Единицей индуктивности в СИ является генри (Гн). Эта единица определяется на основании формулы \(~L = \frac {\Phi}{I}.\)
Индуктивность контура равна 1 Гн, если при силе постоянного тока 1 А магнитный поток через контур равен 1 Вб: 1 Гн = (1 Вб)\(1 А).»’ Если в контуре проходит постоянный ток, то вокруг контура существует постоянное магнитное поле. Собственный магнитный поток, пронизывающий контур, не изменяется с течением времени, и ЭДС индукции в этом контуре не возбуждается. Если же ток, проходящий в контуре, будет изменяться со временем, то соответственно изменяющийся собственный магнитный поток, согласно закону электромагнитной индукции, создает в контуре ЭДС. Возникновение ЭДС индукции в контуре, которое вызвано изменением магнитного поля тока, проходящего в этом же контуре, называют »’явлением самоиндукции»’. а появляющуюся ЭДС — ЭДС самоиндукции \(~\varepsilon_{si}.\) ЭДС самоиндукции создает в контуре ток самоиндукции.
Направление тока самоиндукции определяется по правилу Ленца: ток самоиндукции всегда направлен так, что он противодействует изменению основного тока. Если основной ток возрастает, то ток самоиндукции направлен против основного тока, если уменьшается, то направления основного тока и тока самоиндукции совпадают.
По закону электромагнитной индукции среднее значение ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре с индуктивностью L (индуктивность контура не изменяется),
\(~\mathcal h \varepsilon_{si}\mathcal i = -\frac {\Delta \Phi}{\Delta t} = -L \frac {\Delta I}{\Delta t}.\) Мгновенное значение ЭДС \(~\varepsilon_{si} = -LI'(t).\)
ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности контура и скорости изменения силы тока в контуре.
Из этой формулы следует, что индуктивность — физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.
Используя это выражение, можно дать второе определение единицы индуктивности: элемент электрической цепи обладает индуктивностью в 1 Гн, если при равномерном изменении силы тока в цепи на 1 А за 1 с в нем возникает ЭДС самоиндукции 1 В.
Изменить магнитный поток можно также путем изменения индуктивности контура.
В общем случае может изменяться как сила тока в контуре, так и его индуктивность. Тогда среднее значение ЭДС самоиндукции
\(~\mathcal h \varepsilon_{si}\mathcal i = -\frac {\Delta (LI)}{\Delta t}= -(L\frac {\Delta I}{\Delta t} + I\frac {\Delta L}{\Delta t}),\)a ее мгновенное значение \(~\varepsilon_{si} =-(LI)’ = -(LI'(t) + IL'(t)).\)
Примерами самоиндукции являются экстратоки замыкания и размыкания.
Собирают электрическую цепь из катушки с большой индуктивностью, резистора, двух одинаковых ламп накаливания и источника тока (рис. 1). Резистор должен иметь такое же электрическое сопротивление, как и катушка. Опыт показывает, что при замыкании цепи электрическая лампа, включенная последовательно с катушкой, загорается несколько позже, чем лампа, включенная последовательно с резистором.
Рис. 1
Нарастанию тока в цепи катушки при замыкании препятствует ЭДС самоиндукции, возникающая при возрастании магнитного потока в катушке. При отключении источника тока вспыхивают обе лампы. В этом случае ток в цепи поддерживается ЭДС самоиндукции, возникающей при убывании магнитного потока в катушке. На рисунке 2 изображены графики изменения тока через лампочку 1 при замыкании (а) и размыкании (б) цепи. Явление самоиндукции создает искру в том месте, где происходит размыкание цепи. Если в цепи имеются мощные электромагниты, то искра может перейти в дуговой разряд и испортить выключатель. Для размыкания таких цепей на электростанциях пользуются масляными выключателями. В линиях электропередачи предусматриваются специальные автоматические выключатели, размещенные в отдельных зданиях и снабженные искрогасительными устройствами.
Рис. 2
Литература
Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 351-353.
Самоиндукция 🐲 СПАДИЛО.РУ
Если по катушке идет переменный ток, то магнитный поток, пронизывающий катушку, меняется. Поэтому возникает ЭДС индукции в том же самом проводнике, по которому идет переменный ток. Это явление называют самоиндукцией.
При самоиндукции проводящий контур выполняет двойную роль. С одной стороны, переменный ток в проводнике вызывает появление магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром. А так как магнитный поток изменяется со временем, появляется ЭДС индукции εis. По правилу Ленца в момент нарастания тока напряженность вихревого электрического поля направлена против тока. Следовательно, в этот момент вихревое поле препятствует нарастанию тока. Наоборот, в момент уменьшения тока вихревое поле поддерживает его.
Явление самоиндукции можно наблюдать в простых опытах. На рисунке представлена схема параллельного соединения двух одинаковых ламп. Одну из них подключают к источнику через резистор R, а другую — последовательно с катушкой L, снабженной железным сердечником.
При замыкании ключа первая лампа вспыхивает практически сразу, а вторая — с заметным запозданием. ЭДС самоиндукции в цепи этой лампы велика, и сила тока не сразу достигает своего максимального значения (см. график ниже).
Появление ЭДС самоиндукции при размыкании можно наблюдать в опыте с цепью, схематически показанной на следующем рисунке. При размыкании ключа в катушке L возникает ЭДС самоиндукции, поддерживающая первоначальный ток. В результате в момент размыкания через гальванометр идет ток (цветная стрелка), направленный против начального тока до размыкания (черная стрелка). Сила тока при размыкании цепи может превышать силу тока, проходящего через гальванометр при замкнутом ключе. Это означает, что ЭДС самоиндукции εis больше ЭДС ε батареи элементов.
Самоиндукция и инерция
Явление самоиндукции проще понять, проведя аналогию с инерцией в механике. Инерция приводит к тому, что под действием силы тело не мгновенно приобретает скорость, а постепенно. Тело нельзя мгновенно затормозить, как бы велика ни была тормозящая сила. Точно так же за счет самоиндукции при замыкании цепи сила тока не сразу приобретает определенное значение, а нарастает постепенно. Выключая источник, мы не прекращаем ток сразу. Самоиндукция его поддерживает некоторое время, несмотря на сопротивление цепи.
Чтобы увеличить скорость тела, согласно законам механики нужно совершить работу. При торможении тело само совершает работу. Точно так же для создания тока нужно совершить работу против вихревого электрического поля, а при исчезновении тока это поле совершает положительную работу.
Индуктивность
Модуль вектора индукции В магнитного поля, создаваемого током, пропорционален силе тока. Так как магнитный поток Ф пропорционален В, то Ф ~ В~ I. Это дает право утверждать, что:
Φ=LI
L — коэффициент пропорциональности между током в проводящем контуре и магнитным потоком, пронизывающим этот контур. Эту величину также называют индуктивностью контура, или его коэффициентом самоиндукции.
Применив закон электромагнитной индукции, а также считая, что форма контура остается неизменной, и поток меняется только за счет изменения силы тока, получим:
εis=−ΔΦΔt..=−LΔIΔt..
Эта формула позволяет дать такую формулировку L, которая точно отражает суть этой величины.
ОпределениеИндуктивность — это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.
Единица измерения индуктивности — генри (Гн). Индуктивность проводника равна 1 Гн, если в нем при изменении силы тока на 1 А за 1 с возникает ЭДС самоиндукции в 1 В.
Индуктивность подобна электроемкости. Она зависит от геометрических факторов: размеров проводника и его формы, но не зависит непосредственно от силы тока в проводнике. Кроме геометрии проводника, индуктивность зависит от магнитных свойств среды, в которой находится проводник.
Пример №1. При равномерном изменении силы тока в катушке на 10 А за 0,02 с в ней возникает ЭДС самоиндукции, равная 200 В. Чему равна индуктивность катушки?
Выразим индуктивность из формулы для ЭДС самоиндукции:
L=−ΔtεisΔI..=0,02·20010..=−0,4 (Гн)
Знак «минус» означает, что ЭДС самоиндукции действует так, что индукционный ток препятствует изменению магнитного потока. Поэтому само значение индуктивности мы можем принять за модуль полученного результата — 0,4 Гн.
что это такое, основные формулы, в чем измеряется, от чего зависит.
В материале разберемся в понятии ЭДС индукции в ситуациях ее возникновения. Также рассмотрим индуктивность в качестве ключевого параметра возникновения магнитного потока при появлении электрического поля в проводнике.
Электромагнитная индукция представляет собой генерирование электрического тока магнитными полями, которые изменяются во времени. Благодаря открытиям Фарадея и Ленца закономерности были сформулированы в законы, что ввело симметрию в понимание электромагнитных потоков. Теория Максвелла собрала воедино знания об электрическом токе и магнитных потоках. Благодаря открытия Герца человечество узнало о телекоммуникациях.
Магнитный поток
Вокруг проводника с электротоком появляется электромагнитное поле, однако параллельно возникает также обратное явление – электромагнитная индукция. Рассмотрим магнитный поток на примере: если рамку из проводника поместить в электрическое поле с индукцией и перемещать ее сверху вниз по магнитным силовым линиям или вправо-влево перпендикулярно им, тогда магнитный поток, проходящий через рамку, будет постоянной величиной.
При вращении рамки вокруг своей оси, тогда через некоторое время магнитный поток изменится на определенную величину. В результате в рамке возникает ЭДС индукции и появится электрический ток, который называется индукционным.
ЭДС индукции
Разберемся детально, что такое понятие ЭДС индукции. При помещении в магнитное поле проводника и его движении с пересечением силовых линий поля, в проводнике появляется электродвижущая сила под названием ЭДС индукции. Также она возникает, если проводник остается в неподвижном состоянии, а магнитное поле перемещается и пересекается с проводником силовыми линиями.
Когда проводник, где происходит возникновение ЭДС, замыкается на вешнюю цепь, благодаря наличию данной ЭДС по цепи начинает протекать индукционный ток. Электромагнитная индукция предполагает явление индуктирования ЭДС в проводнике в момент его пересечения силовыми линиями магнитного поля.
Электромагнитная индукция являет собой обратный процесс трансформации механической энергии в электроток. Данное понятие и его закономерности широко используются в электротехнике, большинство электромашин основывается на данном явлении.
Законы Фарадея и Ленца
Законы Фарадея и Ленца отображают закономерности возникновения электромагнитной индукции.
Фарадей выявил, что магнитные эффекты появляются в результате изменения магнитного потока во времени. В момент пересечения проводника переменным магнитным током, в нем возникает электродвижущая сила, которая приводит к возникновению электрического тока. Генерировать ток может как постоянный магнит, так и электромагнит.
Ученый определил, что интенсивность тока возрастает при быстром изменении количества силовых линий, которые пересекают контур. То есть ЭДС электромагнитной индукции пребывает в прямой зависимости от скорости магнитного потока.
Согласно закону Фарадея, формулы ЭДС индукции определяются следующим образом:
Е = — dФ/dt.
Знак «минус» указывает на взаимосвязь между полярностью индуцированной ЭДС, направлением потока и изменяющейся скоростью.
Согласно закону Ленца, можно охарактеризовать электродвижущую силу в зависимости от ее направленности. Любое изменение магнитного потока в катушке приводит к появлению ЭДС индукции, причем при быстром изменении наблюдается возрастающая ЭДС.
Если катушка, где есть ЭДС индукции, имеет замыкание на внешнюю цепь, тогда по ней течет индукционный ток, вследствие чего вокруг проводника появляется магнитное поле и катушка приобретает свойства соленоида. В результате вокруг катушки формируется свое магнитное поле.
Э.Х. Ленц установил закономерность, согласно которой определяется направление индукционного тока в катушке и ЭДС индукции. Закон гласит, что ЭДС индукции в катушке при изменении магнитного потока формирует в катушке ток направления, при котором данный магнитный поток катушки дает возможность избежать изменения постороннего магнитного потока.
Закон Ленца применяется для всех ситуаций индуктирования электротока в проводниках, вне зависимости от их конфигурации и метода изменения внешнего магнитного поля.
Движение провода в магнитном поле
Значение индуктированной ЭДС определяется в зависимости от длины проводника, пересекаемого силовыми линиями поля. При большем количестве силовых линий возрастает величина индуктируемой ЭДС. При увеличении магнитного поля и индукции, большее значение ЭДС возникает в проводнике. Таким образом, значение ЭДС индукции в движущемся в магнитном поле проводнике находится в прямой зависимости от индукции магнитного поля, длины проводника и скорости его движения.
Данная зависимость отражена в формуле Е = Blv, где Е — ЭДС индукции; В — значение магнитной индукции; I — длина проводника; v —скорость его перемещения.
Отметим, что в проводнике, который движется в магнитном поле, ЭДС индукции появляется, только когда он пересекает силовые линии магнитного поля. Если проводник движется по силовым линиям, тогда ЭДС не индуктируется. По этой причине формула применяется только в случаях, когда движением проводника направлено перпендикулярно силовым линиям.
Направление индуктированной ЭДС и электротока в проводнике определяется направлением движения самого проводника. Для выявления направления разработано правило правой руки. Если держать ладонь правой руки таким образом, чтобы в ее направлении входили силовые линии поля, а большой палец указывает направление движения проводника, тогда остальные четыре пальца показывают направление индуктированной ЭДС и направление электротока в проводнике.
Вращающаяся катушка
Функционирование генератора электротока основывается на вращении катушки в магнитном потоке, где имеется определенное количество витков. ЭДС индуцируется в электрической цепи всегда при пересечении ее магнитным потоком, на основании формулы магнитного потока Ф = B x S х cos α (магнитная индукция, умноженная на площадь поверхности, через которую проходит магнитный поток, и косинус угла, сформированный вектором направления и перпендикулярной плоскости линии).
Согласно формуле, на Ф воздействуют изменения в ситуациях:
- при изменении магнитного потока меняется вектор направления;
- изменяется площадь, заключенная в контур;
- меняется угол.
Допускается индуцирование ЭДС при неподвижном магните или неизменном токе, а просто при вращении катушки вокруг своей оси в пределах магнитного поля. В данном случае магнитный поток изменяется при смене значения угла. Катушка в процессе вращения пересекает силовые линии магнитного потока, в итоге появляется ЭДС. При равномерном вращении возникает периодическое изменение магнитного потока. Также число силовых линий, которые пересекаются ежесекундно, становится равным значениям через равные временные промежутки.
На практике в генераторах переменного электротока катушка остается в неподвижном состоянии, а электромагнит выполняет вращения вокруг нее.
ЭДС самоиндукции
При прохождении через катушку переменного электротока генерируется переменное магнитное поле, которое характеризуется меняющимся магнитным потоком, индуцирующим ЭДС. Данное явление называется самоиндукцией.
В силу того, что магнитный поток пропорционален интенсивности электротока, тогда формула ЭДС самоиндукции выглядит таким образом:
Ф = L x I, где L – индуктивность, которая измеряется в Гн. Ее величина определяется числом витков на единицу длины и величиной их поперечного сечения.
Взаимоиндукция
При расположении двух катушек рядом в них наблюдается ЭДС взаимоиндукции, которая определяется конфигурацией двух схем и их взаимной ориентацией. При возрастании разделения цепей значение взаимоиндуктивности уменьшается, поскольку наблюдается уменьшение общего для двух катушек магнитного потока.
Рассмотрим детально процесс возникновения взаимоиндукции. Есть две катушки, по проводу одной с N1 витков течет ток I1, которым создается магнитный поток и идет через вторую катушку с N2 числом витков.
Значение взаимоиндуктивности второй катушки в отношении первой:
М21 = (N2 x F21)/I1.
Значение магнитного потока:
Ф21 = (М21/N2) x I1.
Индуцированная ЭДС вычисляется по формуле:
Е2 = — N2 x dФ21/dt = — M21x dI1/dt.
В первой катушке значение индуцируемой ЭДС:
Е1 = — M12 x dI2/dt.
Важно отметить, что электродвижущая сила, спровоцированная взаимоиндукцией в одной из катушек, в любом случае прямо пропорциональна изменению электрического тока в другой катушке.
Тогда взаимоиндуктивность считается равной:
М12 = М21 = М.
Вследствие этого , E1 = — M x dI2/dt и E2 = M x dI1/dt. М = К √ (L1 x L2), где К является коэффициентом связи между двумя значениями инжуктивности.
Взаимоиндукция широко используется в трансформаторах, которые дают возможность менять значения переменного электротока. Прибор представляет собой пару катушек, которые намотаны на общий сердечник. Ток в первой катушке формирует изменяющийся магнитный поток в магнитопроводе и ток во второй катушке. При меньшем числе витков в первой катушке, чем во второй, возрастает напряжение, и соответственно при большем количестве витков в первой обмотке напряжение снижается.
Помимо генерирования и трансформации электрической энергии, явление магнитной индукции используется в прочих приборах. К примеру, в магнитных левитационных поездах, движущихся без непосредственного контакта с током в рельсах, а на пару сантиметров выше по причине электромагнитного отталкивания.
Самоиндукция и взаимоиндукция
ЭДС самоиндукции
Изменяющийся по величине ток всегда делает изменяющееся магнитное поле, которое, в свою очередь, всегда индуктирует ЭДС.
При всяком изменении тока в катушке (либо вообщем в проводнике) в ней самой индуктируется
ЭДС самоиндукции.
Когда ЭДС в катушке индуктируется за счет конфигурации собственного магнитного потока, величина этой ЭДС находится в зависимости от скорости конфигурации тока. Чем больше скорость конфигурации тока, тем больше ЭДС самоиндукции.
Величина ЭДС самоиндукции также зависит от числа витков катушки, густоты их намотки и размеров катушки. Чем больше поперечник катушки, число ее витков и густота намотки, тем больше ЭДС самоиндукции.
Эта зависимость ЭДС самоиндукции от скорости конфигурации тока в катушке, числа ее витков и размеров имеет огромное значение в
электротехнике.
Направление ЭДС самоиндукции определяется по закону Ленца. ЭДС самоиндукции имеет всегда такое направление, при котором она препятствует изменению вызвавшего ее тока.
По другому говоря, убывание тока в катушке тянет за собой возникновение ЭДС самоиндукции, направленной по направлению тока, т. е. препятствующей его убыванию. И, напротив, при возрастании тока в катушке появляется ЭДС самоиндукции, направленная против тока, т. е. препятствующая его возрастанию.
Не стоит забывать, что если ток в катушке не меняется, то никакой ЭДС самоиндукции не появляется.
Явление самоиндукции в особенности резко проявляется в цепи, содержащей внутри себя катушку с стальным сердечником, потому что
железо существенно наращивает магнитный поток катушки, а как следует, и величину ЭДС самоиндукции при его изменении.
Индуктивность
Итак, нам понятно, что величина ЭДС самоиндукции в катушке, не считая скорости конфигурации тока в ней, зависит
также
от размеров катушки и числа ее витков.
Как следует, разные по собственной конструкции катушки при одной и той же скорости конфигурации тока способны индуктировать внутри себя разные по величине ЭДС самоиндукции.
Чтоб различать катушки меж собой по их возможности индуктировать внутри себя ЭДС самоиндукции, введено понятие
индуктивности катушек, либо коэфициента самоиндукции.
Индуктивность катушки есть величина, характеризующая свойство катушки индуктировать внутри себя ЭДС самоиндукции.
Индуктивность данной катушки есть величина неизменная, не зависящая как от силы проходящего по ней тока, так и от скорости его конфигурации.
Генри — это индуктивность таковой катушки (либо проводника), в какой при изменении силы тока на 1 ампер в 1 секунду появляется ЭДС самоиндукции в 1 вольт.
На практике время от времени нужна катушка (либо обмотка), не владеющая индуктивностью. В данном случае провод наматывают на катушку, за ранее сложив его вдвойне. Таковой метод намотки именуется
бифилярным.
ЭДС взаимоиндукции
Итак, мы знаем, что ЭДС индукции в катушке можно вызвать и не перемещая в ней электромагнит, а изменяя только ток в его обмотке.
Но что чтоб вызвать ЭДС индукции в одной катушке за счет конфигурации тока в другой,
И в данном случае при изменении тока в одной катушке возникающий переменный магнитный поток будет пронизывать (пересекать) витки другой катушки и вызовет в ней ЭДС.
Взаимоиндукция дает возможность связывать меж собой средством магнитного поля разные электронные цепи. Такую связь принято именовать
индуктивной связью.
Величина ЭДС взаимоиндукции зависит сначала от того, с какой скоростью меняется ток в первой катушке. Чем резвее меняется в ней ток, тем создается большая ЭДС взаимоиндукции.
Не считая того, величина ЭДС взаимоиндукции находится в зависимости от величины индуктивности обеих катушек и от их обоюдного расположения, также от
магнитной проницаемости среды.
Как следует, разные по собственной индуктивности и обоюдному расположению катушки и в различной среде способны вызывать одна в другой разные по величине ЭДС взаимоиндукции.
Чтоб иметь возможность различать меж собой разные пары катушек по их возможности взаимно индуктировать ЭДС, введено понятие о
взаимоиндуктивности либо коэффициенте взаимоиндукции.
Обозначается ся взаимоиндуктивность буковкой М. Единицей ее измерения, так же как и индуктивности, служит генри.
Генри — это такая взаимоиндуктивность 2-ух катушек, при которой изменение тока в одной катушке на 1 ампер в 1 секунду вызывает в другой катушке ЭДС взаимоиндукции, равную 1 вольту.
На величину ЭДС взаимоиндукции оказывает влияние магнитная проницаемость среды.
Чем больше магнитная проницаемость среды, по которой замыкается переменный магнитный поток, связывающий катушки, тем посильнее индуктивная связь катушек и больше величина ЭДС взаимоиндукции.
такового принципиального электротехнического устройства, как трансформатор.
Читайте также:
ЭДС самоиндукции и индуктивность цепи
Дата публикации: .
Категория: Электротехника.
При замыкании выключателя в цепи, представленной на рисунке 1, возникнет электрический ток, направление которого показано одинарными стрелками. С появлением тока возникает магнитное поле, индукционные линии которого пересекают проводник и индуктируют в нем электродвижущую силу (ЭДС). Как было указано в статье «Явление электромагнитной индукции», эта ЭДС называется ЭДС самоиндукции. Так как всякая индуктированная ЭДС по правилу Ленца направлена против причины, ее вызвавшей, а этой причиной будет ЭДС батареи элементов, то ЭДС самоиндукции катушки будет направлена против ЭДС батареи. Направление ЭДС самоиндукции на рисунке 1 показано двойными стрелками.
Таким образом, ток устанавливается в цепи не сразу. Только когда магнитный поток установится, пересечение проводника магнитными линиями прекратится и ЭДС самоиндукции исчезнет. Тогда в цепи будет протекать постоянный ток.
| Рисунок 1. Электродвижущая сила самоиндукции в момент замыкания цепи направлена против ЭДС источника напряжения | Рисунок 2. График постоянного тока |
На рисунке 2 дано графическое изображение постоянного тока. По горизонтальной оси отложено время, по вертикальной оси – ток. Из рисунка видно, что если в первый момент времени ток равен 6 А, то в третий, седьмой и так далее моменты времени он также и будет равен 6 А.
На рисунке 3 показано, как устанавливается ток в цепи после включения. ЭДС самоиндукции, направленная в момент включения против ЭДС батареи элементов, ослабляет ток в цепи, и поэтому в момент включения ток равен нулю. Далее в первый момент времени ток равен 2 А, во второй момент времени – 4 А, в третий – 5 А, и только спустя некоторое время в цепи устанавливается ток 6 А.
| Рисунок 3. График нарастания тока в цепи с учетом ЭДС самоиндукции | Рисунок 4. ЭДС самоиндукции в момент размыкания цепи направлена одинаково с ЭДС источника напряжения |
При размыкании цепи (рисунок 4) исчезающий ток, направление которого показано одинарной стрелкой, будет уменьшать свое магнитное поле. Это поле, уменьшаясь от некоторой величины до нуля, будет вновь пересекать проводник и индуктировать в нем ЭДС самоиндукции.
При выключении электрической цепи с индуктивностью ЭДС самоиндукции будет направлена в ту же сторону, что и ЭДС источника напряжения. Направление ЭДС самоиндукции показано на рисунке 4 двойной стрелкой. В результате действия ЭДС самоиндукции ток в цепи исчезает не сразу.
Таким образом, ЭДС самоиндукции всегда направлена против причины, ее вызвавшей. Отмечая это ее свойство, говорят что ЭДС самоиндукции имеет реактивный характер.
Графически изменение тока в нашей цепи с учетом ЭДС самоиндукции при замыкании ее и при последующем размыкании в восьмой момент времени показано на рисунке 5.
| Рисунок 5. График нарастания и исчезновения тока в цепи с учетом ЭДС самоиндукции | Рисунок 6. Индукционные токи при размыкании цепи |
При размыкании цепей, содержащих большое количество витков и массивные стальные сердечники или, как говорят, обладающих большой индуктивностью, ЭДС самоиндукции может быть во много раз больше ЭДС источника напряжения. Тогда в момент размыкания воздушный промежуток между ножом и неподвижным зажимом рубильника будет пробит и появившаяся электрическая дуга будет плавить медные части рубильника, а при отсутствии кожуха на рубильнике может ожечь руки человека (рисунок 6).
В самой цепи ЭДС самоиндукции может пробить изоляцию витков катушек, электромагнитов и так далее. Во избежание этого в некоторых выключающих приспособлениях устраивают защиту от ЭДС самоиндукции в виде специального контакта, который замыкает накоротко обмотку электромагнита при выключении.
Следует учитывать, что ЭДС самоиндукции проявляет себя не только в моменты включения и выключения цепи, но также и при всяких изменениях тока.
Величина ЭДС самоиндукции зависит от скорости изменения тока в цепи. Так, например, если для одной и той же цепи в одном случае в течение 1 секунды ток в цепи изменился с 50 до 40 А (то есть на 10 А), а в другом случае с 50 до 20 А (то есть на 30 А), то во втором случае в цепи будет индуктироваться втрое большая ЭДС самоиндукции.
Величина ЭДС самоиндукции зависит от индуктивности самой цепи. Цепями с большой индуктивностью являются обмотки генераторов, электродвигателей, трансформаторов и индукционных катушек, обладающих стальными сердечниками. Меньшей индуктивностью обладают прямолинейные проводники. Короткие прямолинейные проводники, лампы накаливания и электронагревательные приборы (печи, плитки) индуктивностью практически не обладают и появления ЭДС самоиндукции в них почти не наблюдается.
Магнитный поток, пронизывающий контур и индуктирующий в нем ЭДС самоиндукции, пропорционален току, протекающему по контуру:
Ф = L × I ,
где L – коэффициент пропорциональности. Он называется индуктивностью. Определим размерность индуктивности:
Ом × сек иначе называется генри (Гн).
1 генри = 103; миллигенри (мГн) = 106 микрогенри (мкГн).
Индуктивность, кроме генри, измеряют в сантиметрах:
1 генри = 109 см.
Так, например, 1 км линии телеграфа обладает индуктивностью 0,002 Гн. Индуктивность обмоток больших электромагнитов достигает нескольких сотен генри.
Если ток в контуре изменился на Δi, то магнитный поток изменится на величину Δ Ф:
Δ Ф = L × Δ i .
Величина ЭДС самоиндукции, которая появится в контуре, будет равна (формула ЭДС самоиндукции):
При равномерном изменении тока по времени выражение
будет постоянным и его можно заменить выражением . Тогда абсолютная величина ЭДС самоиндукции, возникающая в контуре, может быть найдена так:На основании последней формулы можно дать определение единицы индуктивности – генри:
Проводник обладает индуктивностью 1 Гн, если при равномерном изменении тока на 1 А в 1 секунду в нем индуктируется ЭДС самоиндукции 1 В.
Как мы убедились выше, ЭДС самоиндукции возникает в цепи постоянного тока только в моменты его включения, выключения и при всяком его изменении. Если же величина тока в цепи неизменна, то магнитный поток проводника постоянен и ЭДС самоиндукции возникнуть не может (так как
. В моменты изменения тока в цепи ЭДС самоиндукции мешает изменениям тока, то есть оказывает ему своеобразное сопротивление.| Рисунок 7. Бифилярная обмотка катушки |
Часто на практике встречаются случаи, когда нужно изготовить катушку, не обладающую индуктивностью (добавочные сопротивления к электроизмерительным приборам, сопротивления штепсельных реостатов и тому подобные). В этом случае применяют бифилярную обмотку катушки (рисунок 7)
Как нетрудно видеть из чертежа, в соседних проводниках токи проходят в противоположных направлениях. Следовательно, магнитные поля соседних проводников взаимно уничтожаются. Общий магнитный поток и индуктивность катушки будут равны нулю. Для еще более полного уяснения понятия индуктивности приведем пример из области механики.
Как известно из физики, по второму закону Ньютона ускорение, полученное телом под действием силы, пропорционально самой силе и обратно пропорционально массе тела:
или
Сравним последнюю формулу с формулой ЭДС самоиндукции, взяв абсолютное значение ЭДС:
Если в этих формулах изменения скорости во времени
уподобить изменению тока во времени , механическую силу – электродвижущей силе самоиндукции, то масса тела будет соответствовать индуктивности цепи.При равномерном прямолинейном движении a = 0, поэтому F = 0, то есть если на тело не действуют силы, его движение будет прямолинейным и равномерным (первый закон Ньютона).
В цепях постоянного тока величина тока не меняется
и поэтому eL = 0.Источник: Кузнецов М.И., «Основы электротехники» — 9-е издание, исправленное — Москва: Высшая школа, 1964 — 560с.
САМ ИНДУКЦИЯ | |||
| Собственная индукция — это явление, при котором изменение электрического тока в Катушка создает наведенную ЭДС в самой катушке. | |||
| МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВО: | |||
Emf a DI / Dt Или ЭДС = -L DI / Dt Где, L = собственная индуктивность катушки. | |||
| САМ ИНДУКТИВНОСТЬ | |||
| Собственная индуктивность катушки определяется как отношение самоиндуцированной ЭДС к скорость изменения тока в катушке. | |||
Самостоятельная индуктивность = ЭДС / DI / Dt | |||
Обозначается на L, и это зависит от физических характеристик катушки. Единица себя индуктивность — Генри. | |||
| ГЕНРИ | |||
| Для последняя информация, бесплатные компьютерные курсы и важные заметки посетите: www.citycollegiate.com | |||
Я индуктивность катушки составляет один генри, если изменение тока на один ампер на второй через него вырабатывает в нем ЭДС в один вольт. 1 генри = 1 вольт / 1 ампер / сек | |||
ПОЯСНЕНИЕ САМОИНДУКЦИИ | |||
Рассмотреть катушка, подключенная к батарее через реостат, как показано на рисунке. В ток через катушку создает магнитный поток, который связывается с сама катушка. Если мы изменим сопротивление в цепи, ток через катушка изменяется, и магнитный поток через катушку также изменяется.Этот изменение магнитного потока указывает на наличие ЭДС в самой катушке. Такая ЭДС называется самоиндуцированная ЭДС и это явление называется самоиндукцией. | |||
| Для последняя информация, бесплатные компьютерные курсы и важные заметки посетите: www.citycollegiate.com | |||
индукционный | Infoplease
индукция, электричество и магнетизм, общее название для трех различных явлений.Электромагнитная индукция — это производство электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике в результате изменения магнитного поля вокруг проводника и является наиболее важным из трех явлений. Он был открыт в 1831 году Майклом Фарадеем и независимо Джозефом Генри. Изменение поля вокруг проводника может быть вызвано относительным движением между проводником и источником магнитного поля, как в электрическом генераторе, или изменением напряженности всего поля, так что поле вокруг проводника также изменяется. .Поскольку магнитное поле создается вокруг проводника с током, такое поле можно изменить, изменив ток. Таким образом, если проводник, в котором должна быть индуцирована ЭДС, является частью электрической цепи, индукция может быть вызвана изменением тока в этой цепи; это называется самоиндукцией. Индуцированная ЭДС всегда такова, что она противодействует вызывающему ее изменению, согласно закону Ленца. Изменение тока в данной цепи может также вызвать ЭДС в другой, соседней цепи, не связанной с исходной схемой; Этот тип электромагнитной индукции, называемый взаимной индукцией, лежит в основе трансформатора.Электростатическая индукция — это создание несбалансированного электрического заряда на незаряженном металлическом теле в результате того, что заряженное тело подносят к нему, не касаясь его. Если заряженное тело заряжено положительно, электроны незаряженного тела будут притягиваться к нему; если противоположный конец тела затем заземлен, электроны будут течь на него, чтобы заменить те, которые притягиваются к другому концу, тело, таким образом, приобретает отрицательный заряд после разрыва заземления. Аналогичную процедуру можно использовать для получения положительного заряда на незаряженном теле, когда к нему подносят отрицательно заряженное тело.Смотрите электричество. Магнитная индукция — это создание магнитного поля в куске немагнитного железа или другого ферромагнитного вещества при приближении к нему магнита. Магнит заставляет отдельные частицы железа, которые действуют как крошечные магниты, выстраиваться в линию, так что образец в целом становится намагниченным. Большая часть этого наведенного магнетизма теряется при удалении вызывающего его магнита. См. Магнетизм.Колумбийская электронная энциклопедия, 6-е изд. Авторские права © 2012, Columbia University Press.Все права защищены.
См. Другие статьи в энциклопедии на: Электротехника
Банк вопросов для JEE Main & Advanced Physics Электромагнитная индукция Статический EMI
Переключить навигацию 00
- РЖД
- UPSC
- Банковское дело
- SSC
- CLAT
- JEE Main & Advanced
- NEET
- NTSE
- KVPY
- Обучение
- Оборона
- 12 класс
- 11 класс
- 10 класс
- 9 класс
- 8-й класс
- 7 класс
- 6 класс
- 5 класс
- 4 класс
- 3-й класс
- 2-й класс
- 1-й класс
- Другой экзамен
- Дошкольное образование
- Государственный экзамен депутата
- Государственные экзамены UP
- Государственные экзамены Раджастана
- Государственные экзамены Джаркханда
- Государственные экзамены Чхаттисгарх,
- Государственные экзамены Бихара
- Экзамены штата Харьяна,
- Государственные экзамены Гуджарата,
- Государственные экзамены MH
- Государственные экзамены штата Химачал
- Государственные экзамены Дели
- Государственные экзамены Уттаракханда
- Государственные экзамены Пенджаба
- Государственные экзамены J&K
- Видео
- Учебные пакеты
- Серия испытаний
- Решения Ncert
- Образцы статей
- Банк вопросов
- Ноты
- Решенные статьи
- Текущие дела
Поиск…..
Идти!- Все
- Видео
- Учебные пакеты
- Решения NCERT
- Вопросов
Часто задаваемые вопросы: EMF Shielding
— У меня высокие показания измерителя ЭДС, что мне делать?
— Как я могу защитить всю комнату?
— Насколько хорошо кожа защищает от RF?
— Как я могу защитить свой смарт-счетчик?
— Как я могу защитить свою машину?
— Что такое «Ом на квадрат»?
— Что такое децибел?
— Как лучше всего экранировать магнитные поля от проводки?
— Какое безопасное расстояние для людей от ЛЭП?
— Что я могу сделать с линиями электропередач за моим окном?
— Какая марка телевизора или монитора компьютера лучше?
— Как мне защитить свой дом от радиации вышек сотовой связи (или RF)?
— Я использовал радиочастотное экранирование, которое требует ослабления 80 дБ на 2.4 ГГц. Почему я вижу только 20 дБ?
— Почему так сложно защитить мобильный телефон?
— Как мне измерить излучение моего мобильного телефона?
— Как мне защитить мои динамики?
— Как мне защитить свой ноутбук?
— Как остановить притяжение между двумя магнитами?
— Почему я не могу использовать только свинцовую, медную или алюминиевую фольгу для магнитного экранирования?
— Как правильно проводить исследование магнитного поля?
— Каков эффект частичного экранирования РЧ?
Что делать, если вы обнаружили высокий уровень ЭМП
Четыре буквы «D» уменьшения воздействия ЭМП:
1- Диагностика с помощью счетчика
Этот шаг — ключ к успешному смягчению последствий.Даже если вы знаете, что вас беспокоит конкретное устройство (например, ваш Wi-Fi роутер), наверняка в вашей среде будут и другие источники ЭМП, которые увеличивают нагрузку на вас и, таким образом, повышают вашу общую чувствительность.
Измерители ЭДС просты в использовании и доступны по цене , и это единственный способ определить скрытые источники неисправности . И они могут помочь вам проверить, привели ли ваши усилия к снижению общего воздействия.
В зависимости от источника высоких полей существует несколько стратегий их уменьшения:
2- Увеличьте расстояние
Подобно теплу от свечи, сила ЭДС уменьшается с удалением от источника. Вот несколько распространенных примеров того, как увеличить дистанцию:
- Держите мобильный телефон подальше от головы / тела (используйте громкую связь или гарнитуру)
- Переместите кровать в место в комнате подальше от горячей точки
- Переместите будильник через комнату от кровати
- Поставьте оконный кондиционер в наиболее удаленное от людей окно
- Используйте шланг на фене
- Расположите маршрутизатор Wi-Fi подальше от людей
- Получите экранированные удлинительные кабели и переместите периферийные устройства компьютера подальше от пользователя
- Используйте удаленную клавиатуру на ноутбуке (и никогда не кладите ноутбук себе на колени!)
- Отойдите от микроволновой печи во время ее использования
3- Выключить источник
Отключение источника поля приводит к немедленному и полному уменьшению проблемы.Выключение могло выглядеть так:
Выключить навсегда
Примеры:
- Отключить Wi-Fi и запустить провода для подключения к Интернету
- Поставьте микроволновую печь на обочину или продайте ее в списке Крейга
| Установите выключатель или таймер Примеры:
|
Примеры:
- Используйте ручную зубную щетку вместо электрической
- Используйте полотенце вместо фена
- Замена компактных люминесцентных ламп на лампы накаливания или светодиодные
- Поменяйте индукционную плиту на газовую
4- Экранирование
Экранирование предполагает установку надлежащего барьера между источником ЭМП и людьми.