De induktans Det er egenskapen til elektriske kretser som produseres en elektromotorisk kraft på grunn av passering av elektrisk strøm og variasjonen av det tilhørende magnetfeltet. Denne elektromotoriske kraften kan generere to godt differensierte fenomener..
Den første er en riktig induktans i spolen, og den andre tilsvarer en gjensidig induktans, hvis det er to eller flere spoler koblet til hverandre. Dette fenomenet er basert på Faradays lov, også kjent som loven om elektromagnetisk induksjon, som indikerer at det er mulig å generere et elektrisk felt fra et variabelt magnetfelt..
I 1886 ga den engelske fysikeren, matematikeren, elektroingeniøren og radiooperatøren Oliver Heaviside de første indikasjonene om selvinduksjon. Senere ga den amerikanske fysikeren Joseph Henry også viktige bidrag til elektromagnetisk induksjon; derfor bærer induktansmåleenheten navnet sitt.
På samme måte postulerte den tyske fysikeren Heinrich Lenz Lenzs lov, som sier retningen til den induserte elektromotoriske kraften. I følge Lenz går denne kraften som induseres av forskjellen i spenning påført en leder i motsatt retning av retningen til strømmen som strømmer gjennom den..
Induktans er en del av impedansen til kretsen; det vil si at dens eksistens innebærer en viss motstand mot strømmen av strøm.
Artikkelindeks
Induktans er vanligvis representert med bokstaven "L", til ære for bidragene fra fysikeren Heinrich Lenz om emnet.
Den matematiske modelleringen av det fysiske fenomenet involverer elektriske variabler som magnetisk strømning, potensialforskjellen og den elektriske strømmen til studiekretsen..
Matematisk er formelen for magnetisk induktans definert som kvotienten mellom den magnetiske strømmen i elementet (krets, elektrisk spole, sløyfe, etc.), og den elektriske strømmen som sirkulerer gjennom elementet.
I denne formelen:
L: induktans [H].
Φ: magnetisk fluks [Wb].
I: intensitet av elektrisk strøm [A].
N: antall viklingsspoler [uten enhet].
Den magnetiske strømmen som er nevnt i denne formelen er strømmen produsert utelukkende på grunn av sirkulasjonen av elektrisk strøm.
For at dette uttrykket skal være gyldig, bør ikke andre elektromagnetiske strømninger generert av eksterne faktorer som magneter eller elektromagnetiske bølger utenfor studiekretsen tas i betraktning..
Verdien av induktansen er omvendt proporsjonal med strømens intensitet. Dette betyr at jo høyere induktansen er, desto lavere er strømmen gjennom kretsen, og omvendt..
På sin side er induktansens størrelse direkte proporsjonal med antall svinger (eller svinger) som utgjør spolen. Jo flere spiraler induktoren har, jo større er verdien av induktansen.
Denne egenskapen varierer også avhengig av de fysiske egenskapene til den ledende ledningen som utgjør spolen, samt lengden på spolen..
Magnetisk strømning relatert til en spole eller leder er en vanskelig variabel å måle. Imidlertid er det mulig å oppnå den elektriske potensialforskjellen forårsaket av variasjonene i nevnte strømning..
Denne siste variabelen er ikke mer enn den elektriske spenningen, som er en målbar variabel gjennom konvensjonelle instrumenter som et voltmeter eller et multimeter. Dermed er det matematiske uttrykket som definerer spenningen ved induktorens terminaler følgende:
I dette uttrykket:
VL: potensiell forskjell på induktoren [V].
L: induktans [H].
∆I: nåværende differensial [I].
∆t: tidsforskjell [s].
Hvis det er en enkelt spole, så er VL er den induserte spenningen til induktoren. Polariteten til denne spenningen vil avhenge av om størrelsen på strømmen øker (positivt tegn) eller avtar (negativt tegn) når den sirkulerer fra en pol til en annen..
Til slutt, når man løser induktansen til det forrige matematiske uttrykket, oppnås følgende:
Induktansens størrelse kan oppnås ved å dele verdien av den selvinduserte spenningen med differensialen av strømmen i forhold til tiden.
Fremstillingsmaterialene og induktorens geometri spiller en grunnleggende rolle i verdien av induktansen. Det vil si at i tillegg til intensiteten i strømmen, er det andre faktorer som påvirker den.
Formelen som beskriver induktansverdien som en funksjon av systemets fysiske egenskaper er følgende:
I denne formelen:
L: induktans [H].
N: antall omdreininger av spolen [uten enhet].
µ: magnetisk permeabilitet av materialet [Wb / A · m].
S: tverrsnittsareal av kjernen [mto].
l: lengden på strømningslinjene [m].
Induktansens størrelse er direkte proporsjonal med kvadratet av antall svinger, spolens tverrsnittsareal og materialets magnetiske permeabilitet..
For sin del er magnetisk permeabilitet materialets egenskap for å tiltrekke seg magnetfelt og krysses av dem. Hvert materiale har forskjellig magnetisk permeabilitet.
På sin side er induktansen omvendt proporsjonal med lengden på spolen. Hvis induktoren er veldig lang, vil induktansverdien være mindre.
I det internasjonale systemet (SI) er induktansenheten henry, til ære for den amerikanske fysikeren Joseph Henry.
I henhold til formelen for å bestemme induktansen som en funksjon av den magnetiske strømmen og strømens intensitet, har vi:
På den annen side, hvis vi bestemmer måleenhetene som utgjør Henry basert på induktansformelen som en funksjon av den induserte spenningen, har vi:
Det er verdt å merke seg at når det gjelder måleenheten, er begge uttrykkene perfekt ekvivalente. De vanligste størrelsene på induktanser uttrykkes vanligvis i millihenries (mH) og microhenries (μH).
Selvinduksjon er et fenomen som oppstår når en elektrisk strøm sirkulerer gjennom en spole, og dette induserer en indre elektromotorisk kraft i systemet.
Denne elektromotoriske kraften kalles spenning eller indusert spenning, og den oppstår som et resultat av tilstedeværelsen av en variabel magnetisk strøm.
Den elektromotoriske kraften er proporsjonal med endringshastigheten til strømmen som strømmer gjennom spolen. I sin tur induserer denne nye spenningsforskjellen sirkulasjonen av en ny elektrisk strøm som går i motsatt retning av kretsens primære strøm..
Selvinduktans oppstår som et resultat av innflytelsen som forsamlingen utøver på seg selv, på grunn av tilstedeværelsen av variable magnetfelt.
Måleenheten for selvinduktans er også henry [H], og den er vanligvis representert i litteraturen med bokstaven L.
Det er viktig å skille hvor hvert fenomen oppstår: den tidsmessige variasjonen av den magnetiske strømmen oppstår på en åpen overflate; dvs. rundt spolen av interesse.
I stedet er den elektromotoriske kraften som induseres i systemet den potensielle forskjellen som eksisterer i den lukkede sløyfen som avgrenser den åpne overflaten av kretsen..
I sin tur er den magnetiske strømmen som går gjennom hver sving av en spole direkte proporsjonal med intensiteten til strømmen som forårsaker den..
Denne proporsjonalitetsfaktoren mellom den magnetiske strømmen og intensiteten av strømmen er det som er kjent som selvinduksjonskoeffisienten, eller hva som er den samme, kretsens selvinduktans..
Gitt proporsjonaliteten mellom begge faktorene, hvis intensiteten av strømmen varierer som en funksjon av tiden, vil magnetstrømmen ha en lignende oppførsel.
Dermed presenterer kretsen en endring i sine egne strømvariasjoner, og denne variasjonen vil bli større og større ettersom intensiteten på strømmen varierer betydelig..
Selvinduktans kan forstås som en slags elektromagnetisk treghet, og dens verdi vil avhenge av systemets geometri, forutsatt at proporsjonaliteten mellom den magnetiske strømmen og strømstyrken oppfylles..
Gjensidig induktans kommer fra induksjon av en elektromotorisk kraft i en spole (spole nr. 2) på grunn av sirkulasjonen av en elektrisk strøm i en nærliggende spole (spole nr. 1).
Derfor er gjensidig induktans definert som forholdsfaktoren mellom elektromotorisk kraft generert i spole nr. 2 og strømvariasjonen i spole nr. 1..
Måleenheten for gjensidig induktans er henry [H] og den er representert i litteraturen med bokstaven M. Dermed er gjensidig induktans den som oppstår mellom to spoler koblet til hverandre, siden strømmen gjennom en spole produserer en spenning over terminalene til den andre.
Fenomenet induksjon av en elektromotorisk kraft i den koblede spolen er basert på Faradays lov.
I følge denne loven er den induserte spenningen i et system proporsjonal med endringshastigheten til den magnetiske strømmen i tid.
På sin side er polariteten til den induserte elektromotoriske kraften gitt av Lenzs lov, ifølge hvilken denne elektromotoriske kraften vil motsette seg sirkulasjonen av strømmen som produserer den..
Elektromotorisk kraft indusert i spole nr. 2 er gitt ved følgende matematiske uttrykk:
I dette uttrykket:
EMF: elektromotorisk kraft [V].
M12: gjensidig induktans mellom spole nr. 1 og spole nr. 2 [H].
Jeg1: strømvariasjon i spole nr. 1 [A].
∆t: tidsvariasjon [s].
Følgende resultater, når du løser den gjensidige induktansen til det forrige matematiske uttrykket:
Den vanligste anvendelsen av gjensidig induktans er transformatoren.
For sin del er det også mulig å utlede den gjensidige induktansen ved å oppnå kvotienten mellom den magnetiske fluxen mellom begge spolene og intensiteten til strømmen som sirkulerer gjennom primærspolen..
I dette uttrykket:
M12: gjensidig induktans mellom spole nr. 1 og spole nr. 2 [H].
Φ12: magnetisk strømning mellom spoler nr. 1 og nr. 2 [Wb].
Jeg1: intensitet av elektrisk strøm gjennom spole nr. 1 [A].
Når man vurderer de magnetiske strømningene til hver spole, er hver av disse proporsjonal med den gjensidige induktansen og strømmen til den spolen. Deretter blir den magnetiske strømmen assosiert med spole N 1 gitt av følgende ligning:
Tilsvarende vil den magnetiske fluksen som ligger i den andre spolen oppnås fra følgende formel:
Verdien av den gjensidige induktansen vil også avhenge av geometrien til de koblede spolene, på grunn av det proporsjonale forholdet til magnetfeltet som passerer gjennom tverrsnittene av de tilknyttede elementene..
Hvis koblingenes geometri forblir konstant, vil den gjensidige induktansen også forbli uendret. Følgelig vil variasjonen av den elektromagnetiske strømmen bare avhenge av strømens intensitet.
I henhold til prinsippet om gjensidighet av media med konstante fysiske egenskaper, er de gjensidige induktansene identiske med hverandre, som beskrevet i følgende ligning:
Det vil si at induktansen til spole nr. 1 i forhold til spole nr. 2 er lik induktansen til spole nr. 2 i forhold til spole nr. 1.
Magnetisk induksjon er det grunnleggende handlingsprinsippet til elektriske transformatorer, som gjør det mulig å heve og senke spenningsnivåer ved konstant effekt.
Strømmen sirkulerer gjennom primærviklingen av transformatoren induserer en elektromotorisk kraft i sekundærviklingen som igjen resulterer i sirkulasjon av en elektrisk strøm.
Transformasjonsforholdet til enheten er gitt av antall svinger for hver vikling, som det er mulig å bestemme transformatorens sekundære spenning med..
Produktet av spenning og elektrisk strøm (dvs. kraft) forblir konstant, bortsett fra noen tekniske tap på grunn av prosessens iboende ineffektivitet.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.