INDUKTIVNOST: FORMULA IN ENOTE, SAMOINDUKTIVNOST - DUDE - 2026

Induktivnost je lastnost električnih tokokrogov v katerem električna poljska jakost zaradi prehoda električnega toka in spreminjanje magnetnega polja povezan pojavi. Ta elektromotorna sila lahko ustvari dva dobro različna pojava.

Prva je pravilna induktivnost v tuljavi, druga pa ustreza medsebojni induktivnosti, če sta dve ali več tuljav, medsebojno povezanih. Ta pojav temelji na Faradayevem zakonu, poznanem tudi kot zakon elektromagnetne indukcije, kar kaže, da je izvedljivo generiranje električnega polja iz spremenljivega magnetnega polja.

Leta 1886 je angleški fizik, matematik, elektrotehnik in radijski uporabnik Oliver Heaviside dal prve indikacije samoindukcije. Pozneje je ameriški fizik Joseph Henry pomembno prispeval tudi k elektromagnetni indukciji; od tod nosi enota merilna induktivnost.

Prav tako je nemški fizik Heinrich Lenz postuliral Lenzov zakon, ki navaja smer inducirane elektromotorne sile. Po Lenzovih besedah ​​ta sila, ki jo povzroči razlika napetosti, ki se nanaša na prevodnik, gre v nasprotni smeri smeri toka, ki teče skozi njega.

Induktivnost je del impedance vezja; to pomeni, da njegov obstoj pomeni določen upor proti kroženju toka.

Matematične formule

Induktivnost je ponavadi predstavljena s črko L, v čast prispevkov fizika Heinricha Lenza o tej temi.

Matematično modeliranje fizikalnega pojava vključuje električne spremenljivke, kot so magnetni tok, razlika potencialov in električni tok študijskega vezja.

Formula za intenzivnost toka

Matematično je formula za magnetno induktivnost opredeljena kot količnik med magnetnim tokom v elementu (vezje, električna tuljava, zanka itd.) In električnim tokom, ki kroži skozi element.

V tej formuli:

L: induktivnost.

Φ: magnetni tok.

I: jakost električnega toka

N: število tuljav v navitju.

Magnetni tok, omenjen v tej formuli, je tok, ki nastane izključno zaradi kroženja električnega toka.

Da bi ta izraz bil veljaven, drugih elektromagnetnih tokov, ki jih ustvarjajo zunanji dejavniki, kot so magneti ali elektromagnetni valovi zunaj študijskega kroga, ne bi smeli upoštevati.

Vrednost induktivnosti je obratno sorazmerna z intenziteto toka. To pomeni, da večja kot je induktivnost, manj toka bo tekel skozi vezje in obratno.

Po drugi strani je jakost induktivnosti sorazmerna s številom obratov (ali obratov), ​​ki tvorijo tuljavo. Več tuljav, ki jih ima induktor, večja je vrednost njegove induktivnosti.

Ta lastnost se razlikuje tudi glede na fizikalne lastnosti prevodne žice, ki sestavlja tuljavo, in njeno dolžino.

Formula za inducirano napetost

Magnetni tok, povezan s tuljavo ali prevodnikom, je težko izmeriti. Vendar je izvedljivo razliko električnega potenciala, ki ga povzročajo spremembe v pretoku.

Zadnja spremenljivka ni nič drugega kot električna napetost, ki je merljiva spremenljivka s pomočjo običajnih instrumentov, kot sta voltmeter ali multimeter. Tako je matematični izraz, ki določa napetost na sponkah induktorja, naslednji:

V tem izrazu:

V _L : razlika potenciala v induktorju.

L: induktivnost.

∆I: trenutni diferencial.

∆t: časovna razlika.

Če gre za enojno tuljavo, potem je V _L samoinduzirana napetost induktorja. Polarnost te napetosti je odvisna od tega, ali se poveča moč toka (pozitiven znak) ali zmanjša (negativni znak), ko kroži z enega pola na drugega.

Končno pri reševanju induktivnosti prejšnjega matematičnega izraza dobimo naslednje:

Velikost induktivnosti lahko dobimo z deljenjem vrednosti samoinducirane napetosti z diferenco toka glede na čas.

Formula za značilnosti induktorja

Materiali izdelave in geometrija induktorja igrajo temeljno vlogo pri vrednosti induktivnosti. To pomeni, da poleg intenzivnosti toka vplivajo še drugi dejavniki.

Formula, ki opisuje vrednost induktivnosti kot funkcijo fizikalnih lastnosti sistema, je naslednja:

V tej formuli:

L: induktivnost.

N: število obratov tuljave.

µ: magnetna prepustnost materiala.

S: površina preseka sredice.

l: dolžina pretočnih vodov.

Velikost induktivnosti je sorazmerna s kvadratom števila obratov, površino preseka tuljave in magnetno prepustnostjo materiala.

Magnetna prepustnost je lastnost materiala, da pritegne magnetna polja in jih prečka. Vsak material ima različno magnetno prepustnost.

Induktivnost je obratno sorazmerna z dolžino tuljave. Če je induktor zelo dolg, bo vrednost induktivnosti manjša.

Merska enota

V mednarodnem sistemu (SI) je enota induktivnosti kokoš, po ameriškem fiziku Josephu Henryju.

Po formuli za določitev induktivnosti kot funkcije magnetnega toka in jakosti toka imamo:

Po drugi strani, če določimo merske enote, ki sestavljajo henry, na podlagi formule za induktivnost kot funkcijo inducirane napetosti, imamo:

Omeniti velja, da sta oba izraza glede na mersko enoto popolnoma enakovredna. Najpogostejše velikosti induktivnosti so ponavadi izražene v milehenrijah (mH) in mikrohrani (μH).

Samoinduktivnost

Samoindukcija je pojav, ki se pojavi, ko skozi tuljavo teče električni tok in to povzroči lastno elektromotorno silo v sistemu.

Ta elektromotorna sila se imenuje napetost ali inducirana napetost in nastane kot posledica prisotnosti spremenljivega magnetnega toka.

Elektromotorna sila je sorazmerna s hitrostjo spremembe toka, ki teče skozi tuljavo. Po drugi strani ta nov napetostni diferencial sproži kroženje novega električnega toka, ki gre v nasprotni smeri od primarnega toka vezja.

Samoinduktivnost nastane kot posledica vpliva, ki ga sklop deluje na sebe, zaradi prisotnosti spremenljivih magnetnih polj.

Merska enota za samoinduktivnost je tudi henry in je v literaturi ponavadi predstavljena s črko L.

Ustrezni vidiki

Pomembno je razlikovati, kje se pojavlja vsak pojav: časovna variacija magnetnega toka se pojavi na odprti površini; torej okoli tuljave zanimanja.

Namesto tega je elektromotorna sila, ki jo povzroča sistem, potencialna razlika v zaprti zanki, ki razmeji odprto površino vezja.

Magnetni tok, ki prehaja skozi vsak zavoj tuljave, je neposredno sorazmeren intenziteti toka, ki ga povzroča.

Ta faktor sorazmernosti med magnetnim tokom in intenziteto toka je tisto, kar je znano kot koeficient samoindukcije ali, kar je enako, samoinduktivnost vezja.

Glede na sorazmernost obeh dejavnikov, če se intenzivnost toka spreminja kot funkcija časa, bo imel magnetni tok podobno vedenje.

Tako vezje predstavlja spremembo lastnih variacij toka in ta variacija bo večja in večja, saj se intenzivnost toka močno razlikuje.

Samoinduktivnost lahko razumemo kot nekakšno elektromagnetno vztrajnost, njena vrednost pa bo odvisna od geometrije sistema, pod pogojem, da je sorazmernost med magnetnim tokom in intenziteto toka izpolnjena.

Medsebojna induktivnost

Medsebojna induktivnost izhaja iz indukcije elektromotorne sile v tuljavi (tuljava št. 2) zaradi kroženja električnega toka v bližnji tuljavi (tuljava št. 1).

Zato je medsebojna induktivnost določena kot razmerje med faktorjem razmerja med elektromotorno silo, ustvarjeno v tuljavi št. 2, in spremembo toka v tuljavi št. 1.

Merska enota medsebojne induktivnosti je henry in je v literaturi predstavljena s črko M. Tako je medsebojna induktivnost tista, ki nastane med dvema tuljavama, povezanima med seboj, saj je tok skozi tuljavo proizvaja napetost čez sponke drugega.

Pojav indukcije elektromotorne sile v sklopljeni tuljavi temelji na Faradayevem zakonu.

Po tem zakonu je inducirana napetost v sistemu sorazmerna s hitrostjo spreminjanja magnetnega toka skozi čas.

Polarnost inducirane elektromotorne sile daje Lenzov zakon, po katerem bo ta elektromotorna sila nasprotovala kroženju toka, ki jo proizvaja.

Vzajemna induktivnost s FEM

Elektromotorna sila, inducirana v tuljavi št. 2, je podana z naslednjim matematičnim izrazom:

V tem izrazu:

EMF: elektromotorna sila.

M ₁₂ : medsebojna induktivnost med tuljavo št. 1 in tuljavo št. 2.

1I ₁ : trenutna sprememba tuljave št. 1.

∆t: časovna variacija.

Tako pri reševanju medsebojne induktivnosti prejšnjega matematičnega izraza dobimo naslednje rezultate:

Najpogostejša uporaba medsebojne induktivnosti je transformator.

Vzajemna induktivnost z magnetnim tokom

S svoje strani je mogoče sklepati tudi na medsebojno induktivnost tako, da dobimo količnik med magnetnim tokom med obema tuljavama in jakostjo toka, ki teče skozi primarno tuljavo.

V tem izrazu:

M ₁₂ : medsebojna induktivnost med tuljavo št. 1 in tuljavo št. 2.

Φ ₁₂ : magnetni tok med tuljavama št. 1 in št. 2.

I ₁ : jakost električnega toka skozi tuljavo št. 1

Pri ocenjevanju magnetnih tokov vsake tuljave je vsaka od njih sorazmerna z medsebojno induktivnostjo in tokom te tuljave. Nato je magnetni tok, povezan s tuljavo N ° 1, dan z naslednjo enačbo:

Podobno bo magnetni tok, ki je inherenten drugi tuljavi, pridobljen iz naslednje formule:

Enakost medsebojnih induktivnosti

Vrednost medsebojne induktivnosti bo odvisna tudi od geometrije sklopljenih tuljav zaradi sorazmernega razmerja do magnetnega polja, ki poteka skozi preseke pripadajočih elementov.

Če geometrija sklopke ostane konstantna, bo tudi medsebojna induktivnost ostala nespremenjena. Posledično bo sprememba elektromagnetnega toka odvisna le od intenzitete toka.

Po načelu vzajemnosti medijev s stalnimi fizikalnimi lastnostmi so medsebojne induktivnosti enake med seboj, kot je podrobno opisano v naslednji enačbi:

Se pravi, induktivnost tuljave # 1 glede na tuljavo # 2 je enaka induktivnosti tuljave # 2 glede na tuljavo # 1.

Prijave

Magnetna indukcija je osnovno načelo delovanja električnih transformatorjev, ki omogočajo dvig in spuščanje napetostnih ravni s konstantno močjo.

Pretok toka skozi primarno navijanje transformatorja v sekundarnem navitju sproži elektromotorno silo, kar posledično povzroči kroženje električnega toka.

Koeficient pretvorbe naprave je podan s številom obratov vsakega navitja, s katerim je mogoče določiti sekundarno napetost transformatorja.

Produkt napetosti in električnega toka (tj. Moč) ostane stalen, razen nekaterih tehničnih izgub zaradi lastne neučinkovitosti postopka.

Reference

1. Samoinduktivnost. Circuitos RL (2015): Obnovljeno iz: tutorialesinternet.files.wordpress.com
2. Chacón, F. Electrotecnia: osnove elektrotehnike. Papeška univerza Comillas ICAI-ICADE. 2003
3. Opredelitev induktivnosti (sf). Pridobljeno: definicionabc.com
4. Induktivnost (sf). Havana Kuba. Pridobljeno: eured.cu
5. Vzajemna induktivnost (sf). Havana Kuba. Pridobljeno: eured.cu
6. Induktorji in induktivnost (sf). Pridobljeno: fisicapractica.com
7. Olmo, M (sf). Indukcijska sklopka. Pridobljeno: hiperfizika.fi-astr.gsu.edu
8. Kaj je induktivnost? (2017). Pridobljeno od: sectorelectricidad.com
9. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Autoindukcija. Pridobljeno: es.wikipedia.org
10. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Induktivnost. Pridobljeno: es.wikipedia.org