новости

Принцип работы индуктивности очень абстрактный. Чтобы объяснить, что такое индуктивность, мы начнем с основного физического явления.

1. Два явления и один закон: магнетизм, индуцированный электричеством, электричество, индуцированное магнетизмом, и закон Ленца.

1.1 Электромагнитное явление

В школьном курсе физики есть эксперимент: когда небольшую магнитную стрелку подносят рядом с проводником с током, направление маленькой магнитной стрелки отклоняется, что свидетельствует о наличии магнитного поля вокруг тока. Это явление было открыто датским физиком Эрстедом в 1820 году.

Если мы намотаем проводник в круг, магнитные поля, генерируемые каждым кругом проводника, могут перекрываться, и общее магнитное поле станет сильнее, что может притягивать мелкие предметы. На рисунке катушка находится под напряжением силой 2~3А. Учтите, что эмалированный провод имеет номинальный предел тока, иначе он расплавится из-за высокой температуры.

2. Явление магнитоэлектричества.

В 1831 году британский учёный Фарадей обнаружил, что когда часть проводника замкнутой цепи движется, разрезая магнитное поле, в проводнике генерируется электричество. Обязательным условием является то, что цепь и магнитное поле находятся в относительно меняющейся среде, поэтому это называется «динамическим» магнитоэлектричеством, а генерируемый ток называется индуцированным током.

Мы можем провести эксперимент с двигателем. В обычном щеточном двигателе постоянного тока часть статора представляет собой постоянный магнит, а часть ротора — проводник катушки. Вращение ротора вручную означает, что проводник движется, разрезая магнитные силовые линии. Используя осциллограф для соединения двух электродов двигателя, можно измерить изменение напряжения. Генератор сделан по такому принципу.

3. Закон Ленца

Закон Ленца: Направление индуцированного тока, возникающего в результате изменения магнитного потока, — это направление, противодействующее изменению магнитного потока.

Простое понимание этого предложения таково: когда магнитное поле (внешнее магнитное поле) окружающей среды проводника становится сильнее, магнитное поле, создаваемое его индуцированным током, противоположно внешнему магнитному полю, что делает общее общее магнитное поле слабее, чем внешнее. магнитное поле. Когда магнитное поле (внешнее магнитное поле) окружающей среды проводника становится слабее, магнитное поле, создаваемое его индуцированным током, противоположно внешнему магнитному полю, что делает общее общее магнитное поле сильнее, чем внешнее магнитное поле.

Закон Ленца можно использовать для определения направления индуцированного тока в цепи.

2. Катушка спиральной трубки – объяснение того, как работают индукторы. Зная два вышеупомянутых явления и один закон, давайте посмотрим, как работают индукторы.

Простейший индуктор представляет собой спиральную трубчатую катушку:

Ситуация при включении

Мы разрезаем небольшой участок спиральной трубки и видим две катушки: катушку А и катушку Б:

В процессе включения ситуация следующая:

①Катушка А проходит через ток, предполагая, что его направление соответствует показанному синей сплошной линией, что называется током внешнего возбуждения;
②В соответствии с принципом электромагнетизма внешний ток возбуждения генерирует магнитное поле, которое начинает распространяться в окружающем пространстве и охватывает катушку B, что эквивалентно тому, что катушка B перерезает магнитные силовые линии, как показано синей пунктирной линией;
③В соответствии с принципом магнитоэлектричества в катушке B генерируется индуцированный ток, направление которого показано зеленой сплошной линией и противоположно току внешнего возбуждения;
④Согласно закону Ленца, магнитное поле, создаваемое индуцированным током, должно противодействовать магнитному полю внешнего тока возбуждения, как показано зеленой пунктирной линией;

Ситуация после включения стабильна (постоянный ток)

После того, как питание стабильно, внешний ток возбуждения катушки А является постоянным, и создаваемое ею магнитное поле также является постоянным. Магнитное поле не имеет относительного движения с катушкой B, поэтому нет магнитоэлектричества и нет тока, представленного зеленой сплошной линией. В это время индуктор эквивалентен короткому замыканию при внешнем возбуждении.

3. Характеристики индуктивности: ток не может измениться внезапно.

Поняв, какиндукторработает, давайте посмотрим на его важнейшую характеристику – ток в индукторе не может измениться внезапно.

На рисунке горизонтальная ось правой кривой — время, а вертикальная ось — ток на дросселе. За начало времени принимается момент замыкания выключателя.

Видно, что: 1. В момент замыкания ключа ток на индукторе равен 0 А, что эквивалентно размыканию индуктора. Это связано с тем, что мгновенный ток резко меняется, что приводит к возникновению огромного индуцированного тока (зеленый), который противостоит внешнему току возбуждения (синий);

2. В процессе выхода на установившийся режим ток на индукторе изменяется экспоненциально;

3. После достижения устойчивого состояния ток в индукторе равен I=E/R, что эквивалентно короткому замыканию индуктора;

4. Индуцированному току соответствует индуцированная электродвижущая сила, которая противодействует Е, поэтому ее называют обратной ЭДС (обратной электродвижущей силой);

4. Что такое индуктивность?

Индуктивность используется для описания способности устройства противостоять изменениям тока. Чем сильнее способность сопротивляться изменениям тока, тем больше индуктивность, и наоборот.

При возбуждении постоянным током индуктор в конечном итоге находится в состоянии короткого замыкания (напряжение равно 0). Однако во время процесса включения напряжение и ток не равны 0, что означает, что питание есть. Процесс накопления этой энергии называется зарядкой. Он сохраняет эту энергию в форме магнитного поля и высвобождает энергию при необходимости (например, когда внешнее возбуждение не может поддерживать величину тока в устойчивом состоянии).

Индукторы являются инерционными устройствами в электромагнитном поле. Инерционные устройства не любят изменений, как и маховики в динамике. Их трудно поначалу начать вращаться, а как только они начнут вращаться, их трудно остановить. Весь процесс сопровождается преобразованием энергии.

Если вы заинтересованы, пожалуйста, посетите сайтwww.tclmdcoils.com.