новини

Принципът на работа на индуктивността е много абстрактен. За да обясним какво е индуктивност, започваме от основното физическо явление.

1. Две явления и един закон: магнетизъм, предизвикан от електричество, електричество, предизвикано от магнетизъм, и закон на Ленц

1.1 Електромагнитно явление

Има експеримент по физика в гимназията: когато малка магнитна стрелка се постави до проводник с ток, посоката на малката магнитна стрелка се отклонява, което показва, че около тока има магнитно поле. Това явление е открито от датския физик Ерстед през 1820 г.

Ако навием проводника в кръг, магнитните полета, генерирани от всеки кръг на проводника, могат да се припокриват и общото магнитно поле ще стане по-силно, което може да привлече малки предмети. На фигурата бобината се захранва с ток от 2~3A. Имайте предвид, че емайлираният проводник има ограничение на номиналния ток, в противен случай ще се стопи поради висока температура.

2. Феноменът на магнитоелектричеството

През 1831 г. британският учен Фарадей открива, че когато част от проводника на затворена верига се движи, за да прекъсне магнитното поле, върху проводника ще се генерира електричество. Предпоставката е веригата и магнитното поле да са в относително променяща се среда, така че това се нарича „динамично“ магнитоелектричество, а генерираният ток се нарича индуциран ток.

Можем да направим експеримент с мотор. В обикновен двигател с четка с постоянен ток частта на статора е постоянен магнит, а частта на ротора е проводник на намотка. Ръчното въртене на ротора означава, че проводникът се движи, за да прекъсне магнитните силови линии. С помощта на осцилоскоп за свързване на двата електрода на двигателя може да се измери промяната на напрежението. Генераторът е направен на този принцип.

3. Закон на Ленц

Закон на Ленц: Посоката на индуцирания ток, генериран от промяната на магнитния поток, е посоката, която се противопоставя на промяната на магнитния поток.

Просто разбиране на това изречение е: когато магнитното поле (външното магнитно поле) на околната среда на проводника стане по-силно, магнитното поле, генерирано от неговия индуциран ток, е противоположно на външното магнитно поле, което прави общото магнитно поле по-слабо от външното магнитно поле. Когато магнитното поле (външното магнитно поле) на околната среда на проводника стане по-слабо, магнитното поле, генерирано от неговия индуциран ток, е противоположно на външното магнитно поле, което прави общото магнитно поле по-силно от външното магнитно поле.

Законът на Ленц може да се използва за определяне на посоката на индуцирания ток във веригата.

2. Намотка със спирална тръба – обяснение как работят индукторите Със знанието за горните две явления и един закон, нека да видим как работят индукторите.

Най-простият индуктор е спирална тръбна бобина:

Ситуация по време на включване

Изрязваме малък участък от спиралната тръба и можем да видим две намотки, намотка A и намотка B:

По време на процеса на включване ситуацията е следната:

①Бобина A преминава през ток, като се приема, че посоката му е както е показано от синята плътна линия, която се нарича външен ток на възбуждане;
②Съгласно принципа на електромагнетизма, външният възбуждащ ток генерира магнитно поле, което започва да се разпространява в околното пространство и покрива намотка B, което е еквивалентно на намотка B, прекъсваща магнитните силови линии, както е показано от синята пунктирана линия;
③Съгласно принципа на магнитоелектричеството, индуциран ток се генерира в намотка B и неговата посока е както е показано от зелената плътна линия, която е противоположна на външния възбуждащ ток;
④Съгласно закона на Ленц, магнитното поле, генерирано от индуцирания ток, трябва да противодейства на магнитното поле на външния възбуждащ ток, както е показано със зелената пунктирана линия;

Ситуацията след включване е стабилна (DC)

След като захранването е стабилно, външният възбуждащ ток на намотка А е постоянен и магнитното поле, което генерира, също е постоянно. Магнитното поле няма относително движение с намотка B, така че няма магнитоелектричество и няма ток, представен от зелената плътна линия. По това време индукторът е еквивалентен на късо съединение за външно възбуждане.

3. Характеристики на индуктивността: токът не може да се промени внезапно

След като разбра как аниндукторработи, нека разгледаме най-важната му характеристика – токът в индуктора не може да се промени внезапно.

На фигурата хоризонталната ос на дясната крива е времето, а вертикалната ос е токът на индуктора. Моментът, в който ключът е затворен, се приема за начало на времето.

Вижда се, че:1. В момента, в който ключът е затворен, токът на индуктора е 0A, което е еквивалентно на това, че индукторът е отворен. Това е така, защото моментният ток се променя рязко, което ще генерира огромен индуциран ток (зелено), за да устои на външния ток на възбуждане (синьо);

2. В процеса на достигане на стационарно състояние токът на индуктора се променя експоненциално;

3. След достигане на стабилно състояние, токът на индуктора е I=E/R, което е еквивалентно на късо съединение на индуктора;

4. Съответстваща на индуцирания ток е индуцираната електродвижеща сила, която действа за противодействие на E, така че се нарича обратна ЕМП (обратна електродвижеща сила);

4. Какво точно е индуктивност?

Индуктивността се използва за описване на способността на устройството да устои на текущите промени. Колкото по-силна е способността да се противопоставят на текущите промени, толкова по-голяма е индуктивността и обратно.

За постояннотоково възбуждане индукторът в крайна сметка е в състояние на късо съединение (напрежението е 0). По време на процеса на включване обаче напрежението и токът не са 0, което означава, че има захранване. Процесът на натрупване на тази енергия се нарича зареждане. Той съхранява тази енергия под формата на магнитно поле и освобождава енергия, когато е необходимо (например когато външното възбуждане не може да поддържа текущия размер в стабилно състояние).

Индукторите са инерционни устройства в електромагнитното поле. Инерционните устройства не обичат промените, точно като маховиците в динамиката. Те трудно започват да се въртят в началото, а след като започнат, трудно се спират. Целият процес е придружен от преобразуване на енергия.

Ако се интересувате, моля, посетете уебсайтаwww.tclmdcoils.com.