The indukčnost Jedná se o vlastnost elektrických obvodů, kterými se vytváří elektromotorická síla, v důsledku průchodu elektrického proudu a kolísání přidruženého magnetického pole. Tato elektromotorická síla může generovat dva dobře diferencované jevy..
První je správná indukčnost v cívce a druhá odpovídá vzájemné indukčnosti, pokud se jedná o dvě nebo více vzájemně spojených cívek. Tento jev je založen na Faradayově zákoně, známém také jako zákon elektromagnetické indukce, který naznačuje, že je možné generovat elektrické pole z proměnného magnetického pole..
V roce 1886 dal anglický fyzik, matematik, elektrotechnik a radista Oliver Heaviside první údaje o samoindukci. Později americký fyzik Joseph Henry také významně přispěl k elektromagnetické indukci; proto jednotka měření indukčnosti nese jeho jméno.
Stejně tak německý fyzik Heinrich Lenz postuloval Lenzův zákon, který stanoví směr indukované elektromotorické síly. Podle Lenze tato síla indukovaná rozdílem napětí aplikovaného na vodič jde opačným směrem ke směru proudu, který jím prochází..
Indukčnost je součástí impedance obvodu; to znamená, že z jeho existence vyplývá určitý odpor vůči proudu.
Rejstřík článků
Indukčnost je obvykle reprezentována písmenem „L“, na počest příspěvků fyzika Heinricha Lenze na toto téma.
Matematické modelování fyzikálního jevu zahrnuje elektrické proměnné, jako je magnetický tok, rozdíl potenciálů a elektrický proud studijního obvodu..
Matematicky je vzorec pro magnetickou indukčnost definován jako podíl mezi magnetickým tokem v prvku (obvod, elektrická cívka, smyčka atd.) A elektrickým proudem, který cirkuluje prvkem.
V tomto vzorci:
L: indukčnost [H].
Φ: magnetický tok [Wb].
I: intenzita elektrického proudu [A].
N: počet cívek vinutí [bez jednotky].
Magnetický tok, který je zmíněn v tomto vzorci, je tok produkovaný pouze v důsledku cirkulace elektrického proudu.
Aby byl tento výraz platný, neměly by se brát v úvahu jiné elektromagnetické toky generované vnějšími faktory, jako jsou magnety nebo elektromagnetické vlny mimo studijní obvod..
Hodnota indukčnosti je nepřímo úměrná intenzitě proudu. To znamená, že čím vyšší je indukčnost, tím nižší je tok proudu obvodem a naopak..
Velikost indukčnosti je přímo úměrná počtu závitů (nebo závitů), které tvoří cívku. Čím více spirál má induktor, tím větší je hodnota jeho indukčnosti.
Tato vlastnost se také liší v závislosti na fyzikálních vlastnostech vodivého drátu, který tvoří cívku, a také na délce cívky..
Magnetický tok související s cívkou nebo vodičem je obtížně měřitelná proměnná. Je však možné získat rozdíl elektrického potenciálu způsobený změnami uvedeného toku..
Tato poslední proměnná není nic jiného než elektrické napětí, které je měřitelnou proměnnou běžnými přístroji, jako je voltmetr nebo multimetr. Matematický výraz, který definuje napětí na svorkách induktoru, je tedy následující:
V tomto výrazu:
PROTIL: rozdíl potenciálů napříč induktorem [V].
L: indukčnost [H].
∆I: proudový rozdíl [I].
:T: časový rozdíl [s].
Pokud je to jediná cívka, pak VL je samoindukované napětí induktoru. Polarita tohoto napětí bude záviset na tom, zda se velikost proudu zvýší (kladné znaménko) nebo sníží (záporné znaménko) při oběhu z jednoho pólu na druhý..
Nakonec se při řešení indukčnosti předchozího matematického výrazu získá toto:
Velikost indukčnosti lze získat vydělením hodnoty samoindukovaného napětí diferenciem proudu s ohledem na čas.
Materiály výroby a geometrie induktoru hrají zásadní roli v hodnotě indukčnosti. To znamená, že kromě intenzity proudu existují i další faktory, které jej ovlivňují.
Vzorec, který popisuje hodnotu indukčnosti jako funkci fyzikálních vlastností systému, je následující:
V tomto vzorci:
L: indukčnost [H].
N: počet závitů cívky [bez jednotky].
µ: magnetická permeabilita materiálu [Wb / A · m].
S: průřezová plocha jádra [mdva].
l: délka průtokového potrubí [m].
Velikost indukčnosti je přímo úměrná druhé mocnině počtu závitů, ploše průřezu cívky a magnetické permeabilitě materiálu..
Magnetická permeabilita je vlastnost materiálu přitahovat magnetická pole a procházet jimi. Každý materiál má jinou magnetickou permeabilitu.
Indukčnost je zase nepřímo úměrná délce cívky. Pokud je induktor velmi dlouhý, hodnota indukčnosti bude menší.
V mezinárodním systému (SI) je jednotkou indukčnosti Henry, na počest amerického fyzika Josepha Henryho.
Podle vzorce pro stanovení indukčnosti jako funkce magnetického toku a intenzity proudu máme:
Na druhou stranu, pokud určíme měrné jednotky, které tvoří Henry, na základě vzorce indukčnosti jako funkce indukovaného napětí, máme:
Stojí za zmínku, že z hlediska měrné jednotky jsou oba výrazy naprosto rovnocenné. Nejběžnější velikosti indukčností jsou obvykle vyjádřeny v milihenries (mH) a microhenries (μH).
Samočinná indukce je jev, ke kterému dochází, když elektrický proud cirkuluje cívkou, a to indukuje vlastní elektromotorickou sílu v systému.
Tato elektromotorická síla se nazývá napětí nebo indukované napětí a vzniká v důsledku přítomnosti proměnného magnetického toku.
Elektromotorická síla je úměrná rychlosti změny proudu protékajícího cívkou. Tento nový napěťový rozdíl zase indukuje cirkulaci nového elektrického proudu, který jde opačným směrem k primárnímu proudu obvodu..
Vlastní indukčnost nastává v důsledku vlivu, který na sebe sestava působí, v důsledku přítomnosti proměnných magnetických polí.
Jednotkou měření vlastní indukčnosti je také Henry [H] a v literatuře je obvykle znázorněn písmenem L.
Je důležité rozlišovat, kde se jednotlivé jevy vyskytují: časová variace magnetického toku nastává na otevřeném povrchu; tj. kolem zájmové cívky.
Namísto toho je elektromotorická síla indukovaná v systému potenciálním rozdílem existujícím v uzavřené smyčce, který ohraničuje otevřený povrch obvodu..
Magnetický tok, který prochází každým závitem cívky, je zase přímo úměrný intenzitě proudu, který jej způsobuje..
Tento faktor úměrnosti mezi magnetickým tokem a intenzitou proudu je to, co je známé jako koeficient vlastní indukce, nebo co je stejné, vlastní indukčnost obvodu..
Vzhledem k proporcionalitě mezi oběma faktory, pokud se intenzita proudu mění v závislosti na čase, bude mít magnetický tok podobné chování.
Obvod tedy představuje změnu jeho vlastních proudových variací a tato variace bude stále větší a větší, protože intenzita proudu se významně mění..
Samočinnou indukčnost lze chápat jako druh elektromagnetické setrvačnosti a její hodnota bude záviset na geometrii systému za předpokladu, že je splněna proporcionalita mezi magnetickým tokem a intenzitou proudu..
Vzájemná indukčnost pochází z indukce elektromotorické síly v cívce (cívka č. 2) v důsledku cirkulace elektrického proudu v blízké cívce (cívka č. 1).
Proto je vzájemná indukčnost definována jako poměrový faktor mezi elektromotorickou silou generovanou v cívce č. 2 a kolísáním proudu v cívce č. 1.
Jednotkou měření pro vzájemnou indukčnost je Henry [H] a v literatuře je znázorněna písmenem M. Vzájemná indukčnost je tedy ta, která se vyskytuje mezi dvěma cívkami navzájem spojenými, protože tok proudu jednou cívkou vytváří napětí na svorkách druhé.
Fenomén indukce elektromotorické síly ve spojené cívce je založen na Faradayově zákoně.
Podle tohoto zákona je indukované napětí v systému úměrné rychlosti změny magnetického toku v čase.
Polarita indukované elektromotorické síly je dána Lenzovým zákonem, podle něhož bude tato elektromotorická síla odporovat oběhu proudu, který ji vytváří..
Elektromotorická síla indukovaná v cívce č. 2 je dána následujícím matematickým výrazem:
V tomto výrazu:
EMF: elektromotorická síla [V].
M12: vzájemná indukčnost mezi cívkou č. 1 a cívkou č. 2 [H].
„Já1: kolísání proudu v cívce č. 1 [A].
:T: časová variace [s].
Při řešení vzájemné indukčnosti předchozího matematického výrazu tedy vznikají následující výsledky:
Nejběžnější aplikací vzájemné indukčnosti je transformátor.
Pokud jde o jeho část, je také možné odvodit vzájemnou indukčnost získáním kvocientu mezi magnetickým tokem mezi oběma cívkami a intenzitou proudu, který cirkuluje primární cívkou..
V tomto výrazu:
M12: vzájemná indukčnost mezi cívkou č. 1 a cívkou č. 2 [H].
Φ12: magnetický tok mezi cívkami č. 1 a č. 2 [Wb].
Já1: intenzita elektrického proudu cívkou č. 1 [A].
Při hodnocení magnetických toků každé cívky je každý z nich úměrný vzájemné indukčnosti a proudu dané cívky. Potom je magnetický tok spojený s cívkou N ° 1 dán následující rovnicí:
Podobně bude magnetický tok vlastní druhé cívce získán z následujícího vzorce:
Hodnota vzájemné indukčnosti bude také záviset na geometrii spřažených cívek, vzhledem k proporcionálnímu vztahu k magnetickému poli, které prochází průřezy příslušných prvků..
Pokud geometrie vazby zůstane konstantní, vzájemná indukčnost také zůstane nezměněna. V důsledku toho bude změna elektromagnetického toku záviset pouze na intenzitě proudu.
Podle principu vzájemnosti média s konstantními fyzikálními vlastnostmi jsou vzájemné indukčnosti navzájem identické, jak je podrobně uvedeno v následující rovnici:
To znamená, že indukčnost cívky č. 1 ve vztahu k cívce č. 2 se rovná indukčnosti cívky č. 2 ve vztahu k cívce č. 1.
Magnetická indukce je základním principem působení elektrických transformátorů, které umožňují zvyšování a snižování úrovní napětí při konstantním výkonu.
Cirkulace proudu primárním vinutím transformátoru indukuje elektromotorickou sílu v sekundárním vinutí, což má za následek cirkulaci elektrického proudu.
Transformační poměr zařízení je dán počtem závitů každého vinutí, s nimiž je možné určit sekundární napětí transformátoru.
Produkt napětí a elektrického proudu (tj. Energie) zůstává konstantní, s výjimkou některých technických ztrát v důsledku inherentní neúčinnosti procesu.
Zatím žádné komentáře