Какой буквой обозначается индуктивность в физике

Индуктивность — это физическая (электрическая) величина, которая характеризует магнитные свойства электрической цепи. Как известно электрический ток, протекающий через проводящий контур, создает вокруг него магнитное поле. Это происходит потому, что ток изначально несет в себе энергию. Проходя через проводник, он частично отдает ее, и она превращается в энергию магнитного поля. Индуктивность, по сути, является коэффициентом пропорциональности между протекающим током и возникающим при этом магнитным полем.

Чем выше индуктивность проводника, тем больше будет магнитное поле при одном и том же значении электрического тока. Физически индуктивность в электрической цепи – это катушка, состоящая из пассивного (диэлектрик) или активного (ферромагнитный материал, железо) сердечника и намотанного на него электрического провода. Это один из самых обсуждаемых электрических компонентов на форумах любителей электроники.

Если протекающий ток изменяет свою величину во времени, то есть является не постоянным, а переменным, то в индуктивном контуре меняется магнитное поле, вследствие чего возникает ЭДС (электродвижущая сила) самоиндукции. Эта ЭДС также как и электрическое напряжение измеряется в вольтах (В).

Единицей измерения индуктивности является Гн (генри). Она названа в честь Джозефа Генри – американского ученого, открывшего явление самоиндукции. Считается, что контур (катушка индуктивности) имеет величину 1 Гн, если при изменении тока в 1 А (ампер) за одну секунду в нем возникает ЭДС величиною в 1 В (вольт). Обозначается индуктивность буквой L, в честь Эмиля Христиановича Ленца – знаменитого российского физика. Термин «индуктивность» был предложен Оливером Хевисайдом – английским ученым-самоучкой в 1886 году.

Обозначение, параметры и разновидности катушек индуктивности

Одним из самых известных и необходимых элементов аналоговых радиотехнических схем является катушка индуктивности. В цифровых электронных схемах индуктивные элементы практически потеряли свою актуальность и применяются только в устройствах питания как сглаживающие фильтры.

Катушки индуктивности на принципиальных схемах обозначаются латинской буквой “L” и имеют следующее изображение.

Разновидностей катушек индуктивности существуют десятки. Они бывают высокочастотные, низкочастотные, с подстроечными сердечниками и без них. Бывают катушки с отводами, катушки, рассчитанные на большие напряжения. Вот так, например, выглядят бескаркасные катушки.

Катушки для СВЧ аппаратуры называются микрополосковыми линиями. Они даже внешне не похожи на катушки. С катушками индуктивности связан такой эффект как резонанс и гениальный Никола Тесла получал на резонансных трансформаторах миллионы вольт.

Основной параметр катушки это её индуктивность. Величина индуктивности измеряется в Генри (Гн, англ. – «H»). Это достаточно большая величина и поэтому на практике применяют меньшие значения (мГн, mH – миллигенри и мкГн, μH– микрогенри) соответственно 10 -3 и 10 -6 Генри. Величина индуктивности катушки указывается рядом с её условным изображением (например, 100 μH). Чтобы не запутаться в микрогенри и миллигенри, советую узнать, что такое сокращённая запись численных величин.

Многие факторы влияют на индуктивность катушки. Это и диаметр провода, и число витков, а на высоких частотах, когда применяют бескаркасные катушки с небольшим числом витков, то индуктивность изменяют, сближая или раздвигая соседние витки.

Часто для увеличения индуктивности внутрь каркаса вводят сердечник из ферромагнетика, а для уменьшения индуктивности сердечник должен быть латунным. То есть можно получить нужную индуктивность не увеличением числа витков, что ведёт к увеличению сопротивления, а использовать катушку с меньшим числом витков, но использовать ферритовый сердечник. Катушка индуктивности с сердечником изображается на схемах следующим образом.

В реальности катушка с сердечником может выглядеть так.

Также можно встретить катушки индуктивности с подстроечным сердечником. Изображаются они вот так.

Катушка с подстроечным сердечником вживую выглядит так.

Такая катушка, как правило, имеет сердечник, положение которого можно регулировать в небольших пределах. При этом величина индуктивности также меняется. Подстроечные катушки индуктивности применяются в устройствах, где требуется одноразовая подстройка. В дальнейшем индуктивность не регулируют.

Наряду с подстроечными катушками можно встретить и катушки с регулируемой индуктивностью. На схемах такие катушки обозначаются вот так.

В отличие от подстроечных катушек, регулируемые катушки индуктивности допускают многократную регулировку положения сердечника, а, следовательно, и индуктивности.

Ещё один параметр, который встречается достаточно часто это добротность контура. Под добротностью понимается отношение между реактивным и активным сопротивлением катушки индуктивности. Добротность обычно бывает в пределах 15 – 350.

На основе катушки индуктивности и конденсатора выполнен самый необходимый узел радиотехнических устройств, колебательный контур. На схеме изображён входной контур простого радиоприёмника рассчитанного на работу в диапазонах средних и длинных волн.

В настоящее время в этих диапазонах станций практически нет. Катушка индуктивности L1 имеет достаточно большое число витков, чтобы перекрыть диапазон по максимуму. Для улучшения приёма к первой обмотке L1 подключается внешняя антенна. Это может быть простой кусок проволоки длиной в пределах двух метров.

Благодаря большому числу витков в индуктивности L1 присутствует целый спектр частот и как минимум пять — шесть работающих радиостанций. Две индуктивности L1 и L2 намотанные на одном каркасе представляют собой высокочастотный трансформатор. Для того чтобы выделить на катушке индуктивности L2 станцию, работающую, допустим на частоте 650 КГц необходимо с помощью переменного конденсатора C1 настроить колебательный контур на данную частоту.

После этого выделенный сигнал можно подавать на базу транзистора усилителя высокой частоты. Это одно из применений катушки индуктивности. Точно на таком же принципе построены выходные каскады радио- и телевизионных передатчиков только наоборот. Антенна не принимает слабый сигнал, а отдаёт в пространство ЭДС.

Примеров использования катушки индуктивности великое множество. На рисунке изображён весьма несложный, но хорошо зарекомендовавший себя в работе сетевой фильтр.

Фильтр состоит из двух дросселей (катушек индуктивности) L1 и L2 и двух конденсаторов С1 и С2. на старых схемах дроссели могут обозначаться как Др1 и Др2. Сейчас это редкость. Катушки индуктивности намотаны проводом ПЭЛ-0,5 – 1,5 мм. на каркасе диаметром 5 миллиметров и содержат по 30 витков каждая. Очень хорошо параллельно сети 220V подключить варистор. Тогда защита от бросков сетевого напряжения будет практически полной. В качестве конденсаторов лучше не использовать керамические, а поискать старые, но надёжные МБМ на напряжение не менее 400V.

Вот так выглядит дроссель входного фильтра компьютероного блока питания ATX.

Как видно, он намотан на кольцеобразном сердечнике. На схеме он обозначается следующим образом. Точками отмечены места начала намотки провода. Это бывает важно, так как это влият на направление магнитного потока.

Выходные выпрямители современного импульсного блока питания всегда конструируют по двухполупериодным схемам. Широко известный выпрямительный диодный мост, у которого большие потери практически не используют. В двухполупериодных выпрямителях используют сборки из двух диодов Шоттки. Самая важная особенность выпрямителей в импульсных блоках питания это фильтры, которые начинаются с дросселя (индуктивности).

Напряжение, снимаемое с выхода выпрямителя обладающего индуктивным фильтром, зависит кроме амплитуды ещё и от скважности импульсов, поэтому очень легко регулировать выходное напряжение, регулируя скважность входного. Процесс регулирования скважности импульсов называют широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), а в качестве управляющей микросхемы используют ШИМ контроллер.

Поскольку амплитуда напряжения на входах всех выпрямителей изменяется одинаково, то стабилизируя одно напряжение, ШИМ контроллер стабилизирует все. Для увеличения эффекта, дроссели всех фильтров намотаны на общем магнитопроводе.

Именно таким образом устроены выходные цепи компьютерного блока питания формата AT и ATX. На его печатной плате легко обнаружить дроссель с общим магнитопроводом. Вот так он выглядит на плате.

Как уже говорилось, этот дроссель не только фильтрует высокочастотные помехи, но и играет важную роль в стабилизации выходных напряжений +12, -12, +5, -5. Если выпаять этот дроссель из схемы, то блок питания будет работать, но вот выходные напряжения будут «гулять» причём в очень больших пределах – проверено на практике.

Так магнитопровод у такого дросселя общий, а катушки индуктивности электрически не связаны, то на схемах такой дроссель обозначают так.

Здесь цифра после точки (L1.1; L1.2 и т.д.) указывает на порядковый номер катушки на принципиальной схеме.

Ещё одно очень хорошо известное применение катушки индуктивности это использование её в системах зажигания транспортных средств. Здесь катушка индуктивности работает как импульсный трансформатор. Она преобразует напряжение 12V с аккумулятора в высокое напряжение порядка нескольких десятков тысяч вольт, которого достаточно для образования искры в свече зажигания.

Когда через первичную обмотку катушки зажигания протекает ток, катушка запасает энергию в своём магнитном поле. При прекращении прохождения тока в первичной обмотке пропадающее магнитное поле индуцирует во вторичной обмотке мощный короткий импульс напряжением 25 – 35 киловольт.

Импульсный трансформатор из тех же катушек индуктивности является основным узлом хорошо известного устройства для самообороны как электорошокер. Схем может быть несколько, но принцип один: преобразование низкого напряжения от небольшой батарейки или аккумулятора в импульс слабого тока, но очень высокого напряжения. У серьёзных моделей напряжение может достигать 75 – 80 киловольт.

(от лат. inductio — наведение, побуждение)

физическая величина, характеризующая магнитные свойства электрической цепи. Ток, текущий в проводящем контуре, создаёт в окружающем пространстве магнитное поле, причём Магнитный поток Ф, пронизывающий контур (сцепленный с ним), прямо пропорционален силе тока I :

Коэффициент пропорциональности L называется И. или коэффициентом самоиндукции контура. И. зависит от размеров и формы контура, а также от магнитной проницаемости (См. Магнитная проницаемость) окружающей среды. В Международной системе единиц (См. Международная система единиц) (СИ) И. измеряется в Генри, в СГС системе единиц (См. СГС система единиц) (Гаусса) И. имеет размерность длины и поэтому единица И. называется сантиметром (1 гн = 10 9 см).

Через И. выражается эдс самоиндукции (См. Самоиндукция) в контуре, возникающая при изменении в нём тока:

(ΔI — изменение тока за время Δt). При заданной силе тока И. определяет энергию W магнитного поля тока:

Чем больше И., тем больше магнитная энергия, накапливаемая в пространстве вокруг контура с током. Если провести аналогию между электрическими и механическими явлениями, то магнитную энергию следует сопоставить с кинетической энергией тела Т = mv 2 /2 (где m — масса тела, v — скорость его движения), при этом И. будет играть роль массы, а ток — роль скорости. Таким образом, И. определяет инерционные свойства тока.

Практически участки цепи со значительной И. выполняют в виде индуктивности катушек (См. Индуктивности катушка). Для увеличения L применяют катушки с железными сердечниками, но в этом случае, в силу зависимости магнитной проницаемости μ ферромагнетиков (См. Ферромагнетики) от напряжённости поля, а следовательно, и от силы тока, И. становится зависящей от I. И. длинного соленоида из N витков, имеющего площадь поперечного сечения S и длину l, в среде с магнитной проницаемостью μ равна (в единицах СИ): L = μμ₀N 2 S/l, где μ₀ — Магнитная постоянная, или магнитная проницаемость вакуума.

Лит.: Калашников С. Г., Электричество, М., 1970 (Общий курс физики, т. 2), гл. 9.

Урок 46. Лабораторная работа № 12. Измерение индуктивности катушки.

Тема: Измерение индуктивности катушки

Цель: вычисление индуктивного сопротивления катушки и ее индуктивности по результатом измерений напряжений на катушке и силы тока в цепи.

Оборудование: источник переменного напряжения; катушка школьного разборного трансформатора; вольтметр и миллиамперметр переменного тока; соединительные провода.

Теория.

   Всякое изменение тока в катушке вызывает появление в ней ЭДС самоиндукции, препятствующей изменению тока. Величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна величине индуктивности катушки и скорости изменения тока в ней. Но так как переменный ток непрерывно изменяется, то непрерывно возникающая в катушке ЭДС самоиндукции создает сопротивление переменному току. Она препятствует его возрастанию и, наоборот, поддерживает его при убывании. Таким образом, в катушке индуктивности, включенной в цепь переменного тока, создается сопротивление прохождению тока.

Но так как такое сопротивление вызывается в конечном счете индуктивностью катушки, то и называется оно индуктивным сопротивлением.

   Индуктивное сопротивление обозначается через Х_L и измеряется, как и активное сопротивление, в омах. Индуктивное сопротивление цепи тем больше, чем больше частота тока, питающего цепь, и чем больше индуктивность цепи. Следовательно, индуктивное сопротивление цепи прямо пропорционально частоте тока и индуктивности цепи; определяется оно по формуле:

 Х_L=ωL , где ω — круговая частота, определяемая произведением 2πν, L — индуктивность цепи в генри (

Гн).

   Т.е.

   Тогда индуктивность катушки можно выразить:

   Закон Ома для цепи переменного тока, содержащей индуктивное сопротивление, звучит так: величина тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна  индуктивному сопротивлению цепи, т. е

   , где I и U  — действующие значения тока и напряжения, а Х_L — индуктивное сопротивление цепи. 

Выполнение работы:

1. Подготовить таблицу для результатов измерений и вычислений:

Напряжение U, В	Сила тока I, мА	Индуктивное сопротивление XL, Ом	Частота ν, Гц	Индуктивность L, мГн

2. Собрать электрическую схему согласно рисунка 1 и перечертить её в тетрадь:

3. Спомощью регулятора напряжения подать на схему напряжение 1,5 В и установить частоту переменного тока 80 Гц. Записать показания миллиамперметра.

4. Увеличивая частоту в 2,3,4 и 5 раз каждый раз записывать показания миллиамперметра в таблицу.

5. Вынуть сердечник из катушки и, не изменяя напряжения и частоты переменного тока, записать показания миллиамперметра в таблицу.

Напряжение U, В	Сила тока I, мА	Индуктивное сопротивление XL, Ом	Частота ν, Гц	Индуктивность L, мГн
1,5	0,345		80
1,5	0,178		160
1,5	0,121		240
1,5	0,090		320
1,5	0,072		400
1,5	0,284		400

6. В каждом опыте рассчитать индуктивное сопротивление катушки по формуле:

7. Вычислить в каждом опыте индуктивность катушки L, используя формулу:

8. Сравнивая индуктивности катушек, сделайте вывод, от чего и как зависит индуктивность.

9. Ответьте письменно на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы.

1. Чем вызвано индуктивное сопротивление у катушки при подключении её в цепь переменного тока?

2. От чего зависит индуктивное сопротивление?

3. Почему уменьшается индуктивное сопротивление при удалении из катушки железного сердечника?

4. Почему на постоянном токе индуктивное сопротивление катушки равно нулю?

5. Чему равно индуктивное сопротивление в цепи переменного тока?

6. Как связаны между собой действующие значения силы тока и напряжения на катушке индуктивности?

    

Индуктивность

Индуктивность — это физическая (электрическая) величина, которая характеризует магнитные свойства электрической цепи. Как известно электрический ток, протекающий через проводящий контур, создает вокруг него магнитное поле. Это происходит потому, что ток изначально несет в себе энергию. Проходя через проводник, он частично отдает ее, и она превращается в энергию магнитного поля. Индуктивность, по сути, является коэффициентом пропорциональности между протекающим током и возникающим при этом магнитным полем.

Чем выше индуктивность проводника, тем больше будет магнитное поле при одном и том же значении электрического тока. Физически индуктивность в электрической цепи – это катушка, состоящая из пассивного (диэлектрик) или активного (ферромагнитный материал, железо) сердечника и намотанного на него электрического провода. Это один из самых обсуждаемых электрических компонентов на форумах любителей электроники.

Если протекающий ток изменяет свою величину во времени, то есть является не постоянным, а переменным, то в индуктивном контуре меняется магнитное поле, вследствие чего возникает ЭДС (электродвижущая сила) самоиндукции. Эта ЭДС также как и электрическое напряжение измеряется в вольтах (В).

Единицей измерения индуктивности является Гн (генри). Она названа в честь Джозефа Генри – американского ученого, открывшего явление самоиндукции. Считается, что контур (катушка индуктивности) имеет величину 1 Гн, если при изменении тока в 1 А (ампер) за одну секунду в нем возникает ЭДС величиною в 1 В (вольт). Обозначается индуктивность буквой L, в честь Эмиля Христиановича Ленца – знаменитого российского физика. Термин «индуктивность» был предложен Оливером Хевисайдом – английским ученым-самоучкой в 1886 году.

< Предыдущая		Следующая >

Тема: «Самоиндукция. Индуктивность.»

Содержание: Основные понятия, определения, схемы, опыты.

Закрпление материала: решение задач.

Просмотр содержимого документа
«Тема: «Самоиндукция. Индуктивность.»»

Самоиндукция. Индуктивность.

11 КЛАСС

САМОИНДУКЦИЯ

– явление возникновения индукционного тока в катушке при изменении силы тока в ней.

САМОИНДУКЦИЯ

САМОИНДУКЦИЯ

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  больше ЭДС  батареи элементов.

ИНДУКТИВНОСТЬ

– физическая величина, ввёденная для оценивания способности катушки противодействовать изменению силы тока в ней

Индуктивность – это физическая величина, численно

равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при

изменении силы тока в нём на 1А за 1с

ИНДУКТИВНОСТЬ

Единицу индуктивности в СИ называют  генри  (обозначается Гн). 

Индуктивность проводника равна 1 Гн, если в нем при равномерном изменении силы тока на 1 А за 1 с возникает ЭДС самоиндукции 1 В :

ИНДУКТИВНОСТЬ

Индуктивность ( L ) зависит:

· количества витков,

· размеров и формы катушки,

· наличия сердечника.

ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Магнитное поле, созданное электрическим током, обладает энергией, прямо пропорциональной квадрату силы тока.

Решение задач

• Сила тока в катушке изменяется от 1 А до 4 А за время, равное 3 с. При этом возникает ЭДС самоиндукции, равная 0,1 В. Определите индуктивность катушки и изменение энергии магнитного поля, создаваемого током.
• На катушке сопротивлением 8,2 Ом и индуктивностью 25 мГн поддерживается постоянное напряжение 55 В. Сколько энергии выделится при размыкании цепи? Какая средняя ЭДС самоиндукции появится при этом в катушке, если энергия будет выделяться в течение 12 мс?
• Какой магнитный поток возникает в контуре индуктивностью 0,2 мГн при силе тока 10 А?

Решение задач

• Найти индуктивность проводника, в котором при равномерном изменении силы тока на 2 А в течение 0,25 с возбуждается ЭДС самоиндукции 20 мВ.
• В катушке индуктивностью 0,6 Гн сила тока равна 20 А. Какова энергия магнитного поля этой катушки? Как изменится энергия поля, если сила тока уменьшится вдвое?
• Какая ЭДС самоиндукции возбуждается в обмотке электромагнита индуктивностью 0,4 Гн при равномерном изменении силы тока в ней на 5 А за 0,02 с?
• Какой должна быть сила тока в обмотке дросселя индуктивностью 0,5 Гн, чтобы энергия поля оказалась равной 1 Дж?

Домашнее задание

• Рымкевич: 921, 941, 928
• 14- дополнительно
• Параграфы 15-17.

Какой буквой обозначается индуктивность катушки

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:

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 ψ вп

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:

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

Эл.ток создает собственное магнитное поле. Магнитный поток через контур пропорционален индукции магнитного поля (Ф

B), индукция пропорциональна силе тока в проводнике
(B

I), следовательно магнитный поток пропорционален силе тока (Ф

ЭДС самоиндукции зависит от скорости изменения силы тока в эл.цепи, от свойств проводника
(размеров и формы) и от относительной магнитной проницаемости среды, в которой находится проводник.

Физическая величина, показывающая зависимость ЭДС самоиндукции от размеров и формы проводника и от среды, в которой находится проводник, называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью.

Индуктивность — физ. величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 Ампер за 1 секунду.

Также индуктивность можно рассчитать по формуле:

где Ф — магнитный поток через контур, I — сила тока в контуре.

Единицы измерения индуктивности в системе СИ:

Индуктивность катушки зависит от: числа витков, размеров и формы катушки и от относительной магнитной проницаемости среды

Индуктивность взаимная — величина, характеризующая магнитную связь двух или более электрических цепей (контуров). Если имеется два проводящих контура , то часть линий магнитной индукции, создаваемых током в первом контуре, будет пронизывать площадь, ограниченную вторым контуром (т. е. будет сцеплена с контуром 2).

Магнитный поток Ф₁₂ через контур 2, созданный током I₁ в контуре 1, прямо пропорционален току:

Коэффициент пропорциональности M₁₂ зависит от размеров и формы контуров 1 и 2, расстояния между ними, их взаимного расположения, а также от магнитной проницаемости окружающей среды и называется взаимной индуктивностью или коэффициентом взаимной индукции контуров 1 и 2. В системе СИ И. в. измеряется в Генри.

Трансформаторная ЭДС. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Линии индукции магнитного поля, создаваемого переменным током в первичной обмотке, благодаря наличию сердечника практически без потерь пронизывают витки вторичной обмотки. Поскольку магнитный поток во вторичной обмотке изменяется со временем (т.к. в первичной обмотке переменный ток), то согласно закону Фарадея в ней возбуждается ЭДС индукции. Трансформатор может работать только на переменном токе, т.к. магнитный поток, созданный постоянным током, не изменяется с течением времени.

Пусть первичная обмотка трансформатора подключена к источнику тока с переменной ЭДС E₁ и с действующим значением напряжения U₁. На вторичной обмотке ЭДС E₂ и напряжение U₂.

Из законов Ома следует, что напряжение на обмотке равно

(1)

где r — сопротивление обмотки. При изготовлении трансформатора сопротивление первичной обмотки r₁ делают очень малым, поэтому часто им можно пренебречь. Тогда

Если пренебречь потерями магнитного потока в сердечнике, то в каждом витке вторичной обмотки будет индуцироваться точно такая же ЭДС индукции e₁, как и ЭДС индукции e₂ в каждом витке первичной обмотки, т.е. e₁ = e₂. Следовательно, отношение ЭДС в первичной E₁ и вторичной E₂ обмотках равно отношению числа витков в них:

(2)

Трансформаторный ток. Токи обмоток обратно пропорциональны числам витков (I₁/I₂ приблиз = w₁/w₂ = 1/n). С увеличением тока активно-индуктивного приемника вторичное напряжение несколько снижается.

Рис.1.11. К определению магнитного потока рассеяния в катушке с ферромагнитным сердечником

часть магнитного потока катушки замыкается не по сердечнику, а по воздуху. Эта часть потока носит название потока рассеивания Ф_р (рис. 1.11). Таким образом, полный поток, сцепленный с витками катушки равен

.

(1.14)

На основании закона Ома для магнитной цепи (1.7) можно написать выражение для потока рассеяния:

.

Так как , то .То есть поток рассеяния , в отличие от потока в сердечнике, совпадает по фазе с током и связан с ним линейной зависимостью. Следовательно, на векторной диаграмме вектор потока будет совпадать с вектором тока (рис.1.12).

Рис.1.12. Векторная диаграмма магнитных потоков, ЭДС и токов катушки с ферромагнитным сердечником

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 9775 — | 7662 — или читать все.

91.105.238.48 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Индуктивность: формула. Измерение индуктивности. Индуктивность контура

Кто в школе не изучал физику? Для кого-то она была интересна и понятна, а кто-то корпел над учебниками, пытаясь выучить наизусть сложные понятия. Но каждый из нас запомнил, что мир основан на физических знаниях. Сегодня мы поговорим о таких понятиях, как индуктивность тока, индуктивность контура, и узнаем, какие бывают конденсаторы и что такое соленоид.

Электрическая цепь и индуктивность

Самоиндукция и измерение индуктивности

Индуктивностью называется величина, которая равна отношению магнитного потока, проходящего по всем виткам контура к силе тока:

Индуктивность контура находится в зависимости от формы, размеров контура и от магнитных свойств среды, в которой он находится. Если в замкнутом контуре протекает электрический ток, то возникает изменяющееся магнитное поле. Это впоследствии приведет к возникновению ЭДС. Рождение индукционного тока в замкнутом контуре носит название «самоиндукция». По правилу Ленца величина не дает изменяться току в контуре. Если обнаруживается самоиндукция, то можно применять электрическую цепь, в которой параллельно включены резистор и катушка с железным сердечником. Последовательно с ними подсоединены и электрические лампы. В этом случае сопротивление резистора равно сопротивлению на постоянном токе катушки. Результатом будет яркое горение ламп. Явление самоиндукции занимает одно из главных мест в радиотехнике и электротехнике.

Как найти индуктивность

Формула, которая является простейшей для нахождения величины, следующая:

где F – магнитный поток, I – ток в контуре.

Через индуктивность можно выразить ЭДС самоиндукции:

Из формулы напрашивается вывод о численном равенстве индукции с ЭДС, которое возникает в контуре при изменении силы тока на один амперметр за одну секунду.

Переменная индуктивность дает возможность найти и энергию магнитного поля:

«Катушка ниток»

Катушка индуктивности представляет собой намотанную изолированную медную проволоку на твердое основание. Что касается изоляции, то выбор материала широк – это и лак, и проводная изоляция, и ткань. Величина магнитного потока зависит от площади цилиндра. Если увеличить ток в катушке, то магнитное поле будет становиться все больше и наоборот.

Если подать электрический ток на катушку, то в ней возникнет напряжение, противоположное напряжению тока, но оно внезапно исчезает. Такого рода напряжение называется электродвижущей силой самоиндукции. В момент включения напряжения на катушку сила тока меняет свое значение от 0 до некоего числа. Напряжение в этот момент тоже меняет значение, согласно закону Ома:

где I характеризует силу тока, U – показывает напряжение, R – сопротивление катушки.

Еще одной особенной чертой катушки является следующий факт: если разомкнуть цепь «катушка – источник тока», то ЭДС добавится к напряжению. Ток тоже вначале вырастет, а потом пойдет на спад. Отсюда вытекает первый закон коммутации, в котором говорится, что сила тока в катушке индуктивности мгновенно не меняется.

Катушку можно разделить на два вида:

1. С магнитным наконечником. В роли материала сердца выступают ферриты и железо. Сердечники служат для повышения индуктивности.
2. С немагнитным. Используются в случаях, когда индуктивность не больше пяти миллиГенри.

Устройства различаются и по внешнему виду, и внутреннему строению. В зависимости от таких параметров находится индуктивность катушки. Формула в каждом случае разная. Например, для однослойной катушки индуктивность будет равна:

• L = 10µ0ΠN 2 R 2 : 9R + 10l.

А вот уже для многослойной другая формула:

• L= µ0N 2 R 2 : 2Π(6R + 9l + 10w).

Основные выводы, связанные с работой катушек:

1. На цилиндрическом феррите самая большая индуктивность возникает в середине.
2. Для получения максимальной индуктивности необходимо близко наматывать витки на катушку.
3. Индуктивность тем меньше, чем меньше количество витков.
4. В тороидальном сердечнике расстояние между витками не играет роли катушки.
5. Значение индуктивности зависит от «витков в квадрате».
6. Если последовательно соединить индуктивности, то их общее значение равно сумме индуктивностей.
7. При параллельном соединении нужно следить, чтобы индуктивности были разнесены на плате. В противном случае их показания будут неправильными за счет взаимного влияния магнитных полей.

Соленоид

Под этим понятием понимается цилиндрическая обмотка из провода, который может быть намотан в один или несколько слоев. Длина цилиндра значительно больше диаметра. За счет такой особенности при подаче электрического тока в полости соленоида рождается магнитное поле. Скорость изменения магнитного потока пропорциональна изменению тока. Индуктивность соленоида в этом случае рассчитывается следующим образом:

Еще эту разновидность катушек называют электромеханическим исполнительным механизмом с втягиваемым сердечником. В данном случае соленоид снабжается внешним ферромагнитным магнитопроводом – ярмом.

• Первая способна контролировать линейное давление.
• Вторая модель отличается от других принудительным управлением блокировки муфты в гидротрансформаторах.
• Третья модель содержит в своем составе регуляторы давления, отвечающие за работу переключения скоростей.
• Четвертая управляется гидравлическим способом или клапанами.

Необходимые формулы для расчетов

Чтобы найти индуктивность соленоида, формула применяется следующая:

где µ0 показывает магнитную проницаемость вакуума, n – это число витков, V – объем соленоида.

Также провести расчет индуктивности соленоида можно и с помощью еще одной формулы:

где S – это площадь поперечного сечения, а l – длина соленоида.

Чтобы найти индуктивность соленоида, формула применяется любая, которая подходит по решению к данной задаче.

Работа на постоянном и переменном токе

Магнитное поле, которое создается внутри катушки, направлено вдоль оси, и равно:

где µ0 – это магнитная проницаемость вакуума, n – это число витков, а I – значение тока.

Когда ток движется по соленоиду, то катушка запасает энергию, которая равна работе, необходимая для установления тока. Чтобы вычислить в этом случае индуктивность, формула используется следующая:

где L показывает значение индуктивности, а E – запасающую энергию.

ЭДС самоиндукции возникает при изменении тока в соленоиде.

В случае работы на переменном токе появляется переменное магнитное поле. Направление силы притяжения может изменяться, а может оставаться неизменным. Первый случай возникает при использовании соленоида как электромагнита. А второй, когда якорь сделан из магнитомягкого материала. Соленоид на переменном токе имеет комплексное сопротивление, в которое включаются сопротивление обмотки и ее индуктивность.

Самое распространенное применение соленоидов первого типа (постоянного тока) — это в роли поступательного силового электропривода. Сила зависит от строения сердечника и корпуса. Примерами использования являются работа ножниц при отрезании чеков в кассовых аппаратах, клапаны в двигателях и гидравлических системах, язычки замков. Соленоиды второго типа применяются как индукторы для индукционного нагрева в тигельных печах.

Колебательные контуры

Простейшей резонансной цепью является последовательный колебательный контур, состоящий из включенных катушек индуктивности и конденсатора, через которые протекает переменный ток. Чтобы определить индуктивность катушки, формула используется следующая:

где XL показывает реактивное сопротивление катушки, а W — круговая частота.

Если используется реактивное сопротивление конденсатора, то формула будет выглядеть следующим образом:

При параллельном колебательном контуре включены два реактивных элемента с разной силой реактивности. Использование такого вида контура подразумевает знание, что при параллельном включении элементов нужно складывать только их проводимости, но не сопротивления. На резонансной частоте суммарная проводимость контура равна нулю, что говорит о бесконечно большом сопротивлении переменному току. Для контура, в котором параллельно включены емкость (C), сопротивление (R) и индуктивность, формула, объединяющая их и добротность (Q), следующая:

При работе параллельного контура за один период колебаний дважды происходит энергетический обмен между конденсатором и катушкой. В этом случае появляется контурный ток, который значительно больше значения тока во внешней цепи.

Работа конденсатора

Устройство представляет собой двухполюсник малой проводимости и с переменным или постоянным значением емкости. Когда конденсатор не заряжен, сопротивление его близко к нулю, в противном случае оно равно бесконечности. Если источник тока отсоединить от данного элемента, то он становится этим источником до своей разрядки. Использование конденсатора в электронике заключается в роли фильтров, которые удаляют помехи. Данное устройство в блоках питания на силовых цепях применяются для подпитки системы при больших нагрузках. Это основано на способности элемента пропускать переменную составляющую, но непостоянный ток. Чем выше частота составляющей, тем меньше у конденсатора сопротивление. В результате через конденсатор глушатся все помехи, которые идут поверх постоянного напряжения.

Сопротивление элемента зависит от емкости. Исходя из этого, правильнее будет ставить конденсаторы с различным объемом, чтобы улавливать разного рода помехи. Благодаря способности устройства пропускать постоянный ток только в период заряда его используют как времязадающий элемент в генераторах или как формирующее звено импульса.

Конденсаторы бывают многих типов. В основном используется классификация по типу диэлектрика, так как этот параметр определяет стабильность емкости, сопротивление изоляции и так далее. Систематизация по данной величине следующая:

1. Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
2. Вакуумные.
3. С жидким диэлектриком.
4. С твердым неорганическим диэлектриком.
5. С твердым органическим диэлектриком.
6. Твердотельные.
7. Электролитические.

Существует классификация конденсаторов по назначению (общий или специальный), по характеру защиты от внешних факторов (защищенные и незащищенные, изолированные и неизолированные, уплотненные и герметизированные), по технике монтажа (для навесного, печатного, поверхностного, с выводами под винт, с защелкивающимися выводами). Также устройства можно различить по способности к изменению емкости:

1. Постоянные конденсаторы, то есть у которых емкость остается всегда постоянной.
2. Подстроечные. У них емкость не меняется при работе аппаратуры, но можно ее регулировать разово или периодически.
3. Переменные. Это конденсаторы, которые допускают в процессе функционирования аппаратуры изменение ее емкости.

Индуктивность и конденсатор

Токоведущие элементы устройства способны создавать его собственную индуктивность. Это такие конструктивные части, как кладки, соединительные шины, токоотводы, выводы и предохранители. Можно создать дополнительную индуктивность конденсатора путем присоединения шин. Режим работы электрической цепи зависит от индуктивности, емкости и активного сопротивления. Формула расчета индуктивности, которая возникает при приближении к резонансной частоте, следующая:

• Ce = C : (1 — 4Π 2 f 2 LC),

где Ce определяет эффективную емкость конденсатора, C показывает действительную емкость, f – это частота, L – индуктивность.

Значение индуктивности всегда должно учитываться при работе с силовыми конденсаторами. Для импульсных конденсаторов наиболее важна величина собственной индуктивности. Их разряд приходится на индуктивный контур и имеет два вида – апериодический и колебательный.

Индуктивность в конденсаторе находится в зависимости от схемы соединения элементов в нем. Например, при параллельном соединении секций и шин эта величина равна сумме индуктивностей пакета главных шин и выводов. Чтобы найти такого рода индуктивность, формула следующая:

где Lk показывает индуктивность устройства, Lp –пакета, Lm – главных шин, а Lb – индуктивность выводов.

Если при параллельном соединении ток шины меняется по ее длине, то тогда эквивалентная индуктивность определяется так:

• Lk = Lc : n + µ0 l х d : (3b) + Lb,

где l – длина шин, b – ее ширина, а d – расстояние между шинами.

Катушка индуктивности

Что такое катушка индуктивности

Что вы себе представляете под словом “катушка” ? Ну… это, наверное, какая-нибудь “фиговинка”, на которой намотаны нитки, леска, веревка, да что угодно! Катушка индуктивности представляет из себя точь-в-точь то же самое, но вместо нитки, лески или чего-нибудь еще там намотана обыкновенная медная проволока в изоляции.

Изоляция может быть из бесцветного лака, из ПВХ-изоляции и даже из матерчатой. Тут фишка такая, что хоть и провода в катушке индуктивности очень плотно прилегают к друг другу, они все равно изолированы друг от друга. Если будете мотать катушки индуктивности своими руками, ни в коем случае не вздумайте брать обычный медный голый провод!

Индуктивность

Любая катушка индуктивности обладает индуктивностью. Индуктивность катушки измеряется в Генри (Гн), обозначается буковкой L и замеряется с помощью LC – метра.

Что такое индуктивность? Если через провод пропустить электрический ток, то он вокруг себя создаст магнитное поле:

В – магнитное поле, Вб

А давайте возьмем и намотаем в спиральку этот провод и подадим на его концы напряжение

И у нас получится вот такая картина с магнитными силовыми линиями:

Грубо говоря, чем больше линий магнитного поля пересекут площадь этого соленоида, в нашем случае площадь цилиндра, тем больше будет магнитный поток (Ф). Так как через катушку течет электрический ток, значит, через нее проходит ток с Силой тока (I), а коэффициент между магнитным потоком и силой тока называется индуктивностью и вычисляется по формуле:

С научной же точки зрения, индуктивность – это способность извлекать энергию из источника электрического тока и сохранять ее в виде магнитного поля. Если ток в катушке увеличивается, магнитное поле вокруг катушки расширяется, а если ток уменьшается , то магнитное поле сжимается.

Самоиндукция

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. Согласно Закону Ома:

I – сила тока в катушке , А

U – напряжение в катушке, В

R – сопротивление катушки, Ом

Как мы видим по формуле, напряжение меняется от нуля и до напряжения, подаваемого в катушку, следовательно и ток тоже будет меняться от нуля и до какого то значения. Сопротивление катушки для постоянного тока также постоянное.

И второй феномен в катушке индуктивности заключается в том, что если мы разомкнем цепь катушка индуктивности – источник тока, то у нас ЭДС самоиндукции будет суммироваться к напряжению, которое мы уже подали на катушку.

То есть как только мы разрываем цепь, на катушке напряжение в этот момент может быть в разы больше, чем было до размыкания цепи, а сила тока в цепи катушки будет тихонько падать, так как ЭДС самоиндукции будет поддерживать убывающее напряжение.

Сделаем первые выводы о работе катушки индуктивности при подаче на нее постоянного тока. При подаче на катушку электрического тока, сила тока будет плавно увеличиваться, а при снятии электрического тока с катушки, сила тока будет плавно убывать до нуля. Короче говоря, сила тока в катушке мгновенно измениться не может.

Типы катушек индуктивности

Катушки индуктивности делятся в основном на два класса: с магнитным и немагнитным сердечником. Снизу на фото катушка с немагнитным сердечником.

Но где у нее сердечник? Воздух – это немагнитный сердечник :-). Такие катушки также могут быть намотаны на какой-нибудь цилиндрической бумажной трубочке. Индуктивность катушек с немагнитным сердечником используется, когда индуктивность не превышает 5 миллигенри.

А вот катушки индуктивности с сердечником:

В основном используют сердечники из феррита и железных пластин. Сердечники повышают индуктивность катушек в разы. Сердечники в виде кольца (тороидальные) позволяют получить большую индуктивность, нежели просто сердечники из цилиндра.

Для катушек средней индуктивности используются ферритовые сердечники:

Катушки с большой индуктивностью делают как трансформатор с железным сердечником, но с одной обмоткой, в отличие от трансформатора.

Дроссели

Также есть особый вид катушек индуктивностей. Это так называемые дроссели. Дроссель – это катушка индуктивности, задача которой состоит в том, чтобы создать в цепи большое сопротивление для переменного тока, чтобы подавить токи высоких частот.

Постоянный ток через дроссель проходит без проблем. Почему это происходит, можете прочитать в этой статье. Обычно дроссели включаются в цепях питания усилительных устройств. Дроссели предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов (ВЧ-сигналов). На низких частотах (НЧ) они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники. Ниже на фото силовые дроссели:

Также существует еще один особый вид дросселей – это сдвоенный дроссель. Он представляет из себя две встречно намотанных катушки индуктивности. За счет встречной намотки и взаимной индукции он более эффективен. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания, а также в звуковой технике.

Опыты с катушкой

От каких факторов зависит индуктивность катушки? Давайте проведем несколько опытов. Я намотал катушку с немагнитным сердечником. Ее индуктивность настолько мала, что LC – метр мне показывает ноль.

Имеется ферритовый сердечник

Начинаю вводить катушку в сердечник на самый край

LC-метр показывает 21 микрогенри.

Ввожу катушку на середину феррита

35 микрогенри. Уже лучше.

Продолжаю вводить катушку на правый край феррита

20 микрогенри. Делаем вывод, самая большая индуктивность на цилиндрическом феррите возникает в его середине. Поэтому, если будете мотать на цилиндрике, старайтесь мотать в середине феррита. Это свойство используется для плавного изменения индуктивности в переменных катушках индуктивности:

1 – это каркас катушки

2 – это витки катушки

3 – сердечник, у которого сверху пазик под маленькую отвертку. Вкручивая или выкручивая сердечник, мы тем самым изменяем индуктивность катушки.

Экспериментируем дальше. Давайте попробуем сжимать и разжимать витки катушки. Для начала ставим ее в середину и начинаем сжимать витки

Индуктивность стала почти 50 микрогенри!

А давайте-ка попробуем расправим витки по всему ферриту

13 микрогенри. Делаем вывод: для максимальной индуктивности мотать катушку надо “виток к витку”.

Убавим витки катушки в два раза. Было 24 витка, стало 12.

Совсем маленькая индуктивность. Убавил количество витков в 2 раза, индуктивность уменьшилась в 10 раз. Вывод: чем меньше количество витков – тем меньше индуктивность и наоборот. Индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

Давайте поэкспериментируем с ферритовым кольцом.

Отдалим витки катушки друг от друга

Хм, также 15 микрогенри. Делаем вывод: расстояние от витка до витка не играет никакой роли в катушке индуктивности тороидального исполнения.

Мотнем побольше витков. Было 3 витка, стало 9.

Офигеть! Увеличил количество витков в 3 раза, а индуктивность увеличилась в 12 раз! Вывод: индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

Если верить формулам для расчета индуктивностей, индуктивность зависит от “витков в квадрате”. Эти формулы я здесь выкладывать не буду, потому как не вижу надобности. Скажу только, что индуктивность зависит еще от таких параметров, как сердечник (из какого материала он сделан), площадь поперечного сечения сердечника, длина катушки.

Обозначение на схемах

Последовательное и параллельное соединение катушек

При последовательном соединении индуктивностей, их общая индуктивность будет равняться сумме индуктивностей.

А при параллельном соединении получаем вот так:

При соединении индуктивностей должно выполняться правило, чтобы они были пространственно разнесены на плате. Это связано с тем, что при близком расположении друг друга их магнитные поля будут влиять с друг другом, и поэтому показания индуктивностей будут неверны. Не ставьте на одну железную ось две и более тороидальных катушек. Это может привести к неправильным показаниям общей индуктивности.

Резюме

Катушка индуктивности играет в электронике очень большую роль, особенно в приемопередающей аппаратуре. На катушках индуктивности строятся также различные фильтры для электронной радиоаппаратуры, а в электротехнике ее используют также в качестве ограничителя скачка силы тока.

Ребята из Паяльника забабахали очень неплохой видос про катушку индуктивности. Советую посмотреть в обязательном порядке:

голоса

Рейтинг статьи

Определение самоиндукции в физике.

Примеры самоиндукции в следующих темах:

• Индуктивность

  • Self — индуктивность , также существует влияние закона Фарадея индукции устройства на самого себя.
  • , где L — собственное — индуктивность устройства.
  • Устройство, которое демонстрирует значительную собственную индуктивность — , называется индуктором и обозначено символом в.
  • Единицы собственной индуктивности — — это Генри (Гн), как и для взаимной индуктивности .
  • Собственная — индуктивность соленоида с площадью поперечного сечения A и длиной ℓ составляет

• Индуктивность

  • Ответ — да, и эта физическая величина называется индуктивностью .
  • Чем больше взаимная индуктивность M, тем эффективнее связь.
  • Self — индуктивность , также существует влияние закона Фарадея индукции устройства на самого себя.
  • , где L — собственное — индуктивность устройства.
  • Устройство со значительной собственной индуктивностью — называется индуктором.

• Цепи RL

  • Напомним, что индукция — это процесс, в котором ЭДС индуцируется изменением магнитного потока.
  • Взаимная индуктивность является эффектом закона Фарадея индукции для одного устройства на другом, в то время как self — индуктивность является эффектом закона Фарадея индукции устройства на самом себе.
  • Катушка индуктивности — это устройство или компонент схемы, имеющий собственное — индуктивность .
  • Характерное время $ \ tau $ зависит только от двух факторов: индуктивности , L и сопротивления R.
  • Чем больше индуктивность L, тем она больше, что имеет смысл, поскольку большая индуктивность очень эффективна в противодействии изменению.

• Обратная ЭДС, вихревые токи и магнитное демпфирование

  • Обратная ЭДС, вихревые токи и магнитное затухание — все это происходит из-за наведенной ЭДС и может быть объяснено законом Фарадея о индукции .
  • Когда катушка двигателя поворачивается, магнитный поток изменяется, и индуцируется электродвижущая сила (ЭДС) в соответствии с законом Фарадея о индукции .
  • Закон Ленца говорит нам, что наведенная ЭДС препятствует любому изменению, так что входной ЭДС, которая питает двигатель, будет противодействовать ЭДС, генерируемая самим двигателем , называемая обратной ЭДС двигателя.

• Закон индукции Фарадея и закон Ленца

  • Это соотношение известно как закон индукции Фарадея .
  • Знак минус в законе индукции Фарадея очень важен.
  • Когда изменение начинается, закон говорит, что индукция, противостоит и, таким образом, замедляет изменение.
  • Это один из аспектов закона Ленца — индукция , препятствует любому изменению потока.
  • Выразите закон Фарадея индукции в форме уравнения

• Изменение магнитного потока создает электрическое поле

  • Закон индукции Фарадея утверждает, что изменение магнитного поля создает электрическое поле: $ \ varepsilon = — \ frac {\ partial \ Phi_B} {\ partial t} $.
  • Мы изучили закон Фарадея индукции в предыдущих атомах.
  • Вкратце, закон гласит, что изменение магнитного поля $ (\ frac {d \ Phi_B} {dt}) $ создает электрическое поле $ (\ varepsilon) $, закон индукции Фарадея выражается как $ \ varepsilon = — \ frac {\ partial \ Phi_B} {\ partial t} $, где $ \ varepsilon $ — индуцированная ЭДС, а $ \ Phi_B $ — магнитный поток.
  • Таким образом, мы получаем альтернативную форму закона индукции Фарадея : $ \ nabla \ times \ vec E = — \ frac {\ partial \ vec B} {\ partial t} $.Это также называют дифференциальной формой закона Фарадея.
  • Эксперимент Фарадея показывает индукцию между витками провода: жидкая батарея (справа) обеспечивает ток, который течет через небольшую катушку (A), создавая магнитное поле.

• Звуковые системы, компьютерная память, сейсмограф, GFCI

  • Микрофон работает за счет индукции , поскольку вибрирующая мембрана индуцирует ЭДС в катушке.
  • Затем динамик приводится в действие модулированными электрическими токами (создаваемыми усилителем), которые проходят через катушку динамика из медной проволоки и намагничивают ее (индуктивностью ), создавая магнитное поле.
  • Это делается с помощью индуктивности .

• Индуцированный заряд

  • Электростатическая индукция — это перераспределение зарядов внутри объекта, которое происходит как реакция на присутствие ближайшего заряда.
  • Электростатическая индукция — это перераспределение заряда внутри объекта, которое происходит как реакция на ближайший заряд.

• Энергия, запасенная в магнитном поле

  • В простом генераторе используется индуктивность для создания тока путем вращения магнита внутри катушки с проволокой.
  • Если ток изменяется, изменение магнитного потока пропорционально скорости изменения тока во времени с коэффициентом, называемым индуктивностью (L).
  • (уравнение 1), где L — индуктивность , в единицах Генри, а I — ток в единицах Ампера.
• Цепь серии

  RLC: на больших и малых частотах; Фазорная диаграмма

  • Отклик цепи RLC зависит от частоты возбуждения — на достаточно больших частотах преобладает индуктивный (емкостной) член .
  • Если частота достаточно высока, так что XL также намного больше, чем R, то в импедансе Z доминирует индуктивный член .

Индукционная катушка (или катушка Румкорфа)

Индукционная катушка (или катушка Румкорфа)

Индукционная катушка (или катушка Румкорфа) — одно из электрических устройств, которое имеет большое количество применений. Эта концепция занимает важное место в физике, особенно в области магнетизма.Именно из-за его важности я вдохновился написать что-нибудь об этом.

Вот почему в сегодняшней статье я хотел бы поделиться с вами интересной темой, связанной с индукционной катушкой (или катушкой Румкорфа). Я надеюсь, что после прочтения этой статьи ваше недоразумение прояснится и вам очень поможет.

Индукционная катушка (или катушка Румкорфа)

Что такое индукционная катушка?

Индукционная катушка — это устройство, используемое для создания высокой разности потенциалов с использованием источника с низкой разностью потенциалов (например, батареи от 2 до 6 вольт).

Принцип:

Индукционная катушка основана на принципе взаимной индукции.

Строительство:

Он состоит из следующих компонентов:

1) Первичная обмотка:

Первичная катушка состоит из нескольких толстых изолированных медных проводов, намотанных на сердечник из пучка мягких железных проводов, изолированных друг от друга для минимизации потерь из-за вихревых токов.

2) Вторичная обмотка:

вторичная обмотка состоит из ряда витков тонкой изолированной медной проволоки.Он намотан на первичную обмотку, и его концы соединены с искровым разрядником, на котором получается высокая разность потенциалов. Сопротивление вторичной обмотки очень высокое.

3) Устройство автоматического включения и выключения:

Он состоит из железного молотка H, установленного на железном сердечнике, и платиновой точки контакта P1, которая контактирует с другой аналогичной точкой контакта P2.

4) Конденсатор:

Параллельный пластинчатый конденсатор емкостью около 1 мкФ подключается к устройству автоматического включения и выключения.

5) Аккумулятор:

один конец первичной катушки соединен с одним выводом батареи, а другой конец первичной катушки соединен со вторым выводом батареи через замыкающее и замыкающее устройство.

Работа и теория индукционной катушки (или катушки Румкорфа):

Точки контакта P1 и P2 первоначально находятся в контакте друг с другом, как показано на рисунке 2. При нажатии кнопки K ток течет в первичной катушке P и, следовательно, железный сердечник намагничивается.

Работа и теория индукционной катушки (или катушки Румкорфа)

Намагниченный железный сердечник притягивает железный молоток H. По мере того, как молот движется к сердечнику, контакт между катушками P1 и P2 разрывается. Ток в первичной катушке затухает, как только контакт разрывается и железный сердечник размагничивается. Молоток, обозначенный как H, оттягивается, и снова возникает контакт между катушками P1 и P2.Это снова замыкает цепь, и процесс повторяется.

Во время включения магнитный поток, связанный с вторичной катушкой, создает наведенную ЭДС на концах вторичной катушки. Во время разрыва магнитный поток, связанный с вторичной катушкой, индуцирует ЭДС на ее концах в противоположном направлении.

Самоиндукция первичной обмотки препятствует скорости роста и спада тока через нее.

Спад тока в катушке индуктивности или первичной обмотке определяется по формуле:

I = I₀e (-R / L) t или dI / dt = (-R / L) I₀e (-R / L) t = (-R / L) I

R обозначает сопротивление, а L — самоиндукция первичной катушки.

Во вторичной катушке величина наведенной ЭДС пропорциональна скорости изменения тока во времени. поэтому, прежде чем создавать большую ЭДС на концах вторичной катушки, значение R должно быть очень высоким, а значение L, которое обозначает индуктивность, должно быть очень низким во время замыкания и размыкания. Сопротивление первичной цепи при размыкании намного больше, чем при замыкании, поэтому постоянная времени, обозначенная как L / R, очень мала при размыкании, чем при замыкании. Таким образом, можно сказать, что при разрыве магнитный поток спадает быстрее, чем устанавливается при изготовлении.Следовательно, наведенная ЭДС, возникающая во вторичной катушке при разрыве, намного больше, чем в замыкающем. В то же время из-за явления самоиндукции в первичной катушке создается наведенная ЭДС. Эта наведенная ЭДС сосредоточена в точках контакта P1 и P2. Во время разрыва, когда точки P1 и P2 разнесены, они обладают высоким сопротивлением потоку индуцированного тока, и, следовательно, между ними может возникать искра, но подключенный через них конденсатор поглощает энергию зарядов на концах точек контакта. и, следовательно, предотвращает искрение между точками.В противном случае искрение может привести к плавлению точек контакта.

Конденсатор служит трем целям:

1) Искра, возникающая на платиновых наконечниках, гасится конденсатором.

2) При замкнутом режиме контактов конденсатор снижает ЭДС во вторичной обмотке. 3) В режиме «обрыв» контактов увеличивает ЭДС во вторичной обмотке. Через первичную катушку конденсатор разряжается и, в свою очередь, подает ток в первичную катушку в направлении, противоположном направлению тока, подаваемого к нему батареей.Обратный ток в первичной катушке, создаваемый разрядом конденсатора, обеспечивает полное и быстрое схлопывание магнитного потока при разрыве. Таким образом, эффективность индукционной катушки для создания очень высокой ЭДС увеличивается с наличием конденсатора.

Использование индукционной катушки (или катушки Румкорфа):

Индукционная катушка находит широкое применение, например, в автомобилях, рентгеновских аппаратах, газоразрядных трубках и т. Д. Она используется для производства высоких напряжений.

Заключение:

В статье обсуждалась концепция индукционной катушки (или катушки Румкорфа).Он также предоставляет вам информацию, касающуюся принципа, конструкции, теории и использования индукционной катушки (или катушки Румкорфа). Надеюсь, концепция теперь вам понятна. пожалуйста, поделитесь этим в социальных сетях и помогите другим. Спасибо за визит.

pivot interactives анализ цепей RC html? Id = GTM-MGD48P8 «height = 0 width = 0 style = display: none; visibility: hidden> Экспериментальная процедура Эта лабораторная работа представляет собой упражнение Pivot Interactives.• Анализ цепей RC • Spring Oscillators: Period vs.AzyEdition — это продукт, разработанный путем добавления интерактивных элементов к базовому содержанию учебника для улучшения обучения. RC-Reduction: уменьшение R и C. 20, 2021). Общее сопротивление в последовательных цепях. KYA 1223 pivot> Сопротивление: 4. Таким образом, для пассивного фильтра нижних частот второго порядка усиление на угловой частоте ƒc будет равно 0. Есть амперметр, вольтметр, ваттметр и омметр. Более подробные инструкции находятся в разделах ниже.три известные схемы. Вычислить неизвестную индуктивность медной катушки, найдя резонансную частоту всей системы. Наблюдать за фазовым сдвигом φ между управляющим сигналом и тремя компонентами (R, L и C) схемы. Сравнить с ожидаемым значением PHYS. 1493/1494/2699: Опыт. Добро пожаловать на сопутствующий веб-сайт «Анализ схем и проектирования», разработанный, чтобы служить студентам в качестве интерактивного приложения к тексту для самостоятельного изучения. Подходы к анализу RC-цепей 1. RC_PG_AGT_BLOG_LFL. Это также называется аддитивным синтезом.Одним из таких методов является анализ синусоидального установившегося состояния. 40 — Магнитное поле вокруг соленоида. Студенты также просмотрели движение в одном и двух измерениях — Lab For Phys 1151 Lab 1 — Это лабораторный отчет для физического эксперимента в Simple Harmonic Motion Lab 5 — Это лабораторный отчет для физического эксперимента на RC Circuits Lab 6 — Это Лабораторный отчет о физическом эксперименте по Магнитной силе и Лоренца — Лаборатория физики 1155 Конспект лекций, лекция Среднесрочная — Учебное пособие Глава 12 Сексуальные графические методы в физике — Интерпретация графиков и линеаризация Часть 1: Графические методы В физике мы используем различные инструменты — включая слова, уравнения и графики — для создания моделей движения резистора для схемы.ком / нс. В этом видеоуроке по физике объясняется, как решить проблемы RC-цепи с конденсаторами и резисторами. Ниже приведено видео RC-цепи: резистор и конденсатор, включенные последовательно с батареей постоянного тока. DCVOLT 11 5 4 -5 2 2. Он позволяет вам изменять значения сопротивления и емкости в цепи, а также угловую частоту входа, чтобы исследовать амплитудные и фазовые соотношения для системы. Выше приведена версия моей программы BiQuadDesigner на JavaScript — она ​​интерактивна и проста в использовании: выберите тип фильтра из списка слева.Цифровой мультиметр, установленный на шкале напряжения, ведет себя в цепи как большой (в Ом) резистор. Существует также версия лаборатории электрических цепей, в которой можно собирать данные. Предпосылки: PHYS 2070 (или одновременно) и MATH 1230 или 1710; с оценкой «C» или выше по всем требованиям. Войдите в Pivot Interactives и нажмите «RC Circuit». В этом упражнении конденсатор в RC-цепи сначала заряжается, а затем разряжается. Плитка анализа возраста моего дела. Цепи могут питаться от источника переменного / постоянного тока или батарей.Мы не будем вдаваться в подробности, но вот самые важные результаты. Свойства напряжения 120 В переменного тока в бытовой электросети в США: Circuit Diagram — бесплатное приложение для создания электронных схем и их экспорта в виде изображений. RC-цепи 1. Мы называем стержни: Заземление g g: закреплено на анкерных стержнях A A и B B. DC: Передаточная функция постоянного тока Эта демонстрация показывает векторную модель для установившегося режима последовательной RC-цепи с синусоидальным входом.Цепь A Цепь B, = 3 А ЦЕПИ РАБОЧАЯ ТАБЛИЦА 1. Положительная обратная связь), и цепь будет автоколебаться. Резинка: примеры, показывающие варианты интерактивного графического интерфейса. После периода, эквивалентного 4 постоянным времени (4T), конденсатор в этой цепи зарядки RC считается практически полностью заряженным, поскольку напряжение, развиваемое на пластинах конденсатора, теперь достигло 98% от своего максимального значения, 0. Обычно эталонный вектор. Рисуется по горизонтальной оси, и в этот момент рисуются другие векторы.RC-схемы, как правило, довольно просто моделировать с настройками по умолчанию, Multisim может слишком быстро выводить результаты на ваш экран. Абстрактный. 11 Резюме 8. Напомним, что ток и напряжение синфазны для чисто резистивных цепей переменного тока, в то время как ток опережает напряжение на 90 градусов в чисто емкостных цепях. Переходные процессы RL, RC и RLC. На карте ниже показано расположение центра кругового орошения в штате Иллинойс в 2014 году (увеличенное изображение сильно орошаемого региона Восточно-Центрального Иллинойса).Реальная помощь вашему сайту — это скорость, с которой я могу построить тестовую схему. Четырехстержневые связи #aml. b 2 = 0. Магнитное поле. 10 — Магниты и ось. Они подробно обсуждались в лекции и в разделах 26-5 текста. 9 — Цепи переменного тока Щелкните / коснитесь схемы выше для анализа в режиме онлайн или щелкните эту ссылку, чтобы сохранить в Windows. Вы можете проверить, что период равен T = 20 м, а VM = 311 В. График величины (в дБ, на экране) вертикальная ось) по сравнению с логарифмической частотой (в герцах по горизонтальной оси) — удобный и эффективный способ обучения схемам с «интерактивными» цифровыми примерами, симулятором схемы потока заряда (щелкните правой кнопкой мыши, чтобы изменить схему или создать свою собственную), или посмотреть лучшая версия на коммерческом веб-сайте (Chrome / iOS / android) анализ электронных схем MatLab для электроники, учебник по MatLab, но есть гораздо больше доступных схем, которые можно найти в типичном курсе аналоговой электроники.Цепи, содержащие резистор и конденсатор, называются RC-цепями. где «n» — количество ступеней фильтрации. За 5 минут онлайн я могу сделать то, что займет час или больше. Погрузитесь в мир логических схем бесплатно! От простых вентилей до сложных последовательных схем, построение временных диаграмм, автоматическое создание схем, изучение стандартных ИС и многое другое. RC-цепь состоит как минимум из одного резистора и как минимум одного конденсатора. Для R = 200 Ом. Пассивное усиление фильтра нижних частот на ƒc. Дэвид Барнс, оставленный освобожденным капитаном.: 2. 2 Период против (легко) Резистор 200 Ом, конденсатор 5000 мкФ, переключатель и батарея 10 В включены последовательно в один контур цепи. Если эта строка включена во входной файл, SPICE выполняет анализ цепи переменного тока в указанном диапазоне частот. Redd. 9 Примеры применения в установившемся режиме переменного тока 8. 2. Цель: Понаблюдать за общим поведением RC-цепей, прежде чем подробно разбираться в классе. Экспериментальные методы и методы анализа, которые мы используем в наших исследованиях, включают отслеживание взгляда, видеоанализ, собеседования со студентами, анализ данных журнала и анализ экзаменационных вопросов.Магнит. 8. Цель этой лабораторной работы — изучить и понять RC-схемы. RC-цепи первого порядка можно анализировать с помощью дифференциальных уравнений первого порядка. Последовательные RC-цепи Эти уравнения показывают, что последовательная RC-цепь имеет постоянную времени, обычно обозначаемую τ = RC, которая представляет собой время, за которое напряжение на компоненте либо повышается (через C), либо падает (через R) с точностью до 1 / e от его окончательное значение. Отклик схемы (полное решение) представляет собой сумму этих двух отдельных решений: i (t) = CE + K.Нажмите на переключатель, чтобы изменить состояние цепи. 3 RC-схема в частотной области В разделе 2. Решающая программа: атрибуты и использование решающей программы. 5:30. . Навигация очень гибкая; пользователь может просмотреть материал в порядке, указанном в оглавлении, или может перейти непосредственно к любому упражнению, модулю, демонстрации или техническому описанию. Синусоидальный анализ установившегося состояния. Затем найдите ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА. Задайте параметры для вашего фильтра, включая тип шкалы вертикального и горизонтального графика (логарифмический или выходное напряжение RC-фильтра нижних частот можно рассчитать, рассматривая схему как делитель напряжения, состоящий из (частотно-независимого) сопротивления и (частотно-независимого). зависимое) реактивное сопротивление.15 — Изгиб электронного луча. Конденсатор состоит из двух пластин с воздухом или изолятором, также известным как диэлектрик между пластинами. 10 — Магнит в катушке. Применение сеточного и узлового анализа к схемам. 17149959. Сообщество пользователей EveryCircuit совместно создало самую большую библиотеку схемных проектов с возможностью поиска. моделируйте и анализируйте свои схемы. Предположим, что для схемы зарядки RC выше Vs = 10 вольт и C = 10 мкФ. Выходное звено b b: дает выходной угол β β.Но наш мощный редактор занятий позволяет учителям изменять или настраивать процесс обучения в соответствии с конкретными потребностями или подходами к обучению. Pdisplays: схемы панельного дисплея. Это в значительной степени связано с тем, что выходное напряжение Vout равно входному напряжению Vin, в результате эта схема не действует как фильтр для входного сигнала, если на нее не подается ток V = ЭДС (1 — e −t / RC) (зарядка). , где V — напряжение на конденсаторе, ЭДС равна ЭДС источника постоянного напряжения, а экспонента e = 2.5Vin (-6 дБ), пассивный фильтр нижних частот третьего порядка будет равен 0. Обратите внимание, что единицы RC измеряются в секундах. В рамках реформы учебной программы нашего факультета вводной последовательности мы постоянно разрабатываем учебные материалы в Интернете, которые включают интерактивную постоянную времени RC. Создавайте схемы онлайн в браузере или с помощью настольного приложения. 14B), состоящий из C17 и R9, усредняет ток генератора, который имеет как составляющую тока 5 МГц, так и составляющую тока смещения постоянного тока.25Vin (-12дБ) ​​и так далее. В нем объясняется, как рассчитать постоянную времени с помощью RC Circuits 4. zКак преобразовать линейную схему в систему дифференциальных уравнений. Эта демонстрация моделирует отображение осциллографа, подключенного к цепи резистора / конденсатора (RC), управляемой прямоугольной волной со смещением. 6 Фазорные диаграммы 8. 6 мая 2016 г.) («Порядок построения претензии»). 10 Примеры проектирования векторов цепей RLC 8. Это метод анализа, используемый для анализа цепей переменного тока с использованием идентичных методов для решения цепей постоянного тока.Чтобы найти напряжения и токи как функции времени, мы решаем линейные дифференциальные уравнения или запускаем EveryCircuit. Цепи zhow могут быть смоделированы как линейные цепи по конструкции или приближению. Амплитуда, эксперимент по наблюдению • Угол преломления • Изучение направлений силы, ускорения и скорости • Полет дрона в запечатанном ящике (также известный как грузовик, заполненный канарейками) Следующие примеры иллюстрируют использование Matlab для решения проблем, связанных с RC схемы. Ниже приведено видео схемы RC: они отлично подходят для некоторых явлений, которые есть.В библиотеке Pivot Interactives имеется более 400 учебных занятий. Постройте график напряжения на конденсаторе, если R равно 5 кОм, 10 кОм и 20 кОм. Теперь рассмотрим ту же схему с переменным током (AC). «У нас самый большой корабль в море; это буквально плавучий город », — говорит он о Symphony of the Seas, всего лишь одном из флотов RC, насчитывающем около 25 кораблей, некоторые из которых вмещают до 2 = 0. Практические задачи: RC Circuits Щелкните здесь, чтобы увидеть решения. Окружной суд истолковал «сводную таблицу», термин MasterMine теперь оспаривает апелляцию, как означающий «интерактивный набор данных, отображаемых в строках и столбцах, которые можно вращать и фильтровать. к Multisim Live и его многочисленным функциям, используя схему, показанную ниже (RC-фильтр).C. Производительность: Примеры схем, демонстрирующие улучшение скорости. 1 Цели • Наблюдать и качественно описывать зарядку и разрядку (уменьшение) напряжения на конденсаторе. Чтобы замедлить симуляцию, увеличьте частоту дискретизации. Учащиеся могут анализировать собранные данные, создавая графики данных и используя графики в инструменте вывода. Серийные схемы. Параллельная RC-цепь обычно менее интересна, чем последовательная. e (-t / RC) Решение дифференциального уравнения первого порядка всегда имеет экспоненциальный характер.Форму волны в находящемся ниже инструменте можно изменить, регулируя ползунки h2 t / m h21. Студенты узнают об уравнениях, которые управляют зарядкой и разрядкой конденсаторов, постоянной времени RC-цепи, а также познакомятся с использованием RC-цепей в качестве низкочастотных и высокочастотных. одна из наших интерактивных серий видеороликов. 12 Типичные установившиеся проблемы переменного тока, обнаруженные на экзамене FE. Для R = 200 Ом. Во-вторых, схемы RL используются гораздо реже, чем схемы RC.Схема простой цепи резистор-конденсатор (RC) показана на рисунке 6. Используйте программное обеспечение Capstone, чтобы настроить отображение, содержащее таблицу из двух столбцов, и выберите напряжение в первом столбце и время во втором столбце. 13-CV-0971, 2016 WL 8292205, at * 2 (Оператор D. NODESET часто используется для исправления проблем сходимости в анализе постоянного тока. Длины горизонтальных и вертикальных делений отображаются на краю экрана. 4 Соотношения векторов для элементы схемы 8. Когда пользователь приближается к датчику 337, генератор 650 нагружается изменением импеданса, вызванным присутствием пользователя, заставляя средний ток 613 генератора уменьшаться на небольшую величину.5ч25. Это связано с тем, что катушки индуктивности всегда * слишком велики, слишком дороги и имеют неправильную стоимость — утверждение, которое вы можете проверить, просмотрев каталог электроники. Pivot Interactives анализирует схемы дистанционного управления

.