diakin 25 июня 2021 в 14:49
- Выше мы рассматривали два основных понятия в электротехнике — идеальный генератор напряжения и идеальный генератор тока.
- Идеальный генератор напряжения выдает заданное напряжения U (давление в водопроводной аналогии) на любой нагрузке (сопротивлении внешней цепи).
- При этом в соответствии с законом Ома I=U/R, даже если R стремится к нулю, а ток возрастает до бесконечности.
Внутренне сопротивление идеального генератора напряжения равно 0.Идеальный генератор тока выдает заданный ток I (поток в водопроводной аналогии), даже если сопротивление внешней цепи стремится к бесконечности.
Напряжение на нагрузке при этом также стремится к бесконечности U=I*R.
Внутреннее сопротивление идеального генератора тока равно ∞.
Тут можно увидеть определенную симметрию, дуализм.
Мы рассматривали конденсатор С который может накапливать заряд (потому и называется — емкость) С=Q/U. Чем больше емкость, тем медленнее растет напряжение (давление) при закачке в конденсатор заряда U=Q/C.
Если емкость заряда очень большая (стремится к бесконечности), то такой конденсатор бесконечной емкости будет являться идеальным генератором напряжения. Он никогда не разрядится и при этом может выдать ток любой величины, и напряжение на нем будет оставаться постоянным.
Симметричным (дуальным) к конденсатору элементом будет являться индуктивность. Индуктивность обозначается буквой L (см схему ниже).
Обычно сам электронный компонент называется катушка индуктивности, а его параметр — индуктивность L.
рис 13. Подключение катушки индуктивности к генератору напряжения.
Если конденсатор является генератором напряжения, то индуктивность является генератором тока. Индуктивность стремиться поддерживать ток в цепи постоянным, то есть препятствует изменению тока в цепи.
Индуктивность бесконечной величины является идеальным генератором тока, то есть будет бесконечно гнать заданный ток I независимо от сопротивления нагрузки.
Как хорошо сказано в wiki — “При сопоставлении силы электрического тока со скоростью в механике и электрической индуктивности с массой в механике ЭДС самоиндукции сходна с силой инерции.”
Это похоже как если вы подойдете к стоящей на рельсах вагонетке и станете ее толкать (приложите к ней силу). Вагонетка начнет медленно разгоняться и «ток все быстрее и быстрее побежит по проводам». А потом попробуйте вагонетку тормозить и она будет медленно останавливаться.
- Так и в индуктивности, после подачи напряжения ток будет постепенно расти (вагонетка разгоняется), а при подаче напряжения другой полярности — постепенно уменьшаться (вагонетка тормозится).
- Отсюда следует вывод «Поезд мгновенно остановить нельзя!»
- «Ток в индуктивности мгновенно остановить нельзя!»
То есть даже если щелкнуть выключателем S4 на схеме и разомкнуть цепь, ток в первый момент после этого будет продолжать идти! На практике это приводит к тому, что в момент размыкания контактов в выключателе между ними будет проскакивать искра.
Сопротивление при размыкании контактов увеличивается до бесконечности (в реальности до очень больших величин) и протекающий ток создаст на этом сопротивлении напряжение очень большой величины, так что воздушный промежуток между контактами будет пробит.
В водопроводной аналогии этому явлению можно сопоставить гидравлический удар, когда масса воды в водопроводе набирает скорость, и при резком закрытии крана вода, продолжая двигаться по инерции, создает высокое давление, что может привести к разрыву трубы.
Причины по которой индуктивность имеет такие свойства (поддержание тока в цепи) хорошо описаны в wiki — https://ru.wikipedia.org/wiki/Самоиндукция
“При изменении тока в контуре пропорционально меняется и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром. Изменение этого магнитного потока, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в этом контуре индуктивной ЭДС. Это явление называется самоиндукцией.
Направление ЭДС самоиндукции всегда оказывается таким, что при возрастании тока в цепи ЭДС самоиндукции препятствует этому возрастанию (направлена против тока), а при убывании тока — убыванию (сонаправлена с током).
Явление самоиндукции проявляется в замедлении процессов исчезновения и установления тока.”
По отношению к конденсатору , основным отличием индуктивности, если говорить простыми словами, является то, что конденсатор пропускает переменный ток и не пропускает постоянный, а индуктивность наоборот — пропускает постоянный ток и не пропускает переменный.
Тут есть некий момент — постоянный ток это ток, который не меняется со временем, то, что называется «постоянная составляющая» частотой равной 0 Гц. Ее конденсатор не пропускает. Совсем.
А вот индуктивность совсем не пропускает переменный ток бесконечной частоты. А просто переменный ток любой конечной частоты немножко пропускает.
Но к понятию напряжения переменного тока мы вернемся позже.
Рассмотрим цепь на рис. 13 — подключение катушки индуктивности к генератору напряжения. Ниже представлен график тока в индуктивности при подаче на нее постоянного напряжения от генератора напряжения.
рис. 14 График тока в индуктивности при подаче на нее постоянного напряжения.
- При подаче на индуктивность постоянного напряжения ток в ней линейно возрастает со временем.
- Мы помним аналогичную картину для конденсатора.
- Напряжение на конденсаторе линейно возрастает при его заряде постоянным током.
- А что будет, если запитать индуктивность от генератора тока?
рис 15. Подключение индуктивности к генератору тока.
Ну тут из серии «кто кого заборет — слон или кит».
Попробуйте проанализировать работу схемы (hint — вообще схема изображена с ошибкой. В чем она заключается? Как нарисовать схему правильно?)
Цепи, содержащие конденсатор и индуктивность
Как было отмечено выше, индуктивность в электротехнике играет ту же роль, что масса в механике.
А что является аналогом конденсатора в механике? Конденсатор является генератором напряжения, то есть создает силу, которая двигает поток заряда по проводам.
Выше мы приводили аналог конденсатора в виде водонапорной башни, которая заполняется водой (зарядом) и давление (напряжение) в ней увеличивается.
Но можно также представить конденсатор в виде пружины — при заряде пружина сжимается и сила сжатия (напряжение) увеличивается. Емкость в этом случае величина обратная жесткости пружины. Чем пружина жестче, тем быстрее возрастает сила при сжатии. То есть соединение конденсатора и индуктивности эквивалентно вагонетке закрепленной на пружине. )
Что же будет происходить, если конденсатор соединить с индуктивностью, например как в схеме на рис. 16
рис 16. Параллельное включение конденсатора и катушки индуктивности.
Пусть конденсатор С заряжен до напряжения U. Ключ S2 замыкается и в цепи начинает течь ток. Это эквивалентно тому, как если бы мы сжали пружину и затем в какой-то момент отпустили (замкнули ключ S2).
В первый момент после замыкания ключа ток в цепи будет равен 0, так как индуктивность препятствует изменению тока. К вагонетке приложили силу, но в первый момент времени ее скорость равна 0. Затем ток начинает возрастать (вагонетка разгоняется).
Пружина разжимается все больше и больше, скорость вагонетки (ток) растет и в какой-то момент времени пружина оказывается не сжата. Конденсатор разрядился до 0. Но. Мы помним что «ток в индуктивности мгновенно остановить нельзя!» Вагонетка разогналась и даже если мы не будем ее толкать, она будет двигаться по инерции.
То есть индуктивность будет поддерживать ток и при этом заряжать конденсатор, но уже в другой полярности — заряды теперь будут скапливаться на другой обкладке конденсатора. Растущее напряжение противоположного знака на конденсаторе будет препятствовать движению зарядов, и в конце концов ток в цепи станет равным нулю.
Но при этом конденсатор уже зарядился напряжением U другой полярности!
То есть цепь пришла в состояние когда конденсатор заряжен, ток в ней равен нулю. Хм.. но это то же состояние, с которого мы начали, только полярность напряжения противоположная. Следовательно процесс повторится, только ток потечет уже в другую сторону и система вернется в исходное состояние. Вагонетка поедет обратно, проедет положение равновесия и по инерции снова сожмет пружину.
Возникнет колебательный процесс. То есть вагонетка на пружине так и будет кататься туда-сюда и в отсутствие потерь энергии (трения) этот процесс будет длиться бесконечно.
Таким образом соединение конденсатора с индуктивностью образует колебательное звено. Такие звенья широко используются в электротехнике для создания генераторов и фильтров напряжения переменного тока.
Понятие переменного тока рассмотрим в следующей статье.
UPD. Поскольку возник диспут экспоненциально ли растет ток при подключении катушки индуктивности к генератору напряжения или линейно, скажу еще пару слов по этому вопросу. Откуда же берется экспонента роста тока в схеме на рис.13? Ответ- ниоткуда. Ее там нет. Ток растет линейно и зависимость тока от напряжения описывается формулой
ЭДС самоиндукции в цепи прямо пропорциональна скорости изменения силы тока в этой цепи. Чтобы обеспечить U=const (а U – это производная от тока в катушке), ток должен линейно расти.
А откуда тогда вообще зашел разговор об экспоненте? А зашел он потому, что ток линейно растет только в идеальном случае — в схеме с идеальным генератором напряжения (бесконечной мощности и с нулевым внутренним сопротивлением) и идеальной индуктивностью (с нулевым внутренним сопротивлением).
В реальном случае с учетом внутреннего сопротивления схема будет выглядеть так.
рис 17. Подключение катушки индуктивности к генератору напряжения с учетом внутреннего сопротивления.
На схеме рис.17 R символизирует собой внутреннее сопротивление генератора и катушки индуктивности. (они все равно включены последовательно, поэтому можно обойтись одним R, как суммой этих сопротивлений)
В этом случае процесс разворачивается следующим образом. При замыкании ключа S4 цепь замкнется и должен был бы пойти ток. Однако, катушка индуктивности препятствует изменению тока, и в первый момент времени после замыкания ключа ток останется равным 0! По сути дела катушка в этот момент представляет собой разрыв цепи с бесконечным сопротивлением.
Поэтому напряжение U будет приложено к катушке целиком. Можно и по другому подойти — Ur=I*R. Падение напряжения на резисторе равно I*R, I у нас равен 0, поэтому напряжение на резисторе тоже равно 0, и к катушке будет приложено полное напряжение U. Дальше ток в катушке будет расти.
В области 0 линейно кстати (см рис 19 «Переход Суворова через Альпы» «Экспонента проходит через 0 под углом 45 градусов»). Ток будет расти и падение напряжения на резисторе тоже будет расти. А на катушке соответственно падать, потому что часть напряжения будет забирать на себя резистор. Поэтому со временем линейность роста тока в цепи будет нарушаться.
Когда падение напряжения на резисторе I*R сравняется с напряжением генератора U рост тока прекратится совсем, потому что напряжение на катушке будет равно 0 (все напряжение будет падать на резисторе).
Вот в этом случае и получится такой экспоненциальный график роста тока в индуктивности.
Рис. 18 Экспоненциальный график роста тока в индуктивности.ис 19 «Экспонента проходит через 0 под углом 45 градусов»
зы. В интернете столько разнообразной ереси на тему катушек индуктивности. Просто диву даешься. «Катушка индуктивности обладает также очень интересным свойством. При подаче на катушку постоянного напряжения, в катушке возникает на короткий промежуток времени противоположное напряжение.
Это противоположное напряжение называется ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС зависит от значения индуктивности катушки.
Поэтому, в момент подачи напряжения на катушку сила тока в течение долей секунд плавно меняет свое значение от 0 до некоторого значения, потому что напряжение, в момент подачи электрического тока, также меняет свое значение от ноля и до установившегося значения.» Ну..
поскольку про резистор в цепи ничего не сказано, то не на короткий промежуток, а пока входное напряжение не будет снято. Вторая часть звучит бредово, но направление верное — ток с цепи растет от нуля до.. без резистора до бесконечности, с резистором до I=Uвх/R.
Предположим, что обычная катушка индуктивности подключена к источнику напряжения через ключ. При замыкании ключа на индуктивность подается напряжение, вызывающее быстрое изменение протекающего через нее тока.
Когда приложенное напряжение увеличивается от нуля до пикового значения (за короткое время), индуктивность противодействует изменяющемуся через нее току, индуцируя напряжение, противоположное по полярности приложенному напряжению.
Индуцированное напряжение при подаче питания на катушку индуктивности называется обратной ЭДС и определяется по формуле 1:
VL = – L*(di/dt), (1)где:VL – напряжение (обратная ЭДС), индуцированная на катушке;L – индуктивность катушки;di/dt – скорость изменения тока во времени. Видимо здесь попытались описать начальный момент возникновения ЭДС самоиндукции, но получилась ерунда.
Говорить, что «индуцированное напряжение противоположно по полярности приложенному напряжению» это то же самое, что «падение напряжения на резисторе противоположно по полярности приложенному напряжению.» Ага, точно, приложенное напряжение сложили с падением напряжения и после резистора получили 0. Так и есть, лол.
«ЭДС самоиндукции» в катушке это аналог «падения напряжения» на резисторе. Только в резисторе электрическая энергия рассеивается, переходит в тепло, а в индуктивности — накапливается, переходит в энергию магнитного поля. В водопроводной аналогии индуктивность это такая турбинка, вставленная в водопроводную трубу, и которая имеет момент инерции.
Турбинка пропускает воду только когда вращается. И вот крантель открыли, давление к турбинке приложили, она начала вращаться и пошел ток дальше по трубе. И чем быстрее турбинка вращается, тем больше ее пропускная способность. Турбинка раскручивается, ток возрастает и так до бесконечности. Это если нет потерь энергии — резистора.
А если есть резистор (трение), то часть давления расходуется на преодоление трения. И когда вся входная энергия будет расходоваться на трение, турбинка перестанет ускоряться и ток достигнет максимальной величины.
Рис.20 Переходной процесс в цепи с индуктивностью
Картинка неправильная. В правильном варианте при отключении источника, подключался резистор и цепь оставалась замкнутой.
Рассмотрим следующую цепь
Рис.21 Цепь с индуктивностью и переключателем
Вопрос на засыпку: Чему будет равно напряжение на индуктивности в первый момент после переключения ключа S из верхнего положения в нижнее?
Hint: Не надо выносить себе мозг, пытаясь сообразить с каким там знаком возникнет ЭДС самоиндукции и что с ней будет дальше. Надо применять простое правило: Ток в индуктивности в первый момент времени после переключения сохраняется неизменным. Дальше применять закон Ома.
Что такое индуктивность
Индуктивностью называется идеализированный элемент электрической цепи, в котором происходит запасание энергии магнитного поля. Запасания энергии электрического поля или преобразования электрической энергии в другие виды энергии в ней не происходит.
Наиболее близким к идеализированному элементу — индуктивности — является реальный элемент электрической цепи — индуктивная катушка.
В отличие от индуктивности в индуктивной катушке имеют место также запасание энергии электрического поля и преобразование электрической энергии в другие виды энергии, в частности в тепловую.
Количественно способность реального и идеализированного элементов электрической цепи запасать энергию магнитного поля характеризуется параметром, называемым индуктивностью.
Таким образом термин «индуктивность» применяется как название идеализированного элемента электрической цепи, как название параметра, количественно характеризующего свойства этого элемента, и как название основного параметра индуктивной катушки.
Рис. 1. Условное графическое обозначение индуктивности
Связь между напряжением и током в индуктивной катушке определяется законом электромагнитной индукции, из которого следует, что при изменении магнитного потока, пронизывающего индуктивную катушку, в ней наводится электродвижущая сила е, пропорциональная скорости изменения потокосцепления катушки ψ и направленная таким образом, чтобы вызываемый ею ток стремился воспрепятствовать изменению магнитного потока:
e = — dψ / dt
Потокосцепление катушки равно алгебраической сумме магнитных потоков пронизывающих ее отдельные витки:
где N — число витков катушки.
В системе единиц СИ магнитный поток и потокосцепление выражают в веберах (Вб).
Магнитный поток Ф, пронизывающий каждый из витков катушки, в общем случае может содержать две составляющие: магнитный поток самоиндукции Фси и магнитный поток внешних полей Фвп: Ф — Фси + Фвп.
Первая составляющая представляет собой магнитный поток, вызванный протекающим по катушке током, вторая — определяется магнитными полями, существование которых не связано с током катушки — магнитным полем Земли, магнитными полями других катушек и постоянных магнитов. Если вторая составляющая магнитного потока вызвана магнитным полем другой катушки, то ее называют магнитным потоком взаимоиндукции.
Потокосцепление катушки ψ, так же как и магнитный поток Ф, может быть представлено в виде суммы двух составляющих: потокосцепления самоиндукции ψси, и потокосцепления внешних полей ψвп
ψ= ψси + ψвп
Наведенная в индуктивной катушке ЭДС е, в свою очередь, может быть представлена в виде суммы ЭДС самоиндукции, которая вызвана изменением магнитного потока самоиндукции, и ЭДС, вызванной изменением магнитного потока внешних по отношению к катушке полей:
e = eси + eвп,
здесь еси — ЭДС самоиндукции, евп — ЭДС внешних полей.
Если магнитные потоки внешних по отношению к индуктивной катушке полей равны нулю и катушку пронизывает только поток самоиндукции, то в катушке наводится только ЭДС самоиндукции.
Потокосцепление самоиндукции зависит от протекающего по катушке тока. Эта зависимость, называемая вебер — амперной характеристикой индуктивной катушки, в общем случае имеет нелинейный характер (рис. 2, кривая 1).
В частном случае, например для катушки без магнитного сердечника, эта зависимость может быть линейной (рис. 2, кривая 2).
Рис. 2. Вебер-амперные характеристики индуктивной катушки: 1 — нелинейная, 2 — линейная.
В системе единиц СИ индуктивность выражают в генри (Гн).
При анализе цепей обычно рассматривают не значение ЭДС, наведенной в катушке, а напряжением на ее зажимах, положительное направление которого выбирают совпадающим с положительным направлением тока:
Идеализированный элемент электрической цепи — индуктивность, можно рассматривать как упрощенную модель индуктивной катушки, отражающую способность катушки запасать энергию магнитного поля.
Для линейной индуктивности напряжение на ее зажимах пропорционально скорости изменения тока. При протекании через индуктивность постоянного тока напряжение на ее зажимах равно нулю, следовательно, сопротивление индуктивности постоянному току равно нулю.
Индуктивность и дроссели
Что такое индуктивность — это физическая величина, которая рассказывает нам о магнитных свойствах электрической цепи. Индуктивность измеряют в Гн (Генри).
Если вы вообще не понимаете о чём речь, то советую ознакомиться сначала с вот с этой статьей.
В электрических схемах например, нам встречаются какие-то непонятные катушки, дроссели и многие даже не знают их функциональную роль. В этой статье я постараюсь доступным языком рассказать, что такое индуктивность и как это явление применить на своей любимой работе.
Давайте посмотрим на рисунок
Давайте начнём движение проводника в магнитном поле таким образом, чтобы он пересек силовые линии постоянного магнита. Если это условие выполняется, то тогда в нашем проводнике появляется электродвижущая сила (ЭДС).
Или наоборот проводник остаётся на месте, а магнит передвигают таким образом, чтобы силовые линии магнита пересекали проводник. Сейчас был пример электромагнитной индукции.
Значение индуцированной электродвижущей силы в проводнике прямо пропорциональна магнитной индукции поля, скорости перемещения и длине проводника
Направление возникшей электродвижущей силы в проводнике
определяют через правило правой руки.
Правая рука находится в таком положении чтобы силовые линии
магнита заходили в ладонь. Следовательно, большой палец показывает нам направление
перемещения проводника, а остальные пальцы покажут нам направление возникшей
электродвижущей силы.
Для усиления электродвижущей силы индукции применяют электрические
катушки
А если подать напряжение на катушку, то по её виткам потечёт ток, который создаёт своё магнитное поле.
Закон Ленца
Закон Ленца говорит нам, что индуцированный ток направлен
так, чтобы препятствовать той причине, которая его вызвала. Например, подаём мы
на катушку напряжение.
В катушке образуется магнитное поле которое в момент
включения пересекает витки катушки и наводит там электродвижущую силу
самоиндукции.
По закону Ленца индуцированная Эдс самоиндукции будет направлена
навстречу току который её вызвал.
Если подавать (а) и снимать (б) напряжение с катушки, то произойдёт следующее. Магнитное поле будет то появляться, то исчезать. В результате изменяющееся магнитное поле будет пересекать витки катушки и индуцировать в ней ЭДС.
Новое понятие Эдс самоиндукции. Давайте рассмотрим её поподробнее.
Эдс самоиндукции
Если подавать и снимать напряжение с электрической катушки,
то магнитное поле будет появляться, исчезать, появляться, исчезать… В итоге
получаем магнитное поле, которое
постоянно меняется. Проходя через витки
катушки магнитное поле будет индуцировать в ней электродвижущую силу, которая
называется Эдс самоиндукции.
Коэффициент самоиндукции – это величина Эдс самоиндукции,
возникающей при изменении тока в единицу времени. Коэффициент самоиндукции
измеряется в Генри (Гн).
Индуктивностью в 1 Генри обладает катушка. В которой при
изменении тока на 1 Ампер в 1 секунду возникает Эдс самоиндукции в 1 Вольт.
Давайте напряжение цепи катушки обозначим через U, результирующее напряжение Uр, а Эдс самоиндукции Ес, тогда
получим следующие формулы:
В момент замыкания цепи результирующее напряжение будет следующим:
А в момент размыкания цепи:
Величина Эдс самоиндукции может многократно превышать напряжение источника тока. Поэтому при размыкании цепей с большой индуктивностью появляется дуга, и соответственно обгорают контакты.
Что такое дроссель
Дроссель — это вид катушки индуктивности, которая оказывает высокое сопротивление переменному току и малое постоянному.
Применяется дроссель в следующих случаях:
- Защита устройств от резких скачков напряжения;
- Для уменьшения скорости увеличения тока короткого замыкания ;
- Уменьшения импульсных помех;
И это только перечислена маленькая часть того где применяются
дроссели.
Пример:
Давайте представим, что у нас стоит дроссель перед электродвигателем. И в какой-то момент происходит скачок тока, что происходит: Мы знаем, что в момент пропускания тока через дроссель, формируется электромагнитное поле вокруг катушки.
А для формирования поля нам нужна энергия, поэтому в самом начале протекания тока он тратится на формирование электромагнитного поля. По закону Ленца, мы знаем, что ток в катушке не может измениться мгновенно. А явление самоиндукции при изменении тока, направлено навстречу основному току.
Таким образом дроссель просто скушает скачок тока в сети.
Подводим ИТОГИ:
- Возникший индуктированный ток всегда направлен так, чтобы препятствовать той причине, которая его вызвала;
- При изменении тока в цепи, у нас изменяется магнитный поток. А согласно закону электромагнитной индукции, в цепи возникает индуцированная ЭДС. Это и есть – самоиндукция;
- Величина Эдс самоиндукции может многократно превышать напряжение источника;
- Дроссель- это вид катушки индуктивности, которая оказывает высокое сопротивление переменному току и малое постоянному.
Индуктивность и явление самоиндукции — Мир графики
Люди, чья профессия или хобби связано с электрическим током, должны знать и разбираться в таких понятиях, как индуктивность и самоиндукция. Ведь подобные явления довольно часто используются в современном мире.
Что такое самоиндукция – для чайников
Любой электронный проводник имеет переменное магнитное поле, которое порождает дополнительный, так называемый индукционный ток. И если рассматривать в качестве проводника – электрическую цепь, то при изменении силы тока в ней изменится и магнитное поле, которое спровоцирует возникновение вихревого электрического поля.
Подобные явления станут причиной появления электродвижущей силы (ЭДС) в той же самой цепи, что и является самоиндукцией. Таким образом, самоиндукцией считается явление, во время которого в электрическом проводнике возникает ЭДС из-за изменения тока в самом проводнике.
Именно самоиндукция мешает току приобрести определенное значение при резком замыкании или размыкании электрической цепи, так как ЭДС в проводнике во время нарастания тока направлена в противоположную сторону относительно источника питания и наоборот во время его уменьшения.
- Явление самоиндукции можно наглядно увидеть при включении или выключении 2 одинаковых ламп, которые соединены параллельно.
- При этом ЭДС самоиндукции можно рассчитать по формуле:
- Ɛ=-dФ/dt, где:
- Ɛ – непосредственно ЭДС;
- dФ – изменения магнитного поля;
- dt – промежуток времени, за который произошли изменения.
ЭДС измеряется в вольтах, когда единицей измерения магнитного поля является вебер.
Об индуктивности простыми словами
Индуктивностью является физическая величина, которая была введена с целью оценки способности электрического проводника противодействовать току. Т.е. индуктивность, или как ее еще называют – коэффициент самоиндукции, показывает зависимость Ɛ от свойств проводника и от магнитной проницаемости среды, в которой он находится. Единицей измерения величины является генри (Гн).
Если рассмотреть величину на примере катушки индуктивности, то можно понять, что ее показатели будут изменяться в зависимости от числа витков катушки, а также ее размеров и формы.
Чем больше количество витков, тем больше индуктивность.
Данная величина также будет увеличена, если внутрь катушки будет помещен сердечник, так как изменится относительная магнитная проницаемость среды, в которой находится проводник. Данную зависимость можно увидеть на схеме.
Если посмотреть на формулу зависимости ЭДС от индуктивности, то можно понять, что чем больше будет величина, тем заметнее будет электродвижущая сила, что говорит о их прямой пропорциональности. Следуя из этого, можно сделать вывод, что индуктивность выступает неким «хранилищем» энергии, которое открывается в момент изменения тока.
Ɛ=- L(dI/dt), где:
- Ɛ – ЭДС самоиндукции;
- L-индуктивность;
- I – сила тока;
- t – время.
При этом L равно магнитному полю (Ф) деленному на силу тока (I).
Польза и вред
Такое явление, как самоиндукция, большинство людей наблюдают ежедневно, даже не осознавая этого. Так, например, принцип работы люминесцентных трубчатых ламп основан именно на явлении самоиндукции.
Также данное явление можно наблюдать в цепи зажигания транспортных средств, работающих на бензине. Это возможно благодаря наличию катушки индуктивности и прерывателя.
Так, в момент, когда через катушку проходит ток, прерыватель разрывает цепь питания катушки, в результате чего и образуется ЭДС, которая далее приводит к тому, что импульс более 10 кВ поступает на свечи зажигания.
Явление самоиндукции также приносит пользу, убирая лишнюю пульсацию, частоты или различные шумы в музыкальных колонках или другой аудиотехнике. Именно на ней основано работа различных «шумовых» фильтров.
Однако самоиндукция способна приносить не только пользу, но и заметный вред.
Особенно часто она вредит различным выключателям, рубильникам, розеткам и другим устройствам, размыкающим электрическую цепь.
Ее негативное воздействие на электроприборы можно заметить невооруженным глазом: искра в розетке в момент вытаскивания вилки, работающего фена и есть проявление сопротивления изменению силы тока.
Именно поэтому лампочки чаще всего перегорают именно в момент выключения света, а не наоборот. Это связано с тем, что сопротивление приводит к выгоранию контактов и накоплению цепей с токами в различных электроприборах, что в свою очередь представляет собой довольно серьезную техническую проблему.
Индуктивность и самоиндукция – незнакомые многим термины, с которыми люди встречаются ежедневно. И если первый термин является физической величиной, обозначающей способность проводника препятствовать изменению напряжения, то второй объясняет появление ЭДС индукции в том же проводнике.
https://www.youtube.com/watch?v=qmPy2nVEctE
Самоиндукция. Индуктивность. Видеоурок. Физика 11 Класс
На данном уроке мы узнаем, как и кем было открыто явление самоиндукции, рассмотрим опыт, с помощью которого продемонстрируем это явление, определим, что самоиндукция – это частный случай электромагнитной индукции. В конце урока введем физическую величину, показывающую зависимость ЭДС самоиндукции от размеров и формы проводника и от среды, в которой находится проводник, т. е. индуктивность.
Page 2
На этом уроке мы повторим явление самоиндукции. Ознакомимся с энергией магнитного поля. Также узнаем о том, как вычислить плотность энергии магнитного поля.
Page 3
Начиная изучать тему «Электромагнитная индукция», мы отметили, что это явление лежит в основе всей современной цивилизации. Даже личный комфорт каждого человека напрямую связан с этим явлением. На данном уроке, тема которого: «Генерация электрического тока», мы узнаем, как создается электроэнергия, которая поступает в каждый дом, каждую квартиру.
Page 4
На прошлом уроке мы выяснили, как производится переменный электрический ток. Основным элементом генератора является катушка индуктивности, которая вращается в магнитном поле.
Приводить катушку в движение можно любым способом (при помощи паровой машины, двигателя внутреннего сгорания или за счет потоков падающей воды). Далее возникает задача передачи энергии конечному пользователю.
Как правило, конечные пользователи находятся далеко от электростанций. Таким образом, энергию необходимо передавать на большие расстояния. Для этого существуют линии электропередач. Однако если длина проводов большая, то и сопротивление будет высоким.
В свою очередь это приведет к большим потерям передаваемой мощности. На данном уроке мы рассмотрим, от чего зависят потери мощности и как их можно уменьшить.
Page 5
На данном уроке, тема которого «Трансформатор», мы узнаем о приборе, в основе работы которого лежит явление электромагнитной индукции. Поговорим об истории создания трансформатора и режимах его работы.
Page 6
На данном уроке, тема которого: «Электромагнитное поле», мы обсудим понятие «электромагнитное поле», особенности его проявления и параметры этого поля.
Page 7
На данном уроке мы рассмотрим опыт, который демонстрирует прохождение переменного электрического тока через диэлектрик. Узнаем, что представляет собой электромагнитное поле, и поговорим об источниках и видах электрического и магнитного полей.
Я никак не могу понять что такое индуктивность. объясните простыми словами
Leonid Высший разум (388439) 6 лет назад
Индуктивность — это то же самое, что и конденсатор. Только энергию накапливает не в виде электрического поля (и соответственно не в форме заряда), а в виде магнитного поля (и соответственно в форме потока).
Конденсатор хранит электрический заряд, а индуктивность хранит магнитный поток. Если б у неё не было сопротивления — то этот поток она хранила бы вечно, пока в ней ток идёт. Вот сверхпроводящие магниты именно это и делают.Для чего нужна: да для кучи разных вещей. Раз это элемент накопительный, то он обладает инерцией.
Как и конденсатор. А значит, может использоваться в фильтрах. Чаще всего это фильтры по питанию (дроссели).
За счёт того, что индуктивность может обменитваться энергией с конденсатором, при их соединении возникают электрические колебания — из-за инерционности каждого компонента обмен энергией, даже когда «дойдёт до нуля» (энергия распределится поровну между ними), не заканчивается, а проскакивает эту точку равновесия, так что энергия почти полностью передаётся из одного элемента в другой. Ну а это э состояние неравновесное — поэтому процесс начинает идти в другую сторону… ну и дальше понятно: возникают колебания. Если б не было потерь — резистивных, прежде всего, — то этот процесс шёл бы бесконечно. Так работает колебательный контур.
Сергей Искусственный Интеллект (250249) 6 лет назад прикинь пружинуили маятник
Вот чем сильнее в лоб щелкнет, когда отпустишь — тем сильнее индукция
АллеоУченик (9) 6 лет назад
А какую роль играет она, ну например в передатчике? Она усиливает магнитное поле (можно сказать разгоняет) для того что бы отправить в эфир. Я правильно понял?
АллеоУченик (9) 6 лет назад
А какую роль играет она, ну например в передатчике? Она усиливает магнитное поле (можно сказать разгоняет) для того что бы отправить в эфир. Я правильно понял?
Допустимое отклонение Искусственный Интеллект (111094) 6 лет назад
Ну если вкратце, то каждый раз, когда меняется магнитное поле, в этой области создаётся электрическое поле, при этом оно всегда направленно так, чтобы созданный им ток препятствовал изменению магнитного поля. Мы подаём ток на катушку, и вокруг неё возникает магнитное поле, которое нарастает.
А это значит, что в катушке возникнет напряжение, препятствующее этому нарастанию, т. е. направленное против тока в катушке. Если ток отключить, то магнитное поле начнёт слабеть, а значит возникнет напряжение, не дающее току слабеть.
Фактически когда через катушку течёт ток, его энергия запасается в магнитном поле, а когда ток прекращается, эта энергия высвобождается, тратясь на поддержание тока. Так вот, индуктивность — это способность запасать энергию в виде магнитного поля.
Насколько высокое напряжение возникнет на катушке зависит от того, насколько резко меняется магнитное поле.
Например можно подать ток на катушку, а потом резко её отключить, и на ней возникнет импульс высокого напряжения, так работают обратноходовые преобразователи, позволяющие получать высокие напряжения от низковольтного источника.
Так же, из этого следует, что катушка всегда препятствует изменению тока в ней, то есть постоянный ток через неё течёт спокойно, а вот переменному она сопротивляется, то есть работает как фильтр. Плюс ко всему на катушке ток и напряжение возникают не одновременно — сначала нарастает напряжение, потом ток, так как индуктивность препятствует его изменению, и при отключении обратный процесс-сначала уменьшается напряжение, а потом ток, т. е. катушка сдвигает их по фазе относительно друг друга, что используется, например, в резонансных цепях.
АллеоУченик (9) 6 лет назад
Спасибо огромное!
Заур АйдамировУченик (162) 2 года назад
Специально вспоминал пароль от учетки, чтоб вас поблагодарить! На мой взгляд это лучший ответ ) принцип вроде понял, но не до конца ясно для чего он, что он фильтрует и для чего
Загрузка...
