Когда в катушке возникает индукционный ток?

Статьи › Магнит › Почему катушка по которой пропущен ток взаимодействует с Магнитом?

Индукционный ток возникает только при изменении линий магнитной индукции. Направление тока будет различно при увеличении числа линий и при их уменьшении. Сила индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока. Может изменяться само поле, или контур может перемещаться в неоднородном магнитном поле.

Индукционный электрический ток появляется в замкнутой цепи только тогда, когда существует переменное магнитное поле. Причем это магнитное поле должно изменяться. Если изменения магнитного поля не происходит, то не будет никакого электрического тока. Даже если магнитное поле существует.

1. Когда при помощи магнита возникает индукционный ток в катушке?
2. Как возникает индукционный ток?
3. Когда возникает электрический ток в катушке?
4. Как и от чего зависит индукционный ток?
5. Какие условия необходимы для получения индукционного тока?
6. Как определить индукционный ток в катушке?
7. В каком случае в рамке возникает индукционный ток?
8. В каком случае в кольце возникает индукционный ток?
9. Почему индукционный ток не возникает?
10. Где будет больше индукционный ток в катушке или Реостате?
11. Можно ли вызвать появление индукционного тока?
12. Когда возникает Самоиндукция?
13. Что такое индукция простыми словами?
14. Чем отличается индукционный ток от обычного?
15. Почему катушка с током отталкивается от магнита?
16. Как различить возбуждающий и индукционный токи?
17. Что происходит при внесении магнита в катушку?
18. В каком случае возникает индукционный ток проволочную рамку вращают?
19. В каком случае возникает явление электромагнитной индукции?
20. Как понять индукционный?
21. В каком случае наблюдается явление электромагнитной индукции?
22. Когда течет ток?
23. Что порождает электрический ток?
24. Что не передает ток?
25. Когда возникает магнитное поле?
26. Когда действие магнитного поля катушки с током усиливается?
27. Что сильнее магнита?
28. Как направлен индукционный ток в стержне?
29. Как получить индукционный электрический ток?
30. Что происходит при приближении магнита к катушке?
31. Что будет происходить при приближении магнита Что такое индукционный ток?

Когда при помощи магнита возникает индукционный ток в катушке?

Действие прибора основано на явлении электромагнитной индукции, открытой Фарадеем (1831 г. ) и заключающейся в следующем: «в катушке (как во всяком проводнике), находящейся в магнитном поле, возникает индукционный ток, если магнитное поле испытывает какое-либо изменение.

Как возникает индукционный ток?

Индукцио́нный ток — электрический ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, пронизывающего этот контур. Величина и направление индукционного тока определяются законом электромагнитной индукции и правилом Ленца.

Когда возникает электрический ток в катушке?

Индукционный ток в катушке из металлической проволоки возникает при вдвигании магнита внутрь катушки и при выдвигании магнита из катушки, а также при изменении силы тока во второй катушке, магнитное поле которой пронизывает первую катушку.

Как и от чего зависит индукционный ток?

Сила индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока. Ток в цепи может существовать, когда на свободные заряды действуют сторонние силы. Работа этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура равна ЭДС.

Какие условия необходимы для получения индукционного тока?

Из формулы видно, что индукционный ток возникает в 3 случаях:

• рамка находится в переменном магнитном поле;
• изменяется площадь контура;
• изменяется угол ∠α между нормалью и магнитной индукцией В, происходит вращение рамки.

Как определить индукционный ток в катушке?

Применять правило Ленца для нахождения направления индукционного тока в контуре надо так:

• Определить направление линий магнитной индукции вектора В внешнего магнитного поля.
• Выяснить, увеличивается ли поток вектора магнитной индукции этого поля через поверхность, ограниченную контуром (ΔФ > 0), или уменьшается (ΔФ < 0).

В каком случае в рамке возникает индукционный ток?

Согласно закону электромагнитной индукции, ток в рамке возникает только при изменении магнитного потока, проходящего через рамку.

В каком случае в кольце возникает индукционный ток?

Данное явление можно объяснить следующим образом: при приближении магнита к кольцу без прорези возрастает магнитный поток сквозь площадь кольца. Так как кольцо замкнуто, то в нем возникает индукционный ток.

Почему индукционный ток не возникает?

При вращении рамки 1 (задача 23.1.5) угол между линиями магнитной индукции (а, значит, и вектором индукции) и плоскостью рамки в любой момент времени равен нулю. Следовательно, магнитный поток через рамку 1 не изменяется (см. формулу (23.1)), и индукционный ток в ней не возникает.

В катушке индукционный ток будет значительно больше, чем в реостате, т. к. катушка имеет большее число витков и сердечник (обладает большей индуктивностью), чем реостат. Чем больше сила индукционного тока, тем большее противодействие он оказывает изменению силы тока, созданного источником.

Можно ли вызвать появление индукционного тока?

Фарадей обнаружил, что индукционный ток в проводящем контуре можно вызвать двумя различными способами: 1 — при перемещении замкнутого проводящего контура в стационарном магнитном поле; 2 — при изменении магнитного поля, в котором находится неподвижный контур.

Когда возникает Самоиндукция?

Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре (в цепи) при изменении протекающего через контур тока. При изменении тока в контуре пропорционально меняется и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром.

Что такое индукция простыми словами?

Индукция — это вид обобщения, связанный с предвосхищением результатов наблюдений и экспериментов на основе данных опыта. В индукции данные опыта «наводят» на общее, поэтому индуктивные обобщения рассматриваются обычно как опытные истины или эмпирические законы.

Чем отличается индукционный ток от обычного?

Электрический ток в замкнутом контуре, возникающий при изменении магнитного поля, называется индукционным. Индукционный ток, так же как и ток от гальванического элемента или аккумулятора, представляет собой упорядоченное движение электронов.

Почему катушка с током отталкивается от магнита?

Магнит будет взаимодействовать с катушкой либо притягиваясь, либо отталкиваясь от нее. Это будет возникать вследствие того, что катушка с проходящим по ней током, будет подобна магниту с двумя полюсами. Направление индуцируемого тока будет определять, где у катушки будет находиться какой из полюсов.

Как различить возбуждающий и индукционный токи?

Правило Ленца определяет направление индукционного тока и гласит: Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток. — Сивухин Д.

Что происходит при внесении магнита в катушку?

При внесение магнита в катушку, замкнутую на гальванометр, в ней возникает индукционный электрический ток.

В каком случае возникает индукционный ток проволочную рамку вращают?

Если ось вращения рамки будет перпендикулярна направлению силовых линий магнитного поля, то через рамку потечёт индукционный ток.

В каком случае возникает явление электромагнитной индукции?

Электромагни́тная инду́кция — явление возникновения электрического тока, электрического поля или электрической поляризации при изменении магнитного поля во времени или при движении материальной среды в магнитном поле.

Как понять индукционный?

ИНДУКЦИО́ННЫЙ, -ая, -ое. Физ. Прил. к индукция (во 2 знач.), возникший вследствие индукции.

В каком случае наблюдается явление электромагнитной индукции?

Рассмотрим случай, когда явление электромагнитной индукции наблюдается при изменении силы тока, проходящего через катушку с большим количеством витков. Если причина возникновения индукционного тока состоит в возрастании тока, то индукционный ток своим магнитным полем будет противодействовать этому возрастанию.

Когда течет ток?

Электрический ток протекает благодаря тому, что электромагнитное поле движется вдоль проводящей среды со скоростью, примерно равной скорости света. Данное движение идет в направлении от большего потенциала к меньшему, то есть от «+» к «-».

Что порождает электрический ток?

Для возникновения электрического тока, требуется наличие свободных, не закрепленных заряженных частиц, которые в электростатическом поле неподвижных зарядов приходят в состояние упорядоченного движения вдоль силовых линий поля. Упорядоченное движение свободных зарядов вдоль силовых линий поля электрический ток.

Что не передает ток?

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрический ток материалы — это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы.

Когда возникает магнитное поле?

Магнитное поле создаётся (порождается) током заряженных частиц, или изменяющимся во времени электрическим полем, или собственными магнитными моментами частиц (последние для единообразия картины могут быть формальным образом сведены к электрическим токам).

Когда действие магнитного поля катушки с током усиливается?

По виткам катушки протекает ток, и она притягивает к себе железные предметы (так проявляется магнитное действие тока). Если увеличить количество витков в катушке, не меняя силу тока в ней, то ее магнитное действие усилится, о чем свидетельствует увеличение количества притягиваемых предметов.

Что сильнее магнита?

Итак, самый сильный магнит — это редкоземельный супермагнит, главными составляющими которого являются неодим, железо и бор. Сила его поля сопоставима с мощностью электромагнитов с ферритовым сердечником.

Как направлен индукционный ток в стержне?

Правило Ленца, определяющее направление ЭДС индукции, заключается следующем: индукционный ток направлен так, что поток созданного им магнитного поля компенсирует те изменения внешнего магнитного потока, которые вызвали появление ЭДС индукции согласно (29.2).

Как получить индукционный электрический ток?

Способы получения индукционного тока: перемещение магнита и катушки относительно друг друга; перемещение одной катушки относительно другой; изменение силы тока в одной из катушек; замыкание и размыкание цепи; перемещение сердечника.

Что происходит при приближении магнита к катушке?

Различие состоит в том, что при приближении магнита к катушке магнитный поток, который будет пронизывать катушку, увеличивается, так как у полюса магнита кучность линий магнитной индукции увеличивается. А при удалении магнита, магнитный поток, пронизывающий катушку, будет уменьшаться.

Что будет происходить при приближении магнита Что такое индукционный ток?

При приближении магнита к кольцу без прорези возрастает магнитный поток сквозь площадь кольца. Так как кольцо замкнуто, то в нем возникает индукционный ток. В кольце с разрезом ток циркулировать не может. Ток в сплошном кольце создаёт магнитное поле, поэтому кольцо приобретает свойства магнита.

Направление индукционного тока — Технарь

При внесении в катушку магнита в ней возникает индукционный ток. Если к катушке присоединить гальванометр, то можно заметить, что направление тока будет зависеть от того приближаем ли мы магнит или удаляем его.

Магнит будет взаимодействовать с катушкой либо притягиваясь, либо отталкиваясь от нее. Это будет возникать вследствие того, что катушка с проходящим по ней током, будет подобна магниту с двумя полюсами. Направление индуцируемого тока будет определять, где у катушки будет находиться какой из полюсов.

Если приближать к катушке магнит, то в ней будет возникать индукционный ток такого направления, что катушка обязательно будет отталкиваться от магнита. Если мы будет удалять магнит от катушки, то при этом в катушке возникнет такой индукционный ток, что она будет притягиваться к магниту.

Стоит отметить, что не важно каким полюсом мы подносим или убираем магнит, всегда при подносе катушка будет отталкиваться, а при удалении притягиваться. Различие состоит в том, что при приближении магнита к катушке магнитный поток, который будет пронизывать катушку, увеличивается, так как у полюса магнита кучность линий магнитной индукции увеличивается. А при удалении магнита, магнитный поток, пронизывающий катушку, будет уменьшаться.

Узнать направление индукционного тока можно. Для этого существует правило Ленца. Оно основано на законе сохранения. Рассмотрим следующий опыт.

Имеется катушка с подключенным к ней гальванометром. К одному и краев катушки начинаем подносить магнит, например, северным полюсом. Количество линий, которые будут пронизывать поверхность каждого витка катушки, будет увеличиваться. Следовательно, будет увеличиваться и значение магнитного потока.

Так как должен выполняться закон сохранения, должно возникнуть магнитное поле, которое будет препятствовать изменению магнитного потока. В нашем случае магнитный поток увеличивался, следовательно, ток должен течь в таком направлении, чтобы линии вектора магнитной индукции, создаваемые катушкой, были направлены в противоположном направлении линиям магнитной индукции, создаваемым магнитом.

То есть они должны в нашем случае быть направлены вверх. Теперь воспользуемся правилом буравчика. Направляем большой палец правой руки по необходимому нам направлению линий магнитной индукции, то есть — вверх. Тогда остальные пальцы укажут, в какую сторону должен быть направлен индукционный ток. В нашем случае, слева на право.

Аналогичный процесс происходит при удалении магнита. Убираем магнит, магнитный поток уменьшается, следовательно, должно возникнуть поле которое будет увеличивать магнитный поток. То есть поле линии магнитной индукции, которого будут сонаправлены с линиями магнитной индукции, создаваемыми постоянным магнитом. В нашем случае эти лини направлены вниз. Опять пользуемся правилом буравчика и определяем направление индукционного тока.

Метки: индукционный токмагнитная индукциямагнитный потокНаправление индукционного токаправило ленцаток

Соотношения фаз напряжения и тока в индуктивной цепи

Редакция

Как указывалось ранее, любое изменение тока в катушке (рост или падение) вызывает соответствующее изменение магнитного потока вокруг катушки. Поскольку ток изменяется с максимальной скоростью, когда он проходит через свое нулевое значение при 90° (точка b на рис. 1) и 270° (точка d), изменение потока также наибольшее в эти моменты времени.

Следовательно, ЭДС самоиндукции в катушке имеет максимальное (или минимальное) значение в этих точках, как показано на рисунке 1. Поскольку ток не изменяется в точке, когда он проходит свое пиковое значение при 0 ° (точка а), 180° (точка с) и 360° (точка е), изменение потока в эти моменты равно нулю. Следовательно, ЭДС самоиндукции в катушке в этих точках равна нулю.

Рисунок 1: Ток, ЭДС самоиндукции и приложенное напряжение в индуктивной цепи

Согласно закону Ленца, наведенное напряжение всегда противодействует изменению тока. Ссылаясь на рисунок 1, при максимальном отрицательном токе (точка а) ЭДС индукции имеет нулевое значение и падает. Таким образом, когда ток возрастает в положительном направлении (от точки а до точки с), ЭДС индукции имеет противоположную полярность приложенному напряжению и препятствует нарастанию тока.

Обратите внимание, что когда ток проходит через свое нулевое значение (точка b), индуцированное напряжение достигает своего максимального отрицательного значения. Теперь, когда ток достигает своего максимального положительного значения (точка c), ЭДС индукции имеет нулевое значение и возрастает. Поскольку ток падает до своего нулевого значения на 180 ° (от точки c до точки d), ЭДС индукции имеет ту же полярность, что и ток, и имеет тенденцию удерживать ток от падения.

Когда ток достигает нулевого значения, ЭДС индукции достигает своего максимального положительного значения. Позже, когда ток увеличивается от нуля до своего максимального отрицательного значения на 360 ° (от точки d до точки e), индуцированное напряжение имеет полярность, противоположную току, и имеет тенденцию удерживать ток от увеличения в отрицательном направлении. Таким образом, можно видеть, что ЭДС индукции отстает от тока на 90°.

Величина ЭДС самоиндукции изменяется по синусоиде и отстает от тока на 90°, как показано на рис. 1. Прикладываемое напряжение должно быть всегда равно и противоположно ЭДС самоиндукции; поэтому ток отстает от приложенного напряжения на 90° в чисто индуктивной цепи.

Если приложенное напряжение (E) представлено вектором, вращающимся против часовой стрелки (рис. 1b), то ток может быть выражен как вектор, который отстает от приложенного напряжения на 90°. Диаграммы такого типа называются векторными диаграммами.

Пример:

Катушка 0,4 Гн с пренебрежимо малым сопротивлением подключена к источнику питания 115 В, 60 Гц (см. рис. 2). Найти индуктивное сопротивление катушки и силу тока в цепи. Нарисуйте векторную диаграмму, показывающую фазовое соотношение между током и приложенным напряжением.

Рис. 2. Цепь катушки и векторная диаграмма

Решение:

1. Индуктивное сопротивление катушки

x _L = 2πfl

x _L = 2 x 3,14 x 60 x 0,4

x _L = 150,7 ω

2. Ток через цепь

I = 115 / 150.7.

I = 0,76 А

3. Нарисуйте векторную диаграмму, показывающую фазовое соотношение между током и приложенным напряжением.

Векторная диаграмма, показывающая отставание тока от напряжения на 90°, представлена ​​на рис. 2b.

Будьте первыми, кто получит эксклюзивный контент прямо на вашу электронную почту.

Обещаем не спамить. Вы можете отписаться в любое время.

Неверный адрес электронной почты

Категории Electrical Theory

2023 © Воспроизведение без явного разрешения запрещено. — Курсы PLC SCADA — Сообщество инженеров

Индукционная катушка и ее практическое применение в электронике

Несмотря на широкое использование цифровых схем, таких как процессоры, программируемые логические схемы и SoC, которые представляют собой их комбинацию, сборщику электроники часто приходится использовать « аналоговые» элементы, такие как резисторы, конденсаторы или катушки индуктивности. Интересно, что в то время как относительно легко изготовить резистор или конденсатор (с емкостью порядка пикофарад) в корпусе интегральной схемы, сделать катушку очень сложно. По этой причине многие компоненты по-прежнему включают индуктор, который подключается как внешний компонент в примечаниях по применению. В статье приведены основные сведения о катушках и описаны элементы их конструкции, влияющие на параметры.

КОНСТРУКЦИЯ ИНДУКЦИОННОЙ КАТУШКИ

индукционная катушка  это не сложный элемент. Он состоит из сердечника и намотанных на него изолированных токопроводящих катушек. Сердечник катушки может быть подвешен в воздухе или изготовлен из магнитных материалов. Важно, чтобы катушки, намотанные на сердечник, были изолированы, поэтому для изготовления катушек используется либо изолированный провод, либо они наматываются неизолированным проводом (например, так называемым серебряным проводом), но с соответствующим воздушным зазором. которые обеспечивают необходимое отделение катушки от катушки. Если катушка намотана неизолированным проводом, катушка катушки замкнута накоротко, и да, она будет иметь некоторую индуктивность, но определенно отличную от ожидаемой.

Часто на практике в результате превышения допустимой температуры или напряжения происходит повреждение индукционной катушки , заключающееся в коротком замыкании между обмотками из-за пробоя изоляции провода обмотки. Такая поврежденная индукционная катушка должна быть перемотана или заменена новой. Таким образом часто повреждаются сетевые трансформаторы. Дальнейшее использование такого поврежденного трансформатора может привести к его перегреву, короткому замыканию в электрической сети или даже возгоранию самого трансформатора или поставляемого с ним устройства.

ЧТО ТАКОЕ ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА?

индукционная катушка  Это элемент, который хранит энергию в ядре в виде магнитного поля и, таким образом, преобразует энергию электрического тока в энергию магнитного поля или наоборот. Изменение тока, протекающего через обмотки, создает электродвижущую силу в направлении, противодействующем этому изменению. Точно так же переменное магнитное поле, проникающее в сердечник, индуцирует напряжение. С помощью формулы это можно выразить следующим образом:

В этой формуле:

• e  – электродвижущая сила (напряжение в вольтах), создаваемая катушкой
• dϕ / dt \  – изменение магнитного потока во времени,
• di/dt \  – изменение тока во времени,
• L \  – параметр катушки, называемый индуктивностью; его подразделение — Henr.

Легко заметить указанную выше характеристику — электродвижущая сила e  имеет направление, противоположное напряжению, которое вызывает протекание тока. Это противодействует резким изменениям тока, протекающего через катушку, и приводит к одному из ее основных применений: использованию катушки индуктивности, такой как так называемая сальниковая коробка

.

ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА – ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Основными параметрами катушки являются ее индуктивность и резонансная частота. Индуктивность — это способность катушки накапливать энергию в виде магнитного поля, вызванного протеканием тока. Индуктивность измеряется в единицах Хенраха и выражается как отношение мгновенного напряжения к изменению тока во времени.

Графики падения тока и напряжения на клеммах катушки индуктивности. Падение максимально при включении питания и уменьшается со временем. Это падение противодействует увеличению тока, и, следовательно, сила тока минимальна при подаче питания и увеличивается со временем. Часто говорят, что напряжение в катушке опережает ток.

На приведенном выше рисунке показано, что происходит с напряжением катушки и током, протекающим через нее, когда к ее клеммам подключается источник напряжения. Сплошная красная линия показывает текущий поток. Как видно, ток увеличивается с момента подключения источника до достижения максимального значения, определяемого законом Ома, то есть соотношением между напряжением на клеммах и сопротивлением источника. катушка . Пунктирная синяя линия показывает падение напряжения на катушке. Как видно, это падение больше при включении питания и меньше после того, как ток достигает своего максимального значения. Это связано с тем, что индукционное напряжение имеет направление, противоположное приложенному к клеммам.

Резонансная частота катушки была написана при обсуждении неидеальных параметров катушки, так как она связана с паразитной емкостью.

Материал сердечника и относительная магнитная проницаемость

Сердечник является очень важным элементом индукционной катушки. Сердечник характеризуется типом используемого материала и связанной с ним относительной магнитной проницаемостью. Относительная, так как определяется по отношению к проницаемости для вакуума. Это безразмерное число, определяемое как отношение между магнитной проницаемостью (абсолютной μ ) данной среды и магнитной проницаемостью вакуума μ ₀ .

По определению, магнитная проницаемость – это величина, определяющая способность данного материала или среды изменять магнитную индукцию при изменении напряженности магнитного поля. Иначе можно также сказать, что магнитная проницаемость – это свойство материала или среды, определяющее его способность концентрировать силовые линии магнитного поля. Магнитная проницаемость вакуума по данным, опубликованным в 2002 г. Комитетом данных по науке и технологиям (CODATA), представляет собой скаляр, отмеченный символом

μ ₀  и значение СИ которого равно μ ₀  = 4·Π·10 ^-7 = около 12,566370614 10 ^-7 07 В·с.

Индуктивность катушки выражается формулой:

В формуле отдельные символы означают:

• L  – индуктивность по Хенраху,
• µ ₀   – магнитная проницаемость вакуума,
• мк \  – относительная проницаемость материала сердцевины,
• Z\  – количество витков катушки,
• S\ — площадь поперечного сечения катушки,
• l – длина бухты.

Относительная проницаемость незагрязненного воздуха мало чем отличается от проницаемости вакуума, поэтому для простоты инженерной практики принято, что мк = 1 , а формула для индуктивности воздушной катушки принимает вид :

Синим цветом нарисованы силовые линии магнитного поля с направлением, соответствующим правилу Ленца (так называемое «правило правой руки»).

По своим магнитным свойствам материалы делятся на парамагнетики (становятся магнитами при помещении в магнитное поле), ферромагнетики (намагничиваются в присутствии магнитного поля) и диамагнетики (ослабляют магнитное поле) . Тип материала сердечника сильно влияет на параметры катушки. В идеальном вакууме нет частиц, которые могут повлиять на зависимость индукции от напряженности магнитного поля. Поэтому в каждой материальной среде формула индуктивности будет видоизменяться из-за наличия магнитной проницаемости этой среды. Для вакуума относительная магнитная проницаемость ровно 1.

Для парамагнетиков относительная магнитная проницаемость немногим больше 1, для диамагнетиков чуть меньше единицы; для обоих типов сред разница настолько мала, что в технических приложениях часто пренебрегают значением, равным 1.

Подытожим этот абзац, перечислив параметры катушки, оказывающие наибольшее влияние на ее индуктивность:

• Индуктивность катушки увеличивается с:
  • количество витков,
  • относительная проницаемость материала сердечника,
  • катушка Поверхность,
  • уменьшение длины катушки.

• Индуктивность катушки уменьшается при:
  • количество витков уменьшено,
  • уменьшается относительная проницаемость материала сердечника,
  • поверхность уменьшается,
  • увеличивает длину катушки.

Для чего используются сердечники? Первая причина заключается в том, что больше энергии может быть сохранено с меньшим количеством витков, чем в эквиваленте с воздушным сердечником. Во-вторых, это механическая структура катушки: сердечник обеспечивает основу для катушек и их крепление на целевом устройстве. Третьей важной причиной является концентрация и проводимость магнитного поля. В некоторых приложениях также будет важно иметь возможность регулировать индуктивность катушки, изменяя положение сердечника по отношению к виткам, например, сдвигая его внутрь или наружу.

НЕСОВЕРШЕННАЯ КАТУШКА

До сих пор мы рассматривали параметры идеальной катушки. Между тем в реальных условиях провод обмотки будет иметь определенное сопротивление и емкость, что повлияет на фактические параметры катушки, которые мы пока не рассматривали. На рисунке показана эквивалентная диаграмма постоянного тока реальной катушки. Резистор, представляющий сопротивление обмотки провода, включен последовательно с витками. Ток, протекающий через катушку, вызывает не только падение напряжения, но и потерю мощности в виде тепла, что может привести к нагреву катушки и изменению параметров сердечника. Как следствие, снижается и энергоэффективность всего устройства.

Эквивалентная принципиальная схема катушки для анализа постоянного тока

При анализе переменного тока необходимо также учитывать паразитную емкость, создаваемую изолированными слоями проводника, и поэтому в суррогатной схеме, помимо сопротивление, есть также конденсатор, подключенный параллельно клеммам катушки. . Это создает резонансную цепь RLC, при этом сама катушка становится индуктивной до достижения резонансной частоты и емкостной при ее достижении. Следовательно, импеданс катушки увеличивается на резонансной частоте, достигая максимального значения при резонансе, и уменьшается, когда превышает его.

Изменение характера фактической катушки после достижения резонансной частоты. Обозначения на эквивалентной схеме: L – индуктивность, EPC – паразитная емкость, EPR – параллельное сопротивление, обозначающее потери мощности, ESR – последовательное сопротивление, обозначающее сопротивление намотанного провода)

Три вида потерь мощности в дросселях.

Существует три основных типа потерь мощности в катушках. Во-первых, это потери на последовательном сопротивлении, упомянутые выше, то есть сопротивление вывода обмотки. Эта потеря мощности должна быть принята во внимание, особенно когда ток через катушку высок. Чаще всего мы имеем дело с ним в источниках питания и силовых цепях. Этот вид потерь приводит к нагреву катушки и, следовательно, всего устройства. Это также наиболее распространенная причина отказа, так как высокие температуры могут повредить изоляцию и привести к короткому замыканию катушек.

Второй тип потерь энергии — это потери в сердечнике. Они появляются в результате неравномерной работы сердечника, вихревых токов и изменения положения магнитных доменов. Эти потери являются доминирующими, когда ток через катушку мал. Их можно найти в высокочастотных цепях, цифровых разветвителях сигналов и других. Это вызывает не столько повреждение катушки, сколько проблемы с потерей уровня сигнала в чувствительных цепях.

Третий тип потерь мощности — это потери магнитного потока, которые могут рассеиваться механическими креплениями, воздушными зазорами в сердечнике или самой катушкой.

Ознакомьтесь с предложением

КОНЕЦ

Катушка индуктивности является простым компонентом и поэтому может быть немного небрежным. Между тем, при построении электронной схемы, оснащенной катушками индуктивности или трансформаторами, особое внимание следует уделить выбору индуктивных компонентов, в том числе их резонансным частотам и параметрам материала сердечника. Разные ядра используются на текущей частоте в десятки и сотни герц, а другие на сотни мегагерц и более. Иногда при высокочастотных сигналах достаточно отрезка кабеля с нарезной ферритовой бусиной.

Катушки индуктивности могут быть изготовлены различными способами. Обычно на сердечник наматывают от нескольких до нескольких сотен витков провода. В некоторых приложениях витки выполнены в виде дорожек на печатной плате, иногда заключенных в ферритовую чашку. Сегодня большинство катушек, особенно катушек, используемых в силовых цепях, изготавливаются для поверхностного монтажа. В то же время продолжается технологическая гонка и постоянно разрабатываются новые магнитные материалы, сохраняющие свои свойства, несмотря на повышение температуры, имеющие меньшие потери и т. д.

Катушка, предназначенная для работы на низких частотах, обычно имеет железный сердечник и большое количество витков, поэтому она относительно тяжелая. Поэтому во многих приложениях, особенно подверженных ударам и ударам, большое значение имеет способ монтажа. Припаять катушку обычно недостаточно — ее сердечник нужно более надежно зафиксировать струбциной, ручками или винтами. При выборе катушки или трансформатора для устройства стоит это учитывать.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАТУШЕК В ЭЛЕКТРОНИКЕ

Катушки применяются для:

• блокировки протекания переменного тока в цепи,
• ток короткого замыкания (напряжение),
• измерение течения времени на основе исчезновения текущего потока,
• Конструкция колебательных контуров,
• конструкция фильтров для конкретных частот,
• муфта каскадов усилителя,
• уменьшить или увеличить напряжение.