukcji elektromagnetycznej (patrz (2)), polegający na wystąpieniu indukowanej (indukowanej) SEM w obwodzie i na skutek zmian w czasie pola magnetycznego wytworzonego przez zmienny prąd płynący w tym samym obwodzie. ... ... Wielka Encyklopedia Politechniczna

Książki

Zestaw stołów. Fizyka. Elektrodynamika (10 tabel), . Album edukacyjny 10 arkuszy. Elektryczność, aktualna siła. Opór. Prawo Ohma dla odcinka obwodu. Zależność rezystancji przewodu od temperatury. Połączenie przewodowe. EMF. Prawo Ohma…

SAMOINDUKCJA

Każdy przewodnik, przez który przepływa prąd. prąd jest we własnym polu magnetycznym.

Gdy zmienia się natężenie prądu w przewodniku, zmienia się pole m, tj. strumień magnetyczny wytworzony przez ten prąd zmienia się. Zmiana strumienia magnetycznego prowadzi do powstania wiru el. w obwodzie pojawia się pole i indukcja emf.

Zjawisko to nazywa się samoindukcją.
Samoindukcja - zjawisko występowania indukcji EMF w wiadomości e-mail. obwód w wyniku zmiany natężenia prądu.
Powstały emf nazywa się Samoindukcja EMF

Zamknięcie obwodu

Podczas zamykania w el. prąd wzrasta w obwodzie, co powoduje wzrost strumienia magnetycznego w cewce, powstaje wir elektryczny. pole skierowane pod prąd, tj. w cewce występuje pole elektromagnetyczne samoindukcji, które zapobiega wzrostowi prądu w obwodzie (pole wirowe spowalnia elektrony).
W rezultacie L1 zapala się później, niż L2.

Otwarty obwód

Gdy obwód elektryczny jest otwarty, prąd maleje, następuje zmniejszenie m.przepływu w cewce, pojawia się wirowe pole elektryczne, skierowane jak prąd (z tendencją do utrzymania tej samej siły prądu), tj. W cewce pojawia się samoindukcyjny emf, który utrzymuje prąd w obwodzie.
W rezultacie L po wyłączeniu miga jasno.

Wniosek

w elektrotechnice zjawisko samoindukcji objawia się, gdy obwód jest zamknięty (prąd elektryczny wzrasta stopniowo) i gdy obwód jest otwarty (prąd elektryczny nie zanika natychmiast).

Od czego zależy EMF samoindukcji?

E-mail prąd wytwarza własne pole magnetyczne. Strumień magnetyczny w obwodzie jest proporcjonalny do indukcji pola magnetycznego (Ф ~ B), indukcja jest proporcjonalna do natężenia prądu w przewodzie
(B ~ I), dlatego strumień magnetyczny jest proporcjonalny do natężenia prądu (Ф ~ I).
EMF samoindukcji zależy od tempa zmian aktualnej siły w wiadomości e-mail. obwody, z właściwości przewodnika
(wielkość i kształt) oraz względną przenikalność magnetyczną ośrodka, w którym znajduje się przewodnik.
Wielkość fizyczna pokazująca zależność pola elektromagnetycznego indukcji własnej od rozmiaru i kształtu przewodnika oraz od środowiska, w którym znajduje się przewodnik, nazywana jest współczynnikiem samoindukcji lub indukcyjnością.

Indukcyjność - fizyczna. wartość liczbowo równa EMF indukcji własnej, która występuje w obwodzie, gdy natężenie prądu zmienia się o 1 amper w ciągu 1 sekundy.
Indukcyjność można również obliczyć ze wzoru:

gdzie F jest strumieniem magnetycznym w obwodzie, I jest natężeniem prądu w obwodzie.

Jednostki indukcyjności w układzie SI:

Indukcyjność cewki zależy od:
liczba zwojów, wielkość i kształt cewki oraz względna przenikalność magnetyczna ośrodka
(możliwy rdzeń).

SEM samoindukcji zapobiega wzrostowi natężenia prądu, gdy obwód jest włączony i spadkowi natężenia prądu, gdy obwód jest otwarty.

Wokół przewodnika z prądem występuje pole magnetyczne, które ma energię.
Skąd to pochodzi? Aktualne źródło zawarte w el. łańcuch, ma magazyn energii.
W momencie zamknięcia wiadomości e-mail. W obwodzie źródło prądu zużywa część swojej energii na przezwyciężenie działania powstającego pola elektromagnetycznego samoindukcji. Ta część energii, zwana energią własną prądu, trafia do tworzenia pola magnetycznego.

Energia pola magnetycznego wynosi własna energia bieżąca.
Energia własna prądu jest liczbowo równa pracy, którą musi wykonać źródło prądu, aby przezwyciężyć samoindukcyjne pole elektromagnetyczne w celu wytworzenia prądu w obwodzie.

Energia pola magnetycznego wytworzonego przez prąd jest wprost proporcjonalna do kwadratu natężenia prądu.
Gdzie energia pola magnetycznego znika po ustaniu prądu? - wyróżnia się (przy otwarciu obwodu o odpowiednio dużym prądzie może wystąpić iskra lub łuk)

PYTANIA DO PRACY WERYFIKACYJNEJ
na temat „Indukcja elektromagnetyczna”

1. Wymień 6 sposobów uzyskania prądu indukcyjnego.
2. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej (definicja).
3. Reguła Lenza.
4. Strumień magnetyczny (definicja, rysunek, wzór, wielkości przychodzące, ich jednostki miary).
5. Prawo indukcji elektromagnetycznej (definicja, wzór).
6. Własności wirowego pola elektrycznego.
7. SEM indukcji przewodnika poruszającego się w jednorodnym polu magnetycznym (przyczyna wyglądu, rysunek, wzór, wartości wejściowe, ich jednostki miary).
7. Indukcja własna (krótka manifestacja w elektrotechnice, definicja).
8. EMF samoindukcji (jego działanie i formuła).
9. Indukcyjność (definicja, wzory, jednostki miary).
10. Energia pola magnetycznego prądu (wzór, z którego pojawia się energia m. pola prądu, gdzie zanika, gdy prąd ustaje).

Prąd elektryczny przepływający przez przewodnik wytwarza wokół niego pole magnetyczne. Strumień magnetyczny Ф płynący przez obwód z tego przewodnika jest proporcjonalny do modułu indukcyjnego B pola magnetycznego wewnątrz obwodu, a indukcja pola magnetycznego jest z kolei proporcjonalna do natężenia prądu w przewodniku. Dlatego strumień magnetyczny przez obwód jest wprost proporcjonalny do natężenia prądu w obwodzie:

Współczynnik proporcjonalności między natężeniem prądu I w obwodzie a strumieniem magnetycznym F wytworzonym przez ten prąd nazywa się indukcyjnością. Indukcyjność zależy od rozmiaru i kształtu przewodnika, on właściwości magnetyczneśrodowisko, w którym znajduje się przewodnik.

Jednostka indukcyjności.

na jednostkę indukcyjności in międzynarodowy system Henryk akceptowany Jednostka ta jest określana na podstawie wzoru (55.1):

Indukcyjność obwodu jest równa, jeśli przy prądzie stałym 1 A strumień magnetyczny przez obwód wynosi

Indukcja własna.

Kiedy zmienia się natężenie prądu w cewce, zmienia się strumień magnetyczny wytworzony przez ten prąd. Zmiana strumienia magnetycznego penetrującego cewkę powinna spowodować pojawienie się w cewce indukcyjnego emf. Zjawisko występowania indukcji EMF w

obwód elektryczny w wyniku zmiany natężenia prądu w tym obwodzie nazywa się samoindukcją.

Zgodnie z zasadą Lenza, SEM samoindukcji zapobiega wzrostowi natężenia prądu, gdy obwód jest włączony i spadkowi natężenia prądu, gdy obwód jest wyłączony.

Zjawisko samoindukcji można zaobserwować montując obwód elektryczny z cewki o dużej indukcyjności, rezystora, dwóch identycznych żarówek i źródła prądu (ryc. 197). Rezystor musi mieć to samo opór elektryczny jak również drut nawojowy. Doświadczenie pokazuje, że gdy obwód jest zamknięty, lampa elektryczna połączona szeregowo z cewką zapala się nieco później niż lampa połączona szeregowo z rezystorem. Wzrostowi prądu w obwodzie cewki po zamknięciu zapobiega samoindukcyjne pole elektromagnetyczne, które pojawia się wraz ze wzrostem strumienia magnetycznego w cewce. Gdy źródło zasilania jest wyłączone, obie lampki migają. W tym przypadku prąd w obwodzie jest wspomagany przez siłę elektromotoryczną indukcji własnej, która występuje, gdy strumień magnetyczny w cewce maleje.

SEM samoindukcji powstającej w cewce o indukcyjności zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej jest równe

SEM samoindukcji jest wprost proporcjonalna do indukcyjności cewki i szybkości zmiany natężenia prądu w cewce.

Używając wyrażenia (55.3), możemy podać drugą definicję jednostki indukcyjności: element obwodu elektrycznego ma indukcyjność, jeśli przy równomiernej zmianie natężenia prądu w obwodzie o 1 A przez 1 s, siła elektromotoryczna występuje w nim samoindukcja 1 V.

Energia pola magnetycznego.

Gdy cewka jest odłączona od źródła prądu, żarówka połączona równolegle z cewką daje krótki błysk. Prąd w obwodzie powstaje pod wpływem samoindukcyjnego pola elektromagnetycznego. Źródłem energii uwalnianej w tym przypadku w obwodzie elektrycznym jest pole magnetyczne cewki.

Energię pola magnetycznego cewki indukcyjnej można obliczyć w następujący sposób. Aby uprościć obliczenia, rozważmy przypadek, w którym po odłączeniu cewki od źródła prąd w obwodzie maleje z czasem zgodnie z prawem liniowym. W tym przypadku EMF samoindukcji ma stałą wartość równą