Какая энергия запасена в катушке индуктивности если известно что при: Определить индуктивность катушки, если в ней при прохождении тока 2 А энергия — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

ЕГЭ 15 без оптики. Формулы. Задание 15

Катушка индуктивности.

ЕГЭ 15 БЕЗ ОПТИКи — презентация, доклад, проект

Задачи для самостоятельного решения по электродинамике

Белорусский государственный университет транспорта — БелГУТ (БИИЖТ)

По какой траектории и как должна двигаться точка, чтобы пройденный ею путь равнялся модулю перемещения?

Напряжение на индукторе: Энергия, запасенная в индукторе

электромагнитный — Как индуктор накапливает энергию?

1. ЕГЭ 15 БЕЗ ОПТИКи

2. 1. Задание 15

3. 2. Задание 15

4. 3. Задание 15

5. 4. Задание 15

6.

7. 6. Задание 15

8. 7. Задание 15

9. 8. Задание 15

10. 9. Задание 15

11. 10.Задание 15

12.

13. 12. Задание 15

14. 13. Задание 15

15. 14. Задание 15

16. 15. Задание 15

17. 16. Задание 15

18. 17. Задание 15

19. 18. Задание 15

20. 19. Задание 15

21. 20. Задание 15

Накопленная энергия в индуктивности

Гидравлическая модель

Маркировка

Индуктивность в электрических цепях

Принцип функционирования

Схемы соединения катушек индуктивностей

Обозначение катушек с отводами и начала обмотки

Добротность катушки индуктивности

Характеристика элементов

Катушка индуктивности. Формула индуктивности

Конструкция катушки индуктивности

Основные технические параметры

Применение катушек индуктивности

Назначение и принцип действия

События

Анонсы

Новости

КУДА ПОСТУПАТЬ

БелГУТ на Доске почета

Предложения

Видеотека

Фотогалерея

Индуктивность катушки индуктивности

Закон Ленца:

Энергия, накопленная в индукторе:

Конструкция катушки индуктивности :

Потери на вихревые токи:

Напряжение на катушке индуктивности последовательно:

Катушки индуктивности в последовательно-параллельном калькуляторе:

.

Вывод:

Параллельное соединение индуктивностей

Последовательное соединение индуктивностей

Базовая формула индуктивности катушки:

Индуктивность прямого проводника:

Индуктивность катушки с воздушным сердечником:

Индуктивность многослойной катушки с воздушным сердечником:

Индуктивность плоской катушки:

Коэффициент добротности катушки индуктивности:

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Опубликовать как гость

Опубликовать как гость

Какова максимальная энергия, запасенная в индукторе?

Содержание

Похожие презентации:

Влияния состава и размера зерна аустенита на температуру фазового превращения и физико-механические свойства сплавов

Газовая хроматография

Геофизические исследования скважин

Искусственные алмазы

Трансформаторы тока и напряжения

Транзисторы

Воздушные и кабельные линии электропередач

Создание транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса

Магнитные аномалии

Нанотехнологии

• ФОРМУЛЫ

1. Задание 15
При проведении опытов по изучению электромагнитной
индукции измеряют изменение магнитного
потока пронизывающего замкнутый проволочный
контур, и заряд протекший в результате этого по
контуру. Ниже приведена таблица, полученная в
результате этих опытов. Чему равно сопротивление
контура? (Ответ дать в омах.

)

2. Задание 15
• На рисунке приведён график зависимости силы
тока от времени в электрической цепи,
индуктивность которой 1 мГн. Определите модуль
ЭДС самоиндукции в интервале времени от 15 до
20 с. Ответ выразите в мкВ.

3. Задание 15
• На рисунке приведён график зависимости силы
тока в катушке индуктивности от времени.
Индуктивность катушки равна 20 мГн. Чему равен
максимальный модуль ЭДС самоиндукции? (Ответ
выразите в мВ.)

4. Задание 15
• На рисунке приведён график зависимости модуля
индукции B магнитного поля от времени t. В это
поле перпендикулярно линиям магнитной
индукции помещён проводящий прямоугольный
контур сопротивлением R = 0,25 Ом. Длина
прямоугольника равна 5 см, а ширина — 2 см.
Найдите величину индукционного тока,
протекающего по этому контуру в интервале
времени от 5 с до 9 с. Ответ выразите в мА.

5.Задание 15 5.Задание 15
• На рисунке приведён график зависимости
модуля индукции B магнитного поля от
времени t. В это поле перпендикулярно
линиям магнитной индукции помещён
проводящий прямоугольный контур
сопротивлением R = 0,2 Ом. Длина
прямоугольника равна 4 см, а ширина – 2,5 см.
Найдите величину индукционного тока,
протекающего по этому контуру в интервале
времени от 1 с до 2 с. Ответ выразите в мА.

6. Задание 15
• Какая энергия запасена в катушке индуктивности,
если известно, что при протекании через неё тока
силой 0,5 А поток, пронизывающий витки её
обмотки, равен 6 Вб? Ответ выразите в Дж.

7. Задание 15
• Какая энергия запасена в катушке
индуктивностью 0,1 Гн, если поток,
пронизывающий витки её обмотки, равен 0,6 Вб?
Ответ выразите в Дж.

8. Задание 15
• В опыте по наблюдению электромагнитной
индукции квадратная рамка из одного витка
тонкого провода находится в однородном
магнитном поле, перпендикулярном плоскости
рамки.

Индукция магнитного поля равномерно
возрастает от 0 до максимального
значения Вмакс за время Т. При этом в рамке
возбуждается ЭДС индукции, равная 6 мВ. Какая
ЭДС индукции возникнет в рамке,
если Туменьшить в 3 раза, а Вмакс уменьшить в 2
раза? Ответ выразите в мВ.

9. Задание 15
• По проволочной катушке протекает постоянный
электрический ток силой 2 А. При этом поток
вектора магнитной индукции через контур,
ограниченный витками катушки, равен 4 мВб.
Электрический ток какой силы должен протекать
по катушке для того, чтобы поток вектора
магнитной индукции через указанный контур был
равен 6 мВб?

10.Задание 15
• По проволочной катушке протекает
постоянный электрический ток силой 2 А.
При этом поток вектора магнитной
индукции через контур, ограниченный
витками катушки, равен 4 мВб. Чему будет
равен поток вектора магнитной индукции
через этот контур (в мВб), если по катушке
будет протекать постоянный электрический
ток силой 0,5 А?

11. Задание 1511. Задание 15
• Проволочная рамка площадью 2 · 10–
3 м2 вращается в однородном магнитном
поле вокруг оси, перпендикулярной
вектору магнитной индукции. Магнитный
поток, пронизывающий площадь рамки,
изменяется по закону
где
все величины выражены в СИ. Чему равен
модуль магнитной индукции? (Ответ
выразите в мТл.)

12. Задание 15
• В однородном магнитном поле с индукцией 40
мТл находится плоский контур в виде кольца
радиусом 5 см, изготовленный из тонкой
проволоки. Сначала контур располагается так,
что линии индукции магнитного поля
перпендикулярны плоскости кольца. Затем
кольцо поворачивают вокруг его диаметра на
угол 120°. Найдите модуль изменения потока
вектора магнитной индукции через кольцо при
таком повороте. Ответ выразите в мкВб и
округлите до целого числа.

13. Задание 15
• В однородном магнитном поле с индукцией 20
мТл находится плоский контур в виде кольца
радиусом 8 см, изготовленный из тонкой
проволоки.

Сначала контур располагается так,
что линии индукции магнитного поля
перпендикулярны плоскости кольца. Затем
кольцо поворачивают вокруг его диаметра на
угол 135°. Найдите модуль изменения потока
вектора магнитной индукции через кольцо при
таком повороте. Ответ выразите в мкВб и
округлите до целого числа.

14. Задание 15
• Число витков в первичной обмотке
трансформатора в 2 раза больше числа
витков в его вторичной обмотке. Какова
амплитуда колебаний напряжения на
концах вторичной обмотки трансформатора
в режиме холостого хода при амплитуде
колебаний напряжения на концах
первичной обмотки 50 В? (Ответ дать в
вольтах.)

15. Задание 15
• Число витков в первичной обмотке
трансформатора в 2 раза меньше числа
витков в его вторичной обмотке. Какова
амплитуда колебаний напряжения на
концах вторичной обмотки трансформатора
в режиме холостого хода при амплитуде
колебаний напряжения на концах
первичной обмотки 50 В? (Ответ дать в
вольтах.

)

16. Задание 15
• Колебания напряжения на конденсаторе в
цепи переменного тока описываются
уравнением U=40cos(500t) где все
величины выражены в СИ. Емкость
конденсатора равна C=6 мкФ Найдите
амплитуду силы тока. (Ответ дать в
амперах.)

17. Задание 15
• Электрический ток протекает через катушку
индуктивностью 6 мГн. На графике
приведена зависимость силы I этого тока от
времени t. Чему равна энергия магнитного
поля (в мДж), запасённая в катушке в
момент времени t = 15 мс?

18. Задание 15
• Электрический ток протекает через катушку
индуктивностью 6 мГн. На графике
приведена зависимость силы I этого тока от
времени t. Чему равна энергия магнитного
поля (в мДж), запасённая в катушке в
момент времени t = 5 мс?

19. Задание 15
• Конденсатор подключен к источнику тока
последовательно с резистором R = 20 кОм (см.

рисунок). В момент времени t = 0 ключ
замыкают. В этот момент конденсатор
полностью разряжен. Результаты измерений
силы тока в цепи, выполненных с точностью
±1 мкА, представлены в таблице. Чему равно
напряжение на конденсаторе в момент
времени t = 3 с? (Ответ дайте в вольтах.)
t, с
0
1
2
3
4
5
6
I,
мкА
300
110
40
15
5
2
1

20. Задание 15
• Катушка индуктивности подключена к источнику
тока с пренебрежимо малым внутренним
сопротивлением через резистор R = 40 Ом (см.
рисунок). В момент t = 0 ключ K замыкают.
Значения силы тока в цепи, измеренные в
последовательные моменты времени с точностью
±0,01 А, представлены в таблице. Чему равна ЭДС
самоиндукции катушки в момент времени t = 2,0
с? (Ответ дайте в вольтах.)
• t, с 0 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
I, А
0
0,12 0,19 0,23 0,26 0,29 0,29 0,30 0,30

English Русский Правила

Описание, характеристики, формула расчета

Катушка индуктивности является пассивным компонентом электронных схем, основное предназначение которой является сохранение энергии в виде магнитного поля. Свойство катушки индуктивности чем-то схоже с конденсатором, который хранит энергию в виде электрического поля.

Индуктивность (измеряется в Генри) — это эффект возникновения магнитного поля вокруг проводника с током. Ток, протекающий через катушку индуктивности, создает магнитное поле, которое имеет связь с электродвижущей силой (ЭДС) оказывающее противодействие приложенному напряжению.

Возникающая противодействующая сила (ЭДС) противостоит изменению переменного напряжения и силе тока в катушке индуктивности. Это свойство индуктивной катушки называется индуктивным сопротивлением. Следует отметить, что индуктивное сопротивление находится в противофазе к емкостному реактивному сопротивлению конденсатора в цепи переменного тока. Путем увеличения числа витков можно повысить индуктивность самой катушки.

Как известно магнитное поле обладает энергией. Аналогично тому, как в полностью заряженном конденсаторе существует запас электрической энергии, в индуктивной катушке, по обмотке которой течет ток, тоже существует запас — только уже магнитной энергии.

Энергия, запасенная в катушке индуктивности равна затраченной энергии необходимой для обеспечения протекания тока I в противодействии ЭДС. Величина запасенной энергии в индуктивности можно рассчитать по следующей формуле:

где L — индуктивность, I — ток, протекающий через катушку индуктивности.

Работу катушки индуктивности можно сравнить с работой гидротурбины в потоке воды. Поток воды, направленный сквозь еще не раскрученную турбину, будет ощущать сопротивление до того момента, пока турбина полностью не раскрутится.

Далее турбина, имеющая определенную степень инерции, вращаясь в равномерном потоке, практически не оказывая влияния на скорость течения воды. В случае же если данный поток резко остановить, то турбина по инерции все еще будет вращаться, создавая движение воды. И чем выше инерция данной турбины, тем больше она будет оказывать сопротивление изменению потока.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Подробнее

Также и индуктивная катушка сопротивляется изменению электрического тока протекающего через неё.

При рассмотрении катушек индуктивности оценивается цветовая и кодовая маркировка. Если смотреть на первые цифры, отображается показатель индуктивности. Далее учитывается параметр отклонения:

Серебряный 0,01 мкГн, 10%.
Золотой 0,1 мкГн, 5%.
Черный 0,1мкГн, 20%.
Коричневый 1,1 мкГн.
Красный 2, 2 мкГн.
Оранжевый 1 мкГн.
Желтый 4 мкГн.
Зеленый 5 мкГн.
Голубой 6 мкГн.
Фиолетовый 7мкГн.
Серый 8 мкГн.
Белый 9 мкГн.

Маркировка
В нестабильной цепи переменного электрического тока не обойтись без катушки индуктивности. Выше описаны основные типы изолированных проводников, продемонстрированы их параметры. Учитывается уровень частоты, а также свойства.

В то время как конденсатор оказывает сопротивление изменению переменного напряжения, индуктивность же сопротивляется переменному тока. Идеальная индуктивность не будет оказывать сопротивление постоянному току, однако, в реальности все индуктивные катушки сами по себе обладают определенным сопротивлением.

В целом, отношение между изменяющимися во времени напряжением V(t) проходящим через катушку с индуктивностью L и изменяющимся во времени током I(t), проходящим через нее можно представить в виде дифференциального уравнения следующего вида:

Когда переменный синусоидальной ток (АС) протекает через катушку индуктивности, возникает синусоидальное переменное напряжение (ЭДС). Амплитуда ЭДС зависит от амплитуды тока и частоте синусоиды, которую можно выразить следующим уравнением:

где ω является угловой частотой резонансной частоты F:

Причем, фаза тока отстает от напряжения на 90 градусов. В конденсаторе же все наоборот, там ток опережает напряжение на 90 градусов. Когда индуктивная катушка соединена с конденсатором (последовательно либо параллельно), то образуется LC цепь, работающая на определенной резонансной частоте.

Индуктивное сопротивление ХL определяется по формуле:

где ХL — индуктивное сопротивление, ω — угловая частота, F — частота в герцах, и L индуктивность в генри.

Индуктивное сопротивление — это положительная составляющая импеданса. Оно измеряется в омах. Импеданс катушки индуктивности (индуктивное сопротивление) вычисляется по формуле:

Итак, данные элементы представляют собой устройства со спиральными обмотками из изолированных проводников. Такие устройства обладают повышенной индуктивностью, что является их преимуществом с учётом меньшей ёмкости.

Магнитное поле устройств способствует накоплению энергии. На картинке ниже можно увидеть, как такие элементы изображаются на схемах. Катушка индуктивности обозначена буквами «УГО».

Некоторые работают с сердечником, некоторые нет. Сердечник сильно повысит индуктивность элемента. Кроме того, степень индуктивности зависит от материалов, из которых создан сердечник в устройстве. Сердечники бывают сплошными и разомкнутые, во втором случае в них есть зазоры.

Подробнее рассмотрим принцип работы устройства. При повышении индукции ток всё меньше отстаёт от изменения напряжений. При этом в цепях переменного тока токовые фазы не отстают от фазы напряжения. На этом и основана работа элементы: энергия может накапливаться, а ток может задерживаться в цепях.

Это означает следующее: в случае разрыва цепей с повышенной индукцией напряжение станет повышенным, образуя электрическую дугу. Если конструкция включает в себя полупроводниковые ключи, их пробьёт.

Чтобы этого не произошло, необходимо задействовать снабберную цепь. Её создают из резисторов и конденсаторов, устанавливая параллельным способом с ключом.

Напряжение на каждой из катушек индуктивностей, соединенных параллельно, одинаково. Эквивалентную (общую) индуктивность параллельно соединенных катушек можно определить по формуле:

Ток, протекающий через катушки индуктивности соединенных последовательно, одинаков, но напряжение на каждой катушке индуктивности отличается. Сумма разностей потенциалов (напряжений) равна общему напряжению. Общая индуктивность последовательно соединенных катушек можно высчитать по формуле:

Эти уравнения справедливы при условии, что магнитное поле каждой из катушек не оказывает влияние на соседние катушки.

В радио и электротехнической аппаратуре, например, в приемниках или импульсных преобразователях напряжения, иногда используют не всю индуктивность катушки, а только некоторую ее часть. Для таких случаев катушки изготавливают с отводом или отводами.

При разработке некоторых конструкций иногда необходимо строго соблюсти начало и конец обмотки катушки или трансформатора. Чтобы указать, какой из концов обмотки является началом, а какой – концом, у вывода начала обмотки ставят жирную точку.

Для подстройки катушек на частотах свыше 15…20 МГц часто применяют магнитопроводы из немагнитных материалов (меди, алюминия и т.п.). Возникающие в таком магнитопроводе под действием магнитного поля катушки вихревые токи создают свое поле, противодействующее основному, в результате чего индуктивность катушки уменьшается.

Немагнитный магнитопровод-подстроечник обозначают так же, как и ферритовый, но рядом указывают химический символ металла, из которого он изготовлен. На рисунке изображен подстроечник, изготовленный из меди.

Вот и все, что хотел рассказать о катушках индуктивности. Удачи!

Литература: 1. В. А. Волгов «Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры». 2. В. В. Фролов «Язык радиосхем». 3. М. А. Сгут «Условные обозначения и радиосхемы».

На практике катушка индуктивности имеет последовательное сопротивление, созданное медной обмоткой самой катушки. Это последовательное сопротивление преобразует протекающий через катушку электрический ток в тепло, что приводит к потере качества индукции, то есть добротности. Добротность является отношением индуктивности к сопротивлению.

Добротность катушки индуктивности может быть найдена через следующую формулу:

где R является собственным сопротивлением обмотки.

К исключительным параметрам данного устройства относят следующие:

Обладают высокой индуктивностью;
Подходят под разные силы тока, на что нужно обращать внимание при использовании в разных устройствах;
Потеря сопротивления в проводниках, сердечниках, иных элементах;
Высокая эффективность в использовании;
Ёмкость витков может быть паразитной;
Индуктивность и её изменения влияют на температурные коэффициенты устройства;
Значения добротности могут зависеть от температуры.

L = индуктивность в генри
μ 0 = проницаемость свободного пространства = 4π × 10 -7 Гн / м
μ г = относительная проницаемость материала сердечника
N = число витков
A = Площадь поперечного сечения катушки в квадратных метрах (м 2 )
l = длина катушки в метрах (м)

L = индуктивность в нГн
l = длина проводника
d = диаметр проводника в тех же единицах, что и l

L = индуктивность в мкГн
r = внешний радиус катушки
l = длина катушки
N = число витков

L = индуктивность в мкГн
r = средний радиус катушки
l = длина катушки
N = число витков
d = глубина катушки

L = индуктивность в мкГн
r = средний радиус катушки
N = число витков
d = глубина катушки

Катушка индуктивности представляет собой обмотку из проводящего материала, как правило, медной проволоки, намотанной вокруг либо железосодержащего сердечника, либо вообще без сердечника.

Применение в качестве сердечника материалов с высокой магнитной проницаемостью, более высокой чем воздух, способствует удержанию магнитного поля вблизи катушки, тем самым увеличивая ее индуктивность. Индуктивные катушки бывают разных форм и размеров.

Большинство изготавливаются путем намотки эмалированного медного провода поверх ферритового сердечника.

Некоторые индуктивные катушки имеют регулируемый сердечник, при помощи которого обеспечивается изменение индуктивности.

Миниатюрные катушки могут быть вытравлены непосредственно на печатной плате в виде спирали. Индуктивности с малым значением могут быть расположены в микросхемах с использованием тех же технологических процессов, которые используются при создании транзисторов.

Катушки индуктивности имеют следующие характеристики:

добротность отклонения;
эффективность;
начальная индуктивность;
температура;
стабильность;
предельная емкость;
номинальная индуктивность.

Стабильность демонстрирует свойства устройства при изменении условий использования. Температура фиксируется вследствие различных причин. Многое зависит от размера каркаса. Когда температура уменьшается, индуктивность также снижается. Современные параметры — это цикличность, которая является отношением температуры к линейному расширению. Учитывается изменение в керамической основе плюс показатель плотности.

Вам это будет интересно Электросчетчик Меркурий 201

Температура отслеживается на горячей намотке. В этом плане хорошо себя показали многослойные дроссели с сердечником, которые сделаны из карбонильного железа. Ёмкость отображает количество витков катушки, берется в расчет количество секций и контуров. Высокочастотные модели считаются более емкостными и стабильными.

Емкостные катушки

Номинальная индуктивность — это параметр, который учитывает изменение размеров волны. Измерение происходит в микрогенрах. Если смотреть на формулу, учитывается количество витков, длина намотки, плюс диаметр катушки.

Индуктивности широко используются в аналоговых схемах и схемах обработки сигналов. Они в сочетании с конденсаторами и другими радиокомпонентами образуют специальные схемы, которые могут усилить или отфильтровать сигналы определенной частоты.

Катушки индуктивности получили широкое применение начиная от больших катушек индуктивности, таких как дроссели в источниках питания, которые в сочетании с конденсаторами фильтра устраняют остаточные помехи и другие колебания на выходе источника питания, и до столь малых индуктивностей, которые располагаются внутри интегральных микросхем.

Две (или более) катушки индуктивности, которые соединены единым магнитным потоком, образуют трансформатор, являющимся основным компонентом схем работающих с электрической сетью электроснабжения. Эффективность трансформатора возрастает с увеличением частоты напряжения.

По этой причине, в самолетах используется переменное напряжение с частотой 400 герц вместо обычных 50 или 60 герц, что в свою очередь позволяет значительно сэкономить на массе используемых трансформаторов в электроснабжении самолета.

Так же индуктивности используются в качестве устройства для хранения энергии в импульсных стабилизаторах напряжения, в высоковольтных электрических системах передачи электроэнергии для преднамеренного снижения системного напряжения или ограничения ток короткого замыкания.

Специалисты задаются вопросом, зачем нужна токовая катушка индуктивности в цепи, и для этого необходимо разобраться в показателях. Коэффициент ЭДС (электродвижущая сила) показывает разницу между энергией и магнитным потоком. Устройства самоиндукции способны влиять на изменения в цепи. Чаще всего дроссели применяются в силовых установках. Они способны контролировать уровень напряжения, не допускают разрыва цепи.

Устройства самоиндукции

Также компоненты устанавливаются на пару с конденсаторами либо резисторами. Благодаря работе катушки фильтры находятся в безопасности. Теперь вызывает интерес, как включается индукционная катушка. Принцип работы построен на изоляции проводников. В конструкции используется электрический каркас с различным сечением. За счёт намоток обеспечивается распределение ёмкости на дросселе.

Интересно! Витки наматываются с определенным шагом, многое зависит от типа катушки.

Катушка индуктивности. Дроссель
Возьмем отрезок медного провода и намотаем его на карандаш, а затем снимем с карандаша полученную спираль. У нас получился очень необходимой в радиоэлектронике элемент под названием катушка индуктивности. В дальнейшем такую спираль будем называть катушкой. Полученная нами катушка в электронике называется «однослойная цилиндрическая катушка без сердечника». В промышленности катушки наматывают проводами с низким удельным сопротивлением — медь, алюминий, серебро и т.д. Провода покрывают электротехническим лаком для проедотвращения замыкания между витками катушки. В цепях постоянного тока и в цепях переменного тока катушка обладает различными свойствами, о чем в дальнейшем и будет идти речь. Вспомним, из физики, что вокруг всякого проводника, по которому протекает электрический ток, образуется магнитное поле. Так как катушка — это проводник скрученный в спираль, то вокруг катушки также образуется магнитное поле. При протекании через катушку постоянного тока iL силовые линии магнитного поля направлены так, как показано на рисунке.

Чем больше количество витков и чем больше сила тока через катушку, тем больше величина магнитного поля. Параметры катушки характеризуются величиной L которая называется: «индуктивность». Индуктивность зависит от геометрических размеров катушки и количества витков намотки. Следовательно, чем больше ток через катушку и больше индуктивность, тем сильнее магнитное поле. Если в катушку ввести сердечник из магнитного материала (например сталь), то индуктивность катушки возрастет во много раз. Сам сердечник введенный в катушку, при подаче на катушку постоянного напряжения, намагнитится. Из сказанного следует, что мы можем рассматривать катушку с сердечником как электрический магнит. Электромагниты широко используются как в промышленности, так и в быту. Свойства электромагнита используются в электродвигателях постоянного тока. Более всего электромагниты распространены в таких приборах, как электромагнитные реле. Реле, это такие приборы, при подаче напряжения на которые включается электромагнит и происходит замыкание или размыкание мощных контактов.

Реле, следовательно могут коммутировать большие токи и напряжения. Реле, так же, широко используют в системах автоматики. При определенном включении реле могут выполнять логические функции. Несмотря на простоту конструкции, расчёт индуктивности катушки весьма сложен. Приходится учитывать геометрические размеры, форму, количество витков, тип сердечника и т.д. Для примера приведём формулу расчета индуктивности L простой однослойной цилиндрической катушки диаметром D, длиной намотки l, числом витков W, без сердечника: L(мкГн) = W2 * D * 10-3 *l / (D + 0,45). Индуктивность катушки измеряется в единицах — генри (Гн). Величина в 1 генри очень большая единица, поэтому на практике часто применяют кратные единицы: миллигенри (мГн), 1мГн = 1*10-3 Гн; микрогенри (мкГн), 1мкГн = 1*10-6 Гн.

Вернемся к катушке в цепи постоянного тока. Если катушку из нескольких витков, с сердечником, использовать в качестве электромагнита, т.е. подключить ее к источнику тока, то она перегорит (если мощность источника достаточно велика).

Произойдет это потому, что сопротивление катушки постоянному току очень мало, и соответственно ток через катушку и мощность будут максимальны. В связи с этим, для катушек в цепи постоянного тока, важна не индуктивность, а сопротивление катушки постоянному току. У электромагнитных реле, например, в справочниках указывается сопротивление обмотки и рабочее напряжение. Как получить высокое сопротивление обмотки катушки, если провод которым они наматываются имеет низкое удельное сопротивление? Для этого используют провод с малой площадью поперечного сечения и наматывают большое количество витков в несколько слоев, например распространенное реле РЭС-9 имеет обмотку проводом диаметром 0,1мм и числом витков порядка 2000. Иначе обстоит дело, когда катушка включена в цепь переменного тока. Так как ток переменный, то и магнитное поле создаваемое катушкой, тоже будет переменным. Переменное магнитное поле будет создавать сопротивление прохождению тока через катушку. Причем, чем больше частота переменного тока, при неизменной индуктивности катушки, тем больше получается сопротивление.

Это сопротивление называется — индуктивным (или реактивным) сопротивлением Rl. Рассчитывается Rl по формуле Rl = 2 * pi * f *L, где частота f в герцах, индуктивность L в генри и сопротивление Rl в омах. Свойство катушки, когда с увеличением частоты увеличивается ее сопротивление, широко используется на практике. Например, если подключить радиоприемник (РП) к бортовой сети автомобиля, то прием радиостанций будет затруднен из за сильных помех от приборов автомобиля. Помехи, это паразитные сигналы переменного тока (не синусоидального) распространяющиеся по цепям питания автомобиля.

Избавиться от помех можно если в цепи питания поставить фильтр состоящий из катушки и конденсаторов. Так как катушка имеет низкое сопротивление постоянному току, то постоянное напряжение питания проходит через катушку без затухания, а для помехи сопротивление катушки велико и сигнал помехи ослабляется. Сопротивление конденсатора для помехи наоборот мало и помеха заземляется. Назначение индуктивно-емкостного фильтра не только защита от помех. Фильтры широко используют для частотной селекции (разделения, выделения) сигналов. Например частота звукового сигнала (частота которую в состоянии услышать человеческое ухо) лежит в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц. Для качественного воспроизведения звуковых сигналов в акустических системах применяют 3 динамика — для воспроизведения низких (НЧ), средних (СЧ) и высоких (ВЧ) частот звукового диапазона. Динамики включаются через фильтры которые выделяют именно тот диапазон частот, какой должен воспроизводить конкретный динамик.

В связи с тем, что конструктивный расчет катушек индуктивности очень сложен, на практике, в основном, применяют готовые (стандартные) катушки индуктивности. Для фильтров применяют катушки которые называют «дроссель». В радиоаппаратуре применяют катушки с изменяемой индуктивностью — сердечник такой катушки делается подвижным и может перемещаться внутри катушки.

В зависимости от применяемого сердечника индуктивность может возрастать или наоборот уменьшаться. Если применен сердечник из магнитного материала — сталь, феррит…, то индуктивность катушки увеличивается; если сердечник из диамагнитного материала — латунь, алюминий…, то индуктивность катушки уменьшается. Катушки индуктивности, так же, как резисторы и конденсаторы, для получения заданной индуктивности, можно включать как последовательно, так и параллельно. Формулы расчета результирующей индуктивности Lr аналогичны формулам расчета результирующего сопротивления, а именно: для параллельного включения катушек: 1/Lr = 1/L1 + 1/L2 + … + 1/Ln; для последовательного включения — Lr = L1 + L2 + … + Ln.
Трансформаторы
Мы знаем, что вокруг катушки, через которую протекает переменный электрический ток, образуется переменное магнитное поле. Если рядом с такой катушкой установить еще одну катушку, то магнитное поле первой катушки создаст в второй катушке электродвижущую силу (ЭДС), то есть на выводах второй катушки появится переменное напряжение. Такое электромагнитное устройство, состоящее из двух (а иногда и более) катушек, одна из которых подключается и источнику переменного тока называется трансформатор. Трансформаторы широко используются в радио и электронике для преобразования одного напряжения в другое той же частоты. Для усиления индуктивной связи катушки (в трансформаторах они называются «обмотки») размещаются на одном общем сердечнике. Обмотка подключенная к источнику питания называется первичной, а обмотка к которой подключена нагрузка называется вторичной. Трансформаторы предназначенные для питания радио и электронной аппаратуры называются силовыми. Силовые трансформаторы, обычно, используют для понижения высокого (220V) напряжения осветительной сети в низкое напряжение порядка 9 … 80V. В радиоаппаратуре применяют, обычно, стандартные трансформаторы. Кроме вторичного напряжения, для силовых трансформаторов обязательно указывается мощность которую трансформатор может отдавать в нагрузку. Показанный на рисунке трансформатор типа ТП-200 имеет мощность 200 Ватт. Отношение (k) числа витков первичной обмотки (W1) к числу витков (W2) вторичной обмотки трансформатора называется коэффициентом трансформации k = W1 / W2. Если k больше 1 то трансформатор является понижающим, т.е. напряжение на вторичной обмотке будет меньше напряжения на первичной обмотке в k раз. Если k меньше 1 то трансформатор является повышающим и напряжение на вторичной обмотке будет больше напряжения на первичной обмотке в k раз. В общем случае напряжение на вторичной обмотке (U2) будет: U2 = U1/k, где U1 — напряжение на первичной обмотке.
Колебательный контур.
Рассмотрим схему показанную на Рис.1. Здесь конденсатор С подключен к источнику питания GB через переключатель SA.

Через определенный промежуток времени конденсатор зарядится. Как только конденсатор зарядится переключим переключатель SA на катушку L (Рис.2). Конденсатор С разрядится через низкое сопротивление катушки L, но на этом процесс в цепи параллельно включенных катушки и конденсатора не закончится. Вспомним, что при прохождении тока через катушку индуктивности вокруг нее образуется магнитное поле. Как только конденсатор разрядился магнитное поле катушки создает в катушке ЭДС, которая создает ток заряда конденсатора (В данном случае I2. Смотрите рисунок.).

Как видно из рисунка направление тока I2 противоположно току I1. За счет ЭДС катушки конденсатор заряжается. Как только конденсатор зарядился он тут же начинает разряжаться через низкое сопротивление катушки и процесс повторяется. В связи с потерями энергии в катушке и конденсаторе ток заряда — разряда постепенно уменьшается и процесс затухает. На графике этот процесс выглядит так, как показано но рисунке. Параллельное включение катушки и конденсатора называется: «параллельный колебательный контур» или просто «колебательный контур». Колебательный контур обладает замечательными свойствами. Одно из свойств колебательного контура, это равенство периодов (Т) колебательного процесса, то есть частота колебаний (f) является постоянной величиной (смотрите график на рисунке).

Частота колебаний зависит от емкости конденсатора и индуктивности катушки. Частота колебательного контура называется «резонансной частотой» (fр). На рисунке показана математическая запись расчета резонансной частоты колебательного контура. Компьютернаязапись той же формулы выглядит так: fp = 1 / (2 * pi * sqrt(L * C)), где sqrt означает — корень квадратный. Рассмотрим схему показанную на рисунке.

Здесь к генератору (G) переменного тока подключен колебательный контур (LC). Ток I проходящий через контур измеряет амперметр переменного тока (А). Мы можем плавно изменять частоту генератора от f1 (см. график) которая меньше резонансной частоты колебательного контура до f2 которая больше резонансной частоты. На этих частотах величина тока максимальна. На частоте резонанса контура fp ток через контур резко падает. Это еще одно замечательное свойство колебательного контура. Мы знаем, что чем больше сопротивление цепи, тем меньше ток в этой цепи. Тогда резонансное сопротивление колебательного контура Rp, будет максимальным именно на частоте резонанса. Свойство колебательного контура, когда резонансное сопротивление контура на частоте резонанса стремится к бесконечности, широко используется на практике. Например, рассмотрим как работает простой радиоприемник. Радиостанции передают радиосигнал в эфир на определенной частоте. За каждой радиостанцией закреплены определенные частоты.

В нашем примере (см. рисунок) радиостанция имеет частоту передающего сигнала 1200 KHz (килогерц). Приемник принимает через антенну радиосигналы. Радиосигналов в эфире очень много и все они имеют разные частоты. Как нам выделить сигнал нужной радиостанции (в нашем примере с частотой 1200 KHz)? Для настройки радиоприемника на нужную частоту воспользуемся свойствами колебательного контура. Рассмотрим схему показанную на рисунке. Антенна (А) принимает радиосигналы различных частот. Предположим, что колебательный контур (LC) имеет частоту резонанса равную 1200 KHz, именно ту частоту которая нам нужна.

Тогда радиосигналы у которых частоты не равны 1200 KHz практически без помех пройдут через колебательный контур на землю. Для сигнала с частотой 1200 KHz сопротивление колебательного контура велико, поэтому сигнал пойдет не на землю, а на преобразователь радиосигнала высокой частоты в сигнал звуковой частоты (называется «детектор») и далее на усилитель и динамик. Для настройки на другую частоту, обычно, в колебательном контуре применяют конденсатор переменной ёмкости (рис.1) С изменением емкости конденсатора изменяется и резонансная частота контура fp, то есть изменяется настройка на другую частоту.

В простых приёмниках (например рассмотренного нами) возникает такое явление, как наравне с основной радиостанцией, на частоту которой настроен колебательный контур, прослушивается и другая радиостанция (с меньшей громкостью) имеющая частоту близкую к частоте основной радиостанции. Это явление возникает потому, что частота (fp1) мешающей радиостанции близка к частоте основной радиостанции и резонансное (Rp1) сопротивление колебательного контура велико (Рис. 2). Относительно высокое сопротивление колебательного контура, не на частоте резонанса, позволяет мешающему сигналу проходить на детектор и соответственно на усилитель и динамик. Поэтому для колебательного контура существует такое понятие как добротность контура.

На графике представлены две кривые зависимости (А и Б) сопротивления контура от частоты сигнала. Очевидно, что сопротивление Rp1 кривой А, на частоте fp1, больше сопротивления Rp2 кривой Б. Из этого следует, что ослабление мешающего сигнала лучше у контура имеющего кривую Б. В радио и электронике принято говорить, что чем острей кривая, тем лучше добротность контура. Добротность контура зависит от качества изготовления катушки индуктивности и качества применяемого конденсатора переменной ёмкости. Колебательные контуры, в радиоэлектронике применяются не только для настройки на радиостанции. Широкое применение колебательные контуры нашли в радиоэлектронике как фильтры различных сигналов, а так же в качестве стабилизаторов частоты генераторов переменного тока применяемых в передатчиках и других приборах.

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему ЕГЭ 15 БЕЗ ОПТИКи. Презентация на заданную тему содержит 22 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас — поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

Презентации» Образование» ЕГЭ 15 БЕЗ ОПТИКи

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

ЕГЭ 15 БЕЗ ОПТИКи ФОРМУЛЫ

Слайд 2

Описание слайда:

1. Задание 15 При проведении опытов по изучению электромагнитной индукции измеряют изменение магнитного потока пронизывающего замкнутый проволочный контур, и заряд протекший в результате этого по контуру. Ниже приведена таблица, полученная в результате этих опытов. Чему равно сопротивление контура? (Ответ дать в омах. )

Слайд 3

Описание слайда:

2. Задание 15 На рисунке приведён график зависимости силы тока от времени в электрической цепи, индуктивность которой 1 мГн. Определите модуль ЭДС самоиндукции в интервале времени от 15 до 20 с. Ответ выразите в мкВ.

Слайд 4

Описание слайда:

3. Задание 15 На рисунке приведён график зависимости силы тока в катушке индуктивности от времени. Индуктивность катушки равна 20 мГн. Чему равен максимальный модуль ЭДС самоиндукции? (Ответ выразите в мВ.)

Слайд 5

Описание слайда:

4. Задание 15 На рисунке приведён график зависимости модуля индукции B магнитного поля от времени t. В это поле перпендикулярно линиям магнитной индукции помещён проводящий прямоугольный контур сопротивлением R = 0,25 Ом. Длина прямоугольника равна 5 см, а ширина — 2 см. Найдите величину индукционного тока, протекающего по этому контуру в интервале времени от 5 с до 9 с. Ответ выразите в мА.

Слайд 6

Описание слайда:

5.Задание 15 На рисунке приведён график зависимости модуля индукции B магнитного поля от времени t. В это поле перпендикулярно линиям магнитной индукции помещён проводящий прямоугольный контур сопротивлением R = 0,2 Ом. Длина прямоугольника равна 4 см, а ширина – 2,5 см. Найдите величину индукционного тока, протекающего по этому контуру в интервале времени от 1 с до 2 с. Ответ выразите в мА.

Слайд 7

Описание слайда:

6. Задание 15 Какая энергия запасена в катушке индуктивности, если известно, что при протекании через неё тока силой 0,5 А поток, пронизывающий витки её обмотки, равен 6 Вб? Ответ выразите в Дж.

Слайд 8

Описание слайда:

7. Задание 15 Какая энергия запасена в катушке индуктивностью 0,1 Гн, если поток, пронизывающий витки её обмотки, равен 0,6 Вб? Ответ выразите в Дж.

Слайд 9

Описание слайда:

8. Задание 15 В опыте по наблюдению электромагнитной индукции квадратная рамка из одного витка тонкого провода находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости рамки. Индукция магнитного поля равномерно возрастает от 0 до максимального значения Вмакс за время Т. При этом в рамке возбуждается ЭДС индукции, равная 6 мВ. Какая ЭДС индукции возникнет в рамке, если Туменьшить в 3 раза, а Вмакс уменьшить в 2 раза? Ответ выразите в мВ.

Слайд 10

Описание слайда:

9. Задание 15 По проволочной катушке протекает постоянный электрический ток силой 2 А. При этом поток вектора магнитной индукции через контур, ограниченный витками катушки, равен 4 мВб. Электрический ток какой силы должен протекать по катушке для того, чтобы поток вектора магнитной индукции через указанный контур был равен 6 мВб?

Слайд 11

Описание слайда:

10.Задание 15 По проволочной катушке протекает постоянный электрический ток силой 2 А. При этом поток вектора магнитной индукции через контур, ограниченный витками катушки, равен 4 мВб. Чему будет равен поток вектора магнитной индукции через этот контур (в мВб), если по катушке будет протекать постоянный электрический ток силой 0,5 А?

Слайд 12

Описание слайда:

11. Задание 15 Проволочная рамка площадью 2 · 10–3 м2 вращается в однородном магнитном поле вокруг оси, перпендикулярной вектору магнитной индукции.

Магнитный поток, пронизывающий площадь рамки, изменяется по закону где все величины выражены в СИ. Чему равен модуль магнитной индукции? (Ответ выразите в мТл.)

Слайд 13

Описание слайда:

12. Задание 15 В однородном магнитном поле с индукцией 40 мТл находится плоский контур в виде кольца радиусом 5 см, изготовленный из тонкой проволоки. Сначала контур располагается так, что линии индукции магнитного поля перпендикулярны плоскости кольца. Затем кольцо поворачивают вокруг его диаметра на угол 120°. Найдите модуль изменения потока вектора магнитной индукции через кольцо при таком повороте. Ответ выразите в мкВб и округлите до целого числа.

Слайд 14

Описание слайда:

13. Задание 15 В однородном магнитном поле с индукцией 20 мТл находится плоский контур в виде кольца радиусом 8 см, изготовленный из тонкой проволоки. Сначала контур располагается так, что линии индукции магнитного поля перпендикулярны плоскости кольца. Затем кольцо поворачивают вокруг его диаметра на угол 135°. Найдите модуль изменения потока вектора магнитной индукции через кольцо при таком повороте. Ответ выразите в мкВб и округлите до целого числа.

Слайд 15

Описание слайда:

14. Задание 15 Число витков в первичной обмотке трансформатора в 2 раза больше числа витков в его вторичной обмотке. Какова амплитуда колебаний напряжения на концах вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода при амплитуде колебаний напряжения на концах первичной обмотки 50 В? (Ответ дать в вольтах.)

Слайд 16

Описание слайда:

15. Задание 15 Число витков в первичной обмотке трансформатора в 2 раза меньше числа витков в его вторичной обмотке.

Какова амплитуда колебаний напряжения на концах вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода при амплитуде колебаний напряжения на концах первичной обмотки 50 В? (Ответ дать в вольтах.)

Слайд 17

Описание слайда:

16. Задание 15 Колебания напряжения на конденсаторе в цепи переменного тока описываются уравнением U=40cos(500t) где все величины выражены в СИ. Емкость конденсатора равна C=6 мкФ Найдите амплитуду силы тока. (Ответ дать в амперах.)

Слайд 18

Описание слайда:

17. Задание 15 Электрический ток протекает через катушку индуктивностью 6 мГн. На графике приведена зависимость силы I этого тока от времени t. Чему равна энергия магнитного поля (в мДж), запасённая в катушке в момент времени t = 15 мс?

Слайд 19

Описание слайда:

18. Задание 15 Электрический ток протекает через катушку индуктивностью 6 мГн. На графике приведена зависимость силы I этого тока от времени t. Чему равна энергия магнитного поля (в мДж), запасённая в катушке в момент времени t = 5 мс?

Слайд 20

Описание слайда:

19. Задание 15 Конденсатор подключен к источнику тока последовательно с резистором R = 20 кОм (см. рисунок). В момент времени t = 0 ключ замыкают. В этот момент конденсатор полностью разряжен. Результаты измерений силы тока в цепи, выполненных с точностью ±1 мкА, представлены в таблице. Чему равно напряжение на конденсаторе в момент времени t = 3 с? (Ответ дайте в вольтах.)

Слайд 21

Описание слайда:

20. Задание 15 Катушка индуктивности подключена к источнику тока с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением через резистор R = 40 Ом (см. рисунок). В момент t = 0 ключ K замыкают. Значения силы тока в цепи, измеренные в последовательные моменты времени с точностью ±0,01 А, представлены в таблице. Чему равна ЭДС самоиндукции катушки в момент времени t = 2,0 с? (Ответ дайте в вольтах.)

Слайд 22

Описание слайда:

Tags ЕГЭ 15 БЕЗ ОПТИКи

Похожие презентации

Презентация успешно отправлена!

Ошибка! Введите корректный Email!

Определить силу взаимодействия двух точечных электрических зарядов q₁= 2 нКл иq₂= 3 нКл на расстоянии 40 см.
На каком расстоянии от заряда q₁= 2 нКл должен находиться зарядq₂= 3 нКл, чтобы сила взаимодействия зарядов была равнаF= 2 мкН?
Два шарика с зарядами q₁= 2 нКл иq₂= 6 нКл взаимодействуют на некотором расстоянии. Во сколько раз изменится сила взаимодействия этих заряженных шариков после того, как их привели в соприкосновение и развели на прежнее расстояние?
Два одинаковых заряда q₁= 2 нКл иq₂= 2 нКл находятся на расстояния 10 см друг от друга. Найти силу, с которой оба заряда действуют на зарядq₃= 3 нКл, удаленный от каждого из зарядов на 10 см.
Найти результирующую силу действующую на заряд q₃= 2 нКл, помещенный в точку, равноудаленную от зарядовq₁= 3 нКл иq₂= 4 нКл на линии, соединяющей зарядыq₁иq₂. Расстояние между зарядамиr= 10 см.
Два точечных электрических заряда в вакууме взаимодействуют с некоторой силой. Во сколько раз нужно изменить расстояние между зарядами, чтобы сила их взаимодействия в керосине осталась прежней? _{керосина}= 2,1.
Рассчитать напряженность электрического поля в точке, удаленной от точечного электрического, заряда 2нКл на 20 см.
Вычислить напряженность электрического поля в точке А, расположенной между двумя зарядами на одной прямой и удаленной от первого заряда q₁= 1 нКл на 2 см и от второго зарядаq₂=7 нКл на 5 см.
Чему равен заряд проводящего шара радиуса R= 4 см, создающего на расстоянииr= 15 см от поверхности электрическое поле напряженностью Е = 120 кВ/м?
На расстоянии 5 см от точечного заряда напряженность электрического поля составляет 20 кВ/м. Чему равна напряженность электрического поля на расстояния 20 см от заряда?
В вершинах правильного треугольника находятся одинаковые по модулю, но разные по знаку заряды +q; –q; +q. Вычислить напряженность электрического поля в центре треугольника при условии, чтоq= 2 нКл и сторона треугольника равнаа= 5 см.
Вычислить работу однородного электрического поля напряженностью Е = 20 кВ/м по перемещению заряда q= 2 мкКл на расстояниеd= 5 см вдоль силовых линий поля, перпендикулярно линиям и под углом=30º.
Чему равен потенциал электрического поля точечного заряда q= 2 мкKл в точках, удаленных от заряда на расстояниеd= 2 см иd= 10 см?
Какую работу совершит электростатическое поле при сближении двух точечных зарядов q₁= 2 мкКл иq₂= 8 мкКл с расстоянияd₁= 10 см до расстоянияd₂= 3 см?
Заряженный металлический шар радиусом R= 5 см создает в окружающем пространстве электрическое поле. Найти потенциал электрического поля заряженного шара в точках, удаленных от его поверхности на расстояниеd₁=3 см иd₂=5 см. Заряд шараq=6 мкКл.
Потенциал электрического поля заряженного проводящего шара в точке, удаленной от его поверхности на расстояние d=35см, равенφ=0,1 МВ. Определить радиус шара, если заряд шараq=2 мкКл.
Найти разность потенциалов между точками, отстоящими от точечного электрического заряда q= 5 нКл на расстояниях 25 и 18 см.
Электрон переместился из точки о потенциалом 700 В в точку с потенциалом 200 В. Вычислить работу электрического поля при перемещении электрона.
Электрон переместился из точки с потенциалом 200 В в точку с потенциалом 700 В. Найти конечную скорость электрона, считая, что электрон вначале покоился.
Какой заряд накоплен уединенным проводящим шаром радиусом R= 5 см, если его потенциалφ= 200 В?
Чему равна электроемкость плоского конденсатора, если площадь его пластин S= 200 см², а расстояние между пластинамиd= 0,5 см?
Какой заряд сможет накопить плоский конденсатор при разности потенциалов между его пластинами φ = 400 В? Площадь пластин S= 200 см², расстояние между пластинамиd= 2 см. Вычислить электроемкость Земли, принимая ее за уединенный проводящий шар радиусом 6400 км.
Два проводящих шара имеют заряды 2 нКл и 8 нКл. Радиус первого шара r₁= 2 см, второго –r₂= 4 см. Определить заряд каждого шара после того, как их соединили проволокой?
Определить энергию электрического поля плоского конденсатора, напряжение между обкладками которого равно 400 В. Площадь пластин конденсатора S= 200 см², расстояние между пластинамиd=2 см.
Необходимо изготовить плоский конденсатор емкостью 200 пФ. Диэлектриком является слюда. Расстояние между пластинами 2 мм. Какова площадь пластин такого конденсатора?
Конденсатор с воздушной прослойкой между пластинами был подключен к источнику тока. После зарядки (не отключая от источника) расстояние между пластинами увеличили втрое и ввели диэлектрик с = 2. Во сколько раз изменилась энергия поля конденсатора?
Определить электроемкость плоского конденсатора, изготовленного из алюминиевой ленты длиной 55 см и шириной 10 см. Толщина парафинового диэлектрика между пластинами d=0,2 мм, диэлектрическая проницаемость=2. Найти количество запасенной энергии при разности потенциалов 300 В.
Плоский конденсатор после зарядки отключен от источника питания. После этого расстояние между пластинами увеличивают в два раза. Во сколько раз изменяются заряд на пластинах, разность потенциалов и количество запасенной энергии конденсатора.
Электрон влетает в плоский горизонтальный конденсатор со скоростью =10⁷м/с параллельно пластинам конденсатора. Напряженность поля в конденсаторе 10 кВ/м, длина пластин конденсатора 5 см. Найти величину скорости и угол между скоростью и линиями напряженности поля при вылете электрона из конденсатора.
-частица влетает в плоский горизонтальный конденсатор, параллельно пластинам на равном расстоянии от них, равном 2 см. К пластинам приложено напряжение U=300 В. На каком расстоянии-частица упадет на пластину конденсатора, если перед входом в конденсатор она имела скорость=1,5∙10⁵м/с.
Плоский конденсатор, заряженный до разности потенциалов 30 кВ, установлен вертикально. По центру на расстоянии 5 см от пластин на тонкой нити висит заряженный шарик массой 0,8 г. Определить заряд шарика, если нить отклонилась от вертикали на угол =30º.
В однородном электрическом поле находится пылинка массой m=0,5 мг, имеющая зарядq=1,6∙10^-11Кл. Определить модуль и направление напряженности электрического поля, что бы пылинка находилась в равновесии.
Определить электроемкость батареи из двух конденсаторов, соединенных последовательно, если электроемкость конденсаторов С₁= 2 мкФ и С₂= 3 мкФ. Как изменится их общая электроемкость при параллельном соединении?
На рисунке 3.8 представлено смешанное соединение конденсаторов. Найти электроемкость представленной батареи конденсаторов, если С₁= 2 мкФ, С₂= 3 мкФ, С₃= 4 мкФ.
Определить электроемкость С₃(рис.3.9), если общая электроемкость батареи конденсаторов С_о=6 мкФ, электроемкость конденсаторов С₁= 1 мкФ и С₂= 10 мкФ.
Проводник емкостью С₁= 2 мкФ заряжен до потенциала φ₁= 10 кВ, а проводник емкостью С₂= 3 мкФ — до потенциала φ₂= 11 кВ. Расстояние между проводниками велико по сравнению с их размерами. Какое количество энергии выделится при соединении этих проводников проводником?
Чему равна сила тока в проводнике, если через поперечное сечение проводника за 20 с протекает заряд 2 Кл?
Чему равно сопротивление нихромовой спирали длиной 2 м и площадью поперечного сечения S= 0,2 мм²? Удельное электрическое сопротивление нихрома ρ =110∙10^-8Ом∙м. Какая сила тока проходит через него при разности потенциалов на концах спиралиU=2 В?
Найти силу тока в медном проводнике длиной 1,5 м и площадью сечения 2 см²при разности потенциалов на его концах 0,1 В.
Можно ли включить в сеть с напряжением 220 В реостат на котором написано: 1) 30 Ом, 5 А; 2) 2000 Ом, 0,2 А?
К источнику постоянного напряжения подключают нагревательный элемент, состоящий из спирали длиной l. Через некоторое время вместо первой спирали устанавливают другую спираль, сделанную из того же материала, но в два раза короче и в два раза большим диаметром поперечного сечения. Найти отношение тока в цепи в первом и втором случаяхI₁/I₂.
До какой температуры нагревается вольфрамовая спираль электрической лампочки, если ток, протекающий через нее в момент включения (t₀= 20°С) в 12,2 раза превышает рабочий ток? Удельное сопротивление вольфрама ρ=5,5∙10^-8Ом∙м,=4,8∙10^-3К^-1.
Когда два проводника соединяли последовательно и на концах участка цепи создали разность потенциалов 12 В, сила тока составила 2 А. При параллельном включении этих проводников сила тока стала равна 9 А. Чему равны сопротивления проводников?
К источнику тока с ЭДС 1,5 В и внутренним сопротивлении 0,5 Ом подключили резистор сопротивлением 2 Ом. Какова сила тока в цепи? Чему равно напряжение на внешнем и внутреннем участках цепи?
Чему равна сила тока в цепи, внешнее сопротивление которой равно 2 Ом, а источником тока является батарея из трех последовательно соединенных элементов с ЭДС 1,5 В и внутренним сопротивлением 0,01 Ом ?
Найти ток короткого замыкания элемента, если при подключении его к резистору сопротивлением 3 Ом в цепи протекает ток силой 2 А. Внутреннее сопротивление элемента 0,5 Ом.
К источнику тока с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом подключены три параллельно соединенные лампочки со противлением 2,1 Ом каждая. Найти силу тока в цепи и падение напряжения на лампочках.
Найти напряженность электрического поля плоского конденсатора в цепи (рис. 3.10), если R₁= 2 Ом; R₂= 3 Ом;= 5 В, внутреннее сопротивление r = 0,1 Ом. Расстояние между пластинами конденсатора d = 4 мм.

Какова ЭДС источника тока в цепи (рис.3.11), если R₁= R₂= r. Напряженность электрического поля плоского конденсатора Е=15 кВ/м. Расстояние между пластинами конденсатора d = 2 мм.
ЭДС источника тока 1,5 В, его внутреннее сопротивление 0,2 Ом. К источнику тока подключен резистор сопротивлением 2 Ом. Каково напряжение на зажимах источника тока?
Имеется стальной проводник сечением 0,5 мм. Его подключают к источнику тока с ЭДС = 2 В и внутренним сопротивлением r = 2 Ом. Какова должна быть длина стального проводника, чтобы сила тока в цепи составляла 0,5 А?
ЭДС источника 3,5 В. При замыкании источника на некоторый резистор сила тока составляет 1,5 А, Внутреннее сопротивление источника тока 0,1 Ом. Каково сопротивление резистора и напряжение на зажимах источника тока?
Имеются источник тока напряжением 6 В, реостат сопротивлением 30 Ом и две лампочки, на которых написано: 3,5 В и 0,35А; и 2,5 В и 0,5 А. Как собрать цепь (последовательно, параллельно, комбинированно), чтобы лампочки работали в нормальном режиме.
Десять одинаковых электрических ламп включены параллельно в электрическую цепь с напряжением 220 В. Сопротивление подводящих проводов 0,5 Ом, а сопротивление одной из ламп R=400 Ом. Найти ток в подводящих проводах и падение напряжения на них.
Параллельно амперметру сопротивлением 0,05 Ом включен медный проводник длиной 15 см и диаметром 1,2 мм. Амперметр показывает значение тока I_a=0,4 А. Какое действительное значение тока в цепи?
Какую мощность можно передать потребителю по медным проводам сечением 15 мм² на расстояние 5 км, если мощность источника 5 кВт при напряжении на его зажимах 1 кВ?
Два последовательно соединенных резистора подключены к источнику с ЭДС 20 В. Сопротивление одного резистора R₁=1000 Ом. Найти сопротивление второго резистора и падение напряжения на нем, если в цепи выделяется мощность Р=0,5 Вт.
Какую работу совершил электрический ток силой 2 А за время 10 с при напряжении на концах проводника 10 В? Чему равна мощность тока?
На одной лампе написано 127 В, 60 Вт, на второй — 220 В, 100 Вт. Какая мощность будет выделяться в каждой лампе, если их поменять местами при включении в сеть 127 и 220 В?
На одной лампе написано 127 В, 60 Вт, на другой — 220 В, 100 В. Какая мощность будет выделяться в каждой лампе при их последовательном включении в сеть 220 В ?
Какой длины должен быть нихромовый проводник, который необходимо взять для изготовления нагревателя для нагревания 2 л воды от 20°С до кипения (100°С) за 10 мин? Площадь сечения проводника 0,25 мм². КПД установки 75%. Напряжение сети 220 В.
ЭДС источника тока E= 4,5 В, внутреннее сопротивление r = 0,5 Ом. Во внешней цепи выделяется мощность Р= 0,4 Вт. Чему равно сопротивление внешней части цепи?
Рассчитать внутреннее сопротивление источника тока, если при изменении сопротивления цепи с R₁= 2 Ом до R₂= 20 Ом КДП схемы увеличился в 1,5 раза.
Электрический чайник, имеющий сопротивление обмотки R= 20 Ом, заполнен водой объемом 1 л при температуре 15ºС. Через какое время после включения выкипит вся вода, если КПД чайника 70%, напряжение в сети – 127 В.
Напряжение на резисторе равно U=12 В, при этом на нем за каждые 5 с выделяется количество теплотыQ=200 Дж. Найти силу тока, протекающего через резистор.
Элемент замыкают сначала на внешнее сопротивление R₁= 2 Ом, а затем на внешнее сопротивление R₂= 0,5 Ом. Найти ЭДС элемента и его внутреннее сопротивление r, если известно, что в каждом из этих случаев мощность, выделяющаяся во внешней цепи, одинакова и равна Р = 2,54 Вт.
Элемент с ЭДС и внутренним сопротивлением r замкнут на внешнее сопротивление R. Наибольшая мощность, выделяющаяся во внешней цепи, Р = 9 Вт. При этом в цепи течет ток I = 3 А. Найти ЭДС и внутреннее сопротивление r элемента
Найти ЭДС источника, если известно, что при последовательном соединении с источником тока (r=0,5 Ом) резистора сопротивлениемR=50 Ом за две минуты источник совершает работу А=300 Дж.
С каким КПД работает свинцовый аккумулятор, ЭДС которого 2 В, если во внешней цепи сопротивлением R=0,25 Ом сила токаI=5 А?
При какой силе тока, проходящего через раствор хлористого серебра, на катоде площадью S= 0,1 дм²будет откладываться 0,1 мм серебра за 10 мин?
Какая масса меди выделится на катоде при электролизе раствора медного купороса за время 10 часов при силе тока 0,1 А?
Какое количество электрической энергии нужно израсходовать, чтобы при электролизе азотнокислого серебра выделилось 1 г серебра? Разность потенциалов на электродах U=5 В, КПД установки 75%.
Покрытие стальных деталей производится никелем при плотности тока 400 А/м². Сколько времени потребуется для покрытия детали слоем никеля толщиной 60 мкм? Плотность никеля 8900 кг/м³.
При электролизе воды в течение 30 мин шел ток силой 20 А. Найти температуру выделившегося кислорода, если он занял объем 1 л при давлении 2∙10⁵Па.
Какая энергия должна быть затрачена на получение 10 кг меди в электролизной ванне, находящейся под напряжением 0,4 В ? Определить стоимость затраченной энергии из расчета 20 руб за 1 кВт∙час.
Определить толщину слоя меди, выделившейся за время 5 ч при электролизе медного купороса, если плотность тока 80 А/дм².
Какой толщины слой никеля покроет деталь в процессе гальваностегии за время 24 часа при силе тока 10 А? Площадь поверхности детали 200 см². Плотность никеля 8900 кг/м³.
Вычислить индукцию магнитного поля, в котором на проводник длиной 0,5 м с силой тока 0,3 А действует сила 0,5 Н. Линии индукции перпендикулярны оси проводника.
Вычислить силу Ампера, действующую на проводник длиной 20 см, помещенный в магнитное поле с индукцией 0,2 Тл. Сила тока в проводнике равна 2 А, угол между магнитными линиями и осью проводника 60°.
Прямой провод длиной 10 см, по которому течет ток I= 20 А, находится в однородном магнитном поле с индукцией В= 0,01 Тл. Найти угол между направлениями вектораBи силы токаI, если на провод действует силаF= 10 мН.
Вычислить работу, совершаемой однородным магнитным полем с индукцией В = 20 мТл по перемещению проводника длиной 1,5 м, по которому течет ток силой I=10 А, вдоль линий действия силы.
Найти значение магнитной индукции поля, если оно действует на проводник длиной 6 см силой F=50 мН. Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен под углом 60º к линиям магнитной индукции.
Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 3 г равна 10 А. Найти модуль и направление индукции магнитного поля, в котором сила тяжести проводника уравновесится силой Ампера.
Электрон влетает в магнитное поле с индукцией В = 0,4 Тл со скоростью = 10⁶м/с под углом= 30° к линиям индукции. Вычислить силу Лоренца, действующую на электрон, движущийся в магнитном поле.
-частица, имеющая скорость 10⁶м/с, влетела в однородное магнитное поле с индукцией В=0,4 Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции. Найти радиус окружности, по которой будет двигаться частица и период обращения. Масса-частицыm=6,64·10^-27кг, заряд частицы равен удвоенному заряду электронаq= 2 е.
Определить радиус окружности, которую описывает электрон, движущийся со скоростью 120 км/с в магнитном поле с индукцией 40 мТл перпендикулярно силовым линиям.
Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 50 мТл со скоростью 0,5 Мм/с под углом 30° к линиям индукции. Траектория электрона представляет собой винтовую линию. Найти радиус и шаг этой винтовой линии.
Определить скорость протона, влетевшего в магнитное поле с индукцией 0,05 Тл и описывающего окружность радиусом 6 см. Скорость протона перпендикулярна линиям магнитной индукции.
Протон и -частица влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Сравнить радиусы окружностей, описываемые частицами, если их скорости одинаковы.
Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией В=0,05 Тл по окружности радиусом r=10 см. Определить скорость электрона.
Два замкнутых круговых проводника находятся в одной плоскости. При одинаковых изменениях магнитной индукции в первом возникла ЭДС 0,15 В, а во втором 0,6 В. Во сколько раз длина второго проводника больше первой?
Контур площадью 200 см²помещен в однородное магнитное поле, индукция которого равномерно убывает на 2 Тл за 1 с. Определить сопротивление контура, при котором сила индукционного тока равна 0,3 А.
Проволочный виток радиусом r=4 см, имеющий сопротивлениеR=0,01 Ом, находится в однородном магнитном поле с индукцией В=0,04 Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции. Какой зарядQпройдет по витку, если магнитное поле исчезнет?
Сколько витков должна содержать катушка с площадью поперечного сечения S=50 см², чтобы при изменении величины магнитной индукции с 0,2 до 0,4 Тл в течение 5 мс в ней возбуждалась ЭДС 10 В?
Какой заряд пройдет через поперечное сечение витка сопротивлением R=0,03 Ом при уменьшении магнитного потока внутри витка на ΔФ=15 мВб?
С помощью реостата равномерно увеличивают силу тока в катушке на ΔI=0,2 А за 1 с. Индуктивность катушкиL=0,02 Гн. Найти среднее значение ЭДС самоиндукции.
В однородном магнитном поле с индукцией В=0,05 Тл находится круговой виток радиусом R = 5 см, плоскость которого перпендикулярна линиям магнитной индукции. За время t=0,05с виток повернули на ¼ оборота. Какая средняя ЭДС индукции возникнет в витке?
Энергия магнитного поля, запасенная в катушке индуктивности при протекании в ней силы тока I₁=1,5 А равна Е=10 Дж. При линейном увеличении тока в катушке в 8 раз ЭДС самоиндукции, возникшей в катушкеE_s=20 В. Найти время, в течение которого было увеличение силы тока.
Сила тока в катушке линейно убывает от 6 А до 0 за время 5 с. Найти значение индуктивности катушки, если модуль возникающей ЭДС самоиндукции E_s=2,4 В.
При изменении силы тока в катушке от 12 до 8 А энергия магнитного поля уменьшилась на 2 Дж. Определить индуктивность катушки и первоначальную энергию магнитного поля.
Найти период колебаний контура, излучающего электромагнитную волну длиной 3 км.
Во сколько раз изменится частота собственных колебаний в колебательном контуре, если емкость конденсатора увеличить в 25 раз, а индуктивность уменьшить в 16 раз?
Конденсатор емкостью С=10 мкФ зарядили до напряжения U= 400 В и подключили к катушке индуктивности, в результате чего, в контуре возникли колебания. Какое количество теплоты выделится в контуре за время, в течение которого амплитуда напряжения уменьшится в 2 раза?
Колебательный контур состоит из конденсатора С=400 пФ и катушки индуктивности L= 10 мГн. Найти амплитуду силы токаI_мах, если амплитуда напряженияU_мах= 500 В.
Найти частоту, на которую настроен колебательный контур радиоприемника, если он имеет катушку индуктивности L=2∙10^-7Гн, максимальная сила тока в катушке равнаI_мах=2 мА, а максимальная разность потенциалов на конденсатореU_мах= 5 мВ.

Итоги заключительного этапа университетской олимпиады
по предмету «Математика» для учащихся XI классов

Регистрация на «Что? Где? Когда?»

Регистрация на конференцию «Композиты в машиностроении и транспорте»

Регистрация на конференцию
«Научные и методические аспекты математической подготовки в университетах технического профиля»

Все события

Все анонсы

Творческий конкурс Генеральной прокуратуры «Помнит. ..
IV Международная научно-практическая онлайн-конфер…
I Международная научно-практическая конференция «К…
Медицинские услуги санатория РУП «Гомельское отдел…
Открытое занятие «Выбор времени счета при проведен…
Билеты на музыкальную комедию «В джазе только деву…
Открытая лекция на тему «Информационная аналитичес…
А ну-ка, парни!
1 тур весенней серии игр «ЧТО? ГДЕ? КОГДА?» среди …
График проведения открытых занятий на 2 семестр 20…

Университет

Абитуриентам

Студентам

Конференции

Приглашения

Творческий конкурс Генеральной прокуратуры «Помнит…

IV Международная научно-практическая онлайн-конфер…

I Международная научно-практическая конференция «К…

Медицинские услуги санатория РУП «Гомельское отдел…

Университет

Международные связи

Спорт

Воспитательная работа

Жизнь студентов

Новости подразделений

Спорт

Победа команды БелГУТа
03 марта 2023

Воспитательная работа

Новополоцк — Молодёжная столица 2023!
03 марта 2023

Университет

Памяти Коваля Олега Степановича
03 марта 2023

Университет

Ученые БелГУТа на заседании российско-белорусской рабочей группы в обл. ..
03 марта 2023

Университет

Инновационная разработка для «100 идей для Беларуси»…
02 марта 2023

Университет

Олимпиада – путь к успеху!
02 марта 2023

Университет

Второй этап сезона 2022/2023 учебного года «Что? Где? Когда?» среди пр…
02 марта 2023

Воспитательная работа

Не поддавайтесь на провокации, молодежь!…
02 марта 2023

Воспитательная работа

1 марта – международный день борьбы с наркотиками…
01 марта 2023

Другие новости

Открытый диалог «Гордость за Беларусь. Энергия для созидания, энергия …
Бронза в международном турнире по игре «Что? Где? Когда?»…
Помогая братьям меньшим, сохраняешь в себе человека…
Природа не умеет быть неблагодарной
Повышение надежности железнодорожного пути…
На пьедестале победителей Чемпионата Гомельской области по гиревому сп…
Субботником в Центральном районе провожали зиму и встречали весну…
Промопроект «Выбираем студотряд» стартовал в БелГУТе!…
Этот праздник — знак глубокой признательности…
Новый номер газеты «Вести БелГУТа»
Міжнародны дзень роднай мовы

Все факультеты

Достижения университета

Все предложения

Все видео

Все фото

База данных защищена авторским правом ©psihdocs.ru 2023
обратиться к администрации

Е.М.Елькина

Подготовка школьников к олимпиаде по физике.

I. КИНЕМАТИКА.

ВОПРОСЫ:

1.По какой траектории и как должна двигаться точка, чтобы пройденный ею путь равнялся модулю перемещения?

Ответ. Точка должна двигаться прямолинейно и только в одном направлении.
2.Точка А движется со скоростью 1 м/с, а точка В – со скоростью 2 м/с, причем скорость т. В все время направлена так же, как т. А. Может ли расстояние АВ оставаться постоянным?

Ответ. Может. В случае, когда т. А и В движутся по двум концентрическим окружностям.
3. Во время езды на автомобиле снимали показания скорости по спидометру каждый раз, когда она изменялась. Можно ли по этим данным определить среднюю скорость автомобиля?

Ответ. Нельзя, поскольку в общем случае величина средней скорости не равна среднему арифметическому значению величин мгновенных скоростей.
4. Какова (относительно земли) траектория колеблющегося на пружине грузика, помещенного в равномерно движущийся вагон?

Ответ. Синусоида или косинусоида.
5. По какой траектории движется частица в бегущей продольной волне?

Ответ. По отрезку прямой на линии , совпадающей с направлением распространения волны.
6. Существуют ли такие точки движущегося вагона, которые перемещаются не вперед, а назад? Каковы траектории этих точек?

Ответ. Такие точки есть на реборде колеса. Траектория таких точек называется циклоидой.
7. Две материальные точки движутся по окружностям одинакового радиуса с одинаковыми по модулю ускорениями. Ускорение первой точки направлено под углом к касательной, а второй — по радиусу. У какой из этих точек модуль скорости больше?

Ответ. У второй точки центростремительное ускорение больше, значит, больше и модуль скорости.
8. Два шарика начали одновременно и с одинаковой скоростью двигаться по поверхностям, имеющим форму, изображенную на рисунке. Как будут отличаться скорости и времена движения шариков к моменту их прибытия в точку В? Трением пренебречь.

Ответ. Скорости будут одинаковы. Время движения второго шарика меньше. Примерные графики скорости движения шариков приведены на рисунке. Так как пути, пройденные шариками равны, то, как видно из графика (пути численно равны площадям заштрихованных фигур), t₂1 .

9. Материальная точка движется по окружности радиусом 3 м. Найти путь и модуль перемещения точки за время, в течение которого радиус-вектор повернулся на 60^о относительно своего первоначального положения. Начало радиус-вектора совпадает с центром окружности.

Ответ. Длина пути L = 2πR(60/360) = π ≈ 3.14 м. Модуль перемещения | s | = R = 3 м.
10. Движение материальной точки описывается уравнениями x = 10cos3t см , y = 10sin3t см. Определить вид траектории и скорость точки. Ответ. Траектория – окружность, скорость точки v = 30 см/с.
11. Движение материальной точки в данной системе отсчета описывается уравнениями x = 2 + t, y = 1 + 2t. Найти уравнение траектории. Построить траекторию на плоскости xOy. Указать положение точки при t = 0, направление и скорость движения.

Ответ. y = 2x – 3, траектория – прямая линия, скорость точки v = √5 м/с.
12. Шарик с высоты H падает на пол, отскакивает без потери скорости и поднимается на ту же высоту. Построить график зависимости ускорения, скорости и перемещения от времени. Начало системы координат расположить на полу, ось х направить вверх.
Решение.
В момент удара о пол при t = τ = ( 2H/g)^1/2 в течение короткого промежутка времени возникает значительное ускорение направленное вверх ( на рисунке показано условно). АВ и ВС параболы, А и С вершины парабол.

13. Круг радиусом R катится по неподвижному кругу (обкатывает) радиуса 2R. Сколько оборотов совершит малый круг по возвращении в первоначальное положение? Сколько оборотов совершит малый круг при обкатывании внутренней поверхности большого круга?

Ответ: n₁ = 3, n₂ = 1.
Угловая скорость малого круга

ω = v_o/R,

где v_o – скорость центра малого круга. Угловая скорость центра малого круга при его движении вокруг центра большого круга равна

Ω = v_o/(3R).

Значит, когда центр малого круга совершит один оборот вокруг центра большого, сам малый круг совершит три оборота. Аналогично можно показать, что во втором случае малый круг совершит один оборот.

14. Тонкая нерастяжимая нить переброшена через блок, и к концу ее привязан груз. Под действием груза цилиндр катится по горизонтальной поверхности без скольжения. Какой путь S пройдет груз, когда цилиндр сделает один полный оборот, если длина окружности

цилиндра L?

Ответ: S = 2L.

Нить размотается на длину, равную L. В свою очередь, цилиндр пройдет путь, также равный L. Поэтому расстояние, которое пройдет груз, равно 2L.

15. С башни по всевозможным направлениям с начальной скоростью v_o , брошены камни. Оказалось, что камень, подлетевший к земле по наиболее пологой траектории, имел при подлете к ней скорость, составляющую с горизонтом угол φ. Определить высоту башни.

Ответ: H = [v_o²/(2g)]tg²φ.

Решение.

Скорость любого камня при подлете к земле

v = (v_o² + 2gH)^1/2.

Камень, подлетевший по наиболее пологой траектории, имеет наибольшую горизонтальную скорость (v_г)_max. Но

(v_г)_max = v_o .

Поэтому

cos φ = v_o/(v_o² + 2gH)^1/2.

Отсюда

H = [v_o²/(2g)]tg²φ.
16. Два камня брошены с земли под различными углами к горизонту со скоростями v1 и v2 так, как показано на рисунках. Какой из камней улетит дальше? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Ответ. В случае а) горизонтальные начальные скорости у обоих тел одинаковы, а начальная вертикальная скорость больше у первого; следовательно у первого время полета больше – оно улетит дальше. В случае б) вертикальные начальные скорости у обоих тел одинаковы; следовательно , одинаковы времена полета, но горизонтальная скорость больше у первого – оно улетит дальше.
17. Осколки снаряда, взорвавшегося на вершине башни, разлетаются с одинаковой начальной скоростью v_o. Как будут располагаться в пространстве осколки после взрыва? По какой траектории движется каждый осколок?

Ответ. Осколки окажутся на поверхности раздувающейся со скоростью v_o сферы, центр которой опускается с ускорением g. При этом каждый осколок движется по своей параболе.
18. Камень брошен с поверхности земли под углом α = 60^о к горизонту с начальной скоростью v_o = 10 м/с. Чему равен радиус кривизны траектории камня в точке наивысшего подъема в системе отсчета, связанной с землей? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Ответ. В точке наивысшего подъема скорость камня направлена горизонтально и равна

v = v_ocosα.

Ускорение свободного падения в данном случае является центростремительным (нормальным) ускорением

g = v²/R,

где R – радиус кривизны траектории. Отсюда

R = v²/g = (v_ocosα)²/g = 2.5 м

19. Две автомашины тянут третью с помощью привязанного к ней блока (см. рис.). Ускорения машин а₁ и а₂ . Определить ускорение буксируемой машины а₃.

Ответ: а₃ = ½( а₁ + а₂)

Каталог: files -> vmk
vmk -> Программа дошкольного образования Москва «Просвещение»
vmk -> Программа дошкольного образования Москва «Просвещение»
vmk -> Концепции развития воспитания в образовательной системе Челябинской области на период до 2010 года
vmk -> Игровые технологии Игровая деятельность
vmk -> Анализ педагогических словарей и энциклопедий позволяет выделить два подхода к определению понятий «контроль» и«оценка», а также неоднозначное понимание термина
vmk -> Методические рекомендации по проведению классных часов с обучающимися 7-10 классов
vmk -> Программа воспитания школьника (выдержки из программы) общая модель программы воспитания

Скачать 2,73 Mb.

Поделитесь с Вашими друзьями:

Индуктор — это пассивный элемент схемы, который накапливает энергию в виде магнитного поля. Катушки индуктивности изготавливаются из намотанных токопроводящих проводов или катушек, для повышения эффективности индуктора число витков увеличено. Индуктивность катушки индуктивности увеличивается с увеличением числа витков. Катушка индуктивности не должна рассеивать энергию, она только накапливает энергию, а затем подает ее в цепь, когда это необходимо. Если через него пропустить ток, напряжение на катушке индуктивности будет постепенно изменяться.

Различные обозначения катушек индуктивности

В 1800-х годах Эрстед показал, что проводник с током создает вокруг себя магнитное поле. Когда он проводил какие-то эксперименты, компас, находившийся рядом с токоведущим проводом, отклонял знаки.

Через несколько лет Ампер, проведя несколько тщательных экспериментов, показал, что величина магнитного потока напрямую связана с величиной тока, протекающего через него.

7 Меры предосторожности при ремонте электрооборудования в домашних условиях
Краткое руководство по электронным генераторам и их различным типам

Михаль Фарадей и Джозеф Генри обнаружили, что изменяющееся магнитное поле может создавать напряжение в соседних цепях. Они также показали, что величина напряжения зависит от скорости изменения потока.

$v \propto \frac{d\Phi }{dt} \quad$ ИЛИ
$ v= L\frac{d\Phi }{dt} \quad
\dots(1)$

Буква «L ” — это символ индуктивности катушки индуктивности.

Индуктивность — это мера свойства индуктора, противодействующего изменению тока.

Если ток проходит через индуктор, напряжение на индукторе изменяется постепенно, а не резко. Его можно представить математически

$v=L\frac{di}{dt} \quad \dots(2)$

Из уравнения (2) можно сделать вывод, что если через индуктор протекает постоянный ток, напряжение на катушке индуктивности будет равно нулю. Это означает, что индуктор будет действовать как короткое замыкание для источника питания постоянного тока.

Катушка индуктивности действует как короткое замыкание на источник постоянного тока.

Согласно уравнению (2), прерывистое изменение тока дросселя требует бесконечного напряжения на дросселе, что практически невозможно. Таким образом, индуктор противостоит изменению тока либо положительному, либо отрицательному изменению, что объясняется законом Ленца.

Закон Ленца утверждает, что направление индуцированного напряжения всегда таково, что оно противоположно причине, которая его производит. Как обсуждалось ранее, магнитный поток напрямую связан с током, протекающим через него. Таким образом, когда ток увеличивается, поток также увеличивается, это изменение потока вызывает индукцию напряжения в таком направлении, которое противоположно существующему току. Точно так же, когда ток и поток уменьшаются, это вызывает индукцию напряжения в таком направлении, которое противодействует существующему току. Это «дроссель», и поэтому катушки индуктивности называются дроссельными. 9{2}\mu A}{l} \quad \dots (3)$

Краткое руководство по электронным осцилляторам и их различным типам
Как работают микроволновые печи

Где N — число витков в катушки, A — площадь поперечного сечения провода, l — длина, μ — магнитная проницаемость сердечника, по которому проходит магнитный поток. Проницаемость зависит от используемого материала и варьируется от материала к материалу. Так же, как конденсаторы и резисторы, катушки индуктивности также доступны на рынке от нескольких микрогенри до десятков Генри, которые могут быть фиксированными или переменными.

Индуктор работает как конденсатор и не рассеивает энергию. Он накапливает электрическую энергию в виде магнитного поля во время фазы зарядки и отдает ту же энергию в цепь в фазе распада. Энергия, запасенная в катушке индуктивности, представляет собой произведение тока через катушку индуктивности и напряжения на катушке индуктивности.

Мощность поглощения индуктора равна

$p(t)=v(t)i(t)$

Из уравнения (2) мы знаем, что

9{2}$

Накопленная энергия представлена на графике ниже.

Посмотрите на приведенный выше график, и вы поймете, что максимальный запас энергии в катушке индуктивности. На графике есть ток, напряжение и линии электропередач. Где он также рассказал нам об энергии, хранящейся в катушке индуктивности, заштрихованной областью. Энергия хранится в области под кривой мощности. И это может быть максимальным, если мощность индуктора упадет до нуля. Или ток или напряжение индуктора стремится к нулю. По мере экспоненциального затухания или подъема оно теоретически t -> бесконечность. но практически, когда он потребляет время 5$\tau$.

Если вы хотите увеличить запас энергии в индукторе, увеличьте индуктивность индуктора и ток через него. Это видно из формулы накопления энергии, так как эти параметры напрямую связаны.

Основная конструкция катушки индуктивности состоит из намотанной изолированной (эмалированной) проволоки. Обмотка может поддерживаться сердечником или нет. В случае, если он не поддерживается внутренним сердечником, знаком с индуктором с воздушным сердечником. В другом случае обмотка поддерживается железным сердечником, который представляет собой индуктор с железным сердечником. Железо представляет собой ферромагнитный материал с высокой проницаемостью, который обеспечивает путь магнитного потока с низким магнитным сопротивлением. Это также ограничивает магнитный поток вблизи обмотки и увеличивает потокосцепление. На низкой частоте сердечник состоит из тонких пластин, называемых ламинированием, чтобы уменьшить потери на вихревые токи. Где для высоких частот сердечник выполнен из мягкого феррита из-за отсутствия высоких потерь на вихревые токи.

Как рассчитать кВА трансформатора: калькулятор кВА трансформатора
Классификация трансформаторов тока на основе четырех параметров

Поскольку сердечник внутри индуктора подвергается воздействию магнитного потока индуктора. При изменении потока железный сердечник ведет себя как проводник, и внутри сердечника индуцируется напряжение. Наведенное напряжение вызывает ток внутри сердечника, который называется вихревым током. Ток увеличивает потери, выделяя тепло.

Для противодействия потерям на вихревые токи сердечник выполнен из пластин, состоящих из тонких железных пластин, изолированных друг от друга. Таким образом, поток тока ограничивается увеличением сопротивления на пути тока.

На практике катушка индуктивности имеет некоторое сопротивление, которое поглощает часть полной мощности и снижает эффективность катушки индуктивности. Коэффициент добротности является мерой эффективности индуктора на данной частоте и равен отношению индуктивного реактивного сопротивления к сопротивлению. Чем выше добротность, тем близость к идеальному индуктору и более узкая полоса пропускания в резонансном контуре. Радио использует индуктор с высокой добротностью с конденсатором, чтобы сделать цепь резонансной.

$Q=\frac{wL}{R}=\frac{2\pi fL}{R}$

Так же, как резисторы и конденсаторы, катушки индуктивности соединены последовательно и /или параллельно. Нас интересует нахождение эквивалентной индуктивности комбинации. Если есть только один путь для тока, комбинация катушек индуктивности будет последовательной комбинацией, как показано на диаграмме ниже.

Применение КВЛ к схеме выше

$v=v_{1}+v_{2}+\ldots +v_{n} \ldots (4)$

Напряжение на дросселе зависит от изменения тока

$v=L\frac{di}{dt}$

$v=L_{1}\frac{di}{dt}+L_{2}\frac {di}{dt}+\ldots +L_{n}\frac{di}{dt}
\ldots (5) $

Мы знаем, что существует только один путь для тока, поэтому ток для всех элементов одинаков

$I=I_{1}=I_{2}=\ldots =I_{n}$

Теперь поместим это в приведенное выше уравнение (4)

$v=(L_{1}+L_{2}+ \ldots +L_{n})\frac{di}{dt}$

Таким образом, эквивалентная индуктивность последовательно равна

$L_{eq}=L_{1}+L_{2}+\ldots +L_{n}$

Тип соединения?

Серия Комбинированная Параллельная Комбинация

Первый индуктор, L ₁

Второй индуктор, L ₂

Третий индуктор, L ₃

РЕЗУЛЬТАЦИЯ Индуктивность, L _TA

Если несколько катушек индуктивности соединены таким образом, что существует несколько путей для протекания тока, такая комбинация является параллельной комбинацией. Теперь рассмотрим следующую параллельную комбинацию катушек индуктивности, показанную на схеме.

Теперь, применив KCL к приведенной выше диаграмме, мы получим следующее уравнение:

$i_{T}=i_{1}+i_{2}+\ldots +i_{n}$

параллельная комбинация, поэтому поместите это в приведенное выше уравнение

$i_{T}=\frac{1}{L_{1}}\int{vdt}+\frac{1}{L_{2}}\int{ vdt}+\ldots$
$+\frac{1}{L_{n}}\int{vdt} i=\frac{1}{L}\int{vdt}$

ИЛИ

$i_{T }=(\frac{1}{L_{1}}+\frac{1}{L_{2}}+\ldots +\frac{1}{L_{n}}) \int{vdt}$

Таким образом, эквивалентная индуктивность при параллельном соединении будет равна

$\frac{1}{L_{eq}}=\frac{1}{L_{1}}+\frac{1}{L_{2}}+\ldots
+\frac{1}{L_ {n}}$

7 причин изучать электротехнику
Аналоговая и цифровая электроника для инженеров pdf Книга

Катушки индуктивности представляют собой пассивные электрические компоненты, хранящие энергию в форме магнитного поля.
Катушки индуктивности устойчивы к изменению тока и обычно используются в электронных схемах для предотвращения скачков тока.
Индуктивность катушки индуктивности увеличивается последовательно и уменьшается параллельно.

Задавать вопрос

спросил 7 лет, 11 месяцев назад

Изменено 9 месяцев назад

Просмотрено 38 тысяч раз

\$\начало группы\$

Я знаю, что конденсаторы накапливают энергию, накапливая заряды на своих пластинах, так же люди говорят, что индуктор накапливает энергию в своем магнитном поле. Я не могу понять это утверждение. Я не могу понять, как индуктор накапливает энергию в своем магнитном поле, то есть я не могу это визуализировать.
Обычно, когда электроны движутся через индуктор, что происходит с электронами и как они блокируются магнитным полем? Может ли кто-нибудь объяснить мне это концептуально?

А также, пожалуйста, объясните это:

Если электроны текут по проводу, как они преобразуются в энергию в магнитном поле?
Как возникает обратная ЭДС?

индуктор
электромагнитный
обратная ЭДС

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Это более глубокий вопрос, чем кажется. Даже физики расходятся во мнениях относительно точного смысла хранения энергии в поле и даже того, является ли это хорошим описанием того, что происходит. Не помогает и то, что магнитные поля — это релятивистский эффект, а значит, по своей сути странный.

Я не физик твердого тела, но попытаюсь ответить на ваш вопрос об электронах. Давайте посмотрим на эту схему:

^{смоделируем эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab}

Начнем с того, что на катушке индуктивности нет ни напряжения, ни тока. Когда переключатель замыкается, ток начинает течь. Когда ток течет, он создает магнитное поле. Это требует энергии, которая исходит от электронов. Есть два взгляда на это:

Теория цепей: в катушке индуктивности изменяющийся ток создает напряжение на катушке индуктивности \$(V = L\frac{di}{dt})\$. Напряжение, умноженное на ток, равно мощности. Таким образом, изменение тока индуктора требует энергии.
Физика: изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле. Это электрическое поле отталкивает электроны, поглощая при этом энергию. Таким образом, ускорение электронов требует энергии сверх того, что вы ожидаете от одной только инерционной массы электрона.

В конце концов, ток достигает 1 ампера и остается на этом уровне из-за резистора. При постоянном токе на катушке индуктивности нет напряжения \$(V = L\frac{di}{dt} = 0)\$. В постоянном магнитном поле нет индуцированного электрического поля.

А что, если мы уменьшим напряжение источника до 0 вольт? Электроны теряют энергию в резисторе и начинают замедляться. При этом магнитное поле начинает разрушаться. Это снова создает электрическое поле в индукторе, но на этот раз оно подталкивает электроны, чтобы они продолжали движение.0025 дает им энергию. Ток, наконец, прекращается, когда магнитное поле исчезает.

Что, если мы попытаемся разомкнуть выключатель, пока течет ток? Все электроны пытаются мгновенно остановиться. Это приводит к тому, что магнитное поле сразу разрушается, что создает массивное электрическое поле. Это поле часто достаточно велико, чтобы выталкивать электроны из металла через воздушный зазор в переключателе, создавая искру. (Энергия конечна, но мощность очень велика.)

Обратная ЭДС — это напряжение, создаваемое индуцированным электрическим полем при изменении магнитного поля.

Вам может быть интересно, почему этого не происходит в резисторе или проводе. Ответ таков: любой ток создает магнитное поле. Однако индуктивность этих компонентов невелика — например, обычная оценка составляет 20 нГн/дюйм для дорожек на печатной плате. Это не станет серьезной проблемой, пока вы не доберетесь до мегагерцового диапазона, и в этот момент вам придется использовать специальные методы проектирования для минимизации индуктивности.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Это мой способ визуализации концепции катушки индуктивности и конденсатора. Путь состоит в том, чтобы визуализировать потенциальную энергию и кинетическую энергию и понять взаимодействие между этими двумя формами энергии.

Конденсатор аналог пружины, а
Индуктор аналогичен водяному колесу.

Теперь посмотрите сравнения. 2\$. Итак, емкость \$C\$ аналогична жесткости пружины \$k\$. Емкостное напряжение, \$V\$, аналогично смещению пружины, \$x\$. Электрическое поле на емкости аналогично силе, создаваемой на пружине. Происходит следующее: кинетическая энергия электронов запасается в конденсаторе в виде потенциальной энергии. Результирующая разность потенциалов представляет собой напряжение, представляющее собой своего рода давление в виде электрического поля. Итак, конденсатор всегда отталкивает электроны назад из-за своей потенциальной энергии. 92\$, где \$i\$ — текущий. Таким образом, ток аналогичен скорости, которая равна \$i = \frac{dq}{dt}\$.

Когда по проводу течет ток, движущиеся электроны создают магнитное поле вокруг провода. Для прямого провода генерируемое магнитное поле не будет воздействовать на электроны в этом проводе или, по крайней мере, в большинстве случаев им можно пренебречь. Однако если мы намотаем провода несколько тысяч раз так, что генерируемое магнитное поле воздействует на сами электроны провода, то любому изменению скорости будет противодействовать сила магнитного поля. Таким образом, общая сила, \$F\$, с которой сталкиваются электроны, выражается как \$\mathbf{F} = q\mathbf{E} + q\mathbf{v} \times \mathbf{B}\$. Потенциальная энергия в конденсаторе запасается в виде электрического поля, а кинетическая энергия в катушке индуктивности запасается в виде магнитного поля.

Таким образом, индуктор действует как инерция, реагирующая на изменение скорости электронов, а конденсатор действует как пружина, реагирующая на приложенную силу.
Используя приведенные выше аналогии, вы можете легко найти, почему соотношение фаз между напряжением и током различно для катушек индуктивности и конденсаторов. Эта аналогия также помогает понять механизм обмена энергией между конденсатором и катушкой индуктивности, например, в LC-генераторе.

Для дальнейшего размышления задайте следующие вопросы. Как запасается кинетическая энергия в механической системе? Когда мы бежим, где и как запасается кинетическая энергия? Когда мы бежим, создаем ли мы поле, которое взаимодействует с нашим движущимся телом?

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Один из способов осмыслить это — представить, что это похоже на инерцию тока через индуктор. Хороший способ проиллюстрировать это с помощью гидравлического поршневого насоса:

В гидравлическом поршневом насосе вода течет через большую трубу в быстродействующий клапан. Когда клапан закрывается, инерция тяжелой текущей массы воды вызывает внезапное резкое увеличение давления воды на клапане. Затем это давление заставляет воду подниматься вверх через односторонний клапан. По мере того, как энергия водяного тарана рассеивается, главный быстродействующий клапан открывается, и вода набирает некоторый импульс в основной трубе, и цикл повторяется снова. См. иллюстрацию на вики-странице.

Именно так работают повышающие преобразователи, только с электричеством вместо воды. Вода, текущая по трубе, эквивалентна индуктору. Точно так же, как вода в трубе сопротивляется изменениям потока, индуктор сопротивляется изменению тока.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Конденсатор может накапливать энергию: —

Энергия = \$\dfrac{C\cdot V^2}{2}\$, где V — приложенное напряжение, а C — емкость. 92}{2}\$, где L — индуктивность, а I — текущий ток.

В частности, у меня всегда были проблемы с визуализацией заряда и напряжения, но у меня никогда не было проблем с визуализацией тока (за исключением случаев, когда нужно понять, что ток — это поток заряда). Я принимаю, что напряжение такое, какое оно есть, и просто живу с этим. Может быть, я слишком много думаю. Может быть, вы тоже?

В конце концов я вернусь к основам, и это для меня единственное, на что я хочу вернуться, потому что я не физик. Основы: —

Q = CV или \$\dfrac{dQ}{dt} = C\cdot\dfrac{dV}{dt}\$ = ток, I

Это говорит мне о том, что для заданной скорости изменения напряжения на конденсаторе существует ток ИЛИ, если вы форсируете ток через конденсатор, будет линейно изменяющееся напряжение.

Существует аналогичная формула для катушки индуктивности, которая в основном говорит вам, что при заданном напряжении, приложенном к клеммам, ток будет возрастать пропорционально: —

В = \$L\dfrac{di}{dt}\$, когда V подается на клеммы и

V = \$-L\dfrac{di}{dt}\$ при вычислении противо-ЭДС из-за схлопывания внешнего потока или изменения потока от другой катушки.

Эти две формулы объясняют мне, что происходит.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Может быть, мы можем представить это таким образом. Катушки индуктивности изготавливаются путем витков проводника над магнитным сердечником или просто воздухом. В отличие от конденсатора, в котором между пластинами проводников зажато диэлектрическое вещество. каждый атом действует как петля с током. Это так, потому что электрон вращается по круговой траектории. Это приводит к возникновению магнитных диполей (атомов) внутри веществ. Изначально все магнитные диполи хаотично направлены внутрь вещества, что делает результирующее направление силовых линий магнитного поля нулевым. Ток течет из-за потока электронов. В цепи, состоящей из индуктора, существует определенное направление протекания тока (или потока электронов) через индуктор. как таковой, этот ток пытается выровнять магнитные диполи в определенном направлении.

Нежелание магнитных диполей выровняться в определенном направлении отвечает за противодействие тока. противодействие можно назвать обратной ЭДС.

Предлагаемая оппозиция различна для разных материалов. следовательно, у нас разные значения сопротивления. индуктор считается насыщенным, когда все магнитные диполи выровнены в определенном направлении, которое определяется правилом большого пальца правой руки Флеминга . направление противодействия определяется законом Ленца (направление противодействия).

Эти магнитные диполи отвечают только за хранение магнитной энергии. Предположим, что эта катушка индуктивности подключена к замкнутой цепи без подачи тока. теперь выровненные магнитные диполи пытаются сохранить свое исходное положение из-за отсутствия тока. Это приводит к протеканию тока. можно сказать, что энергия, накопленная в катушке индуктивности, обусловлена временным выравниванием этих диполей. но немногие магнитные диполи не могут достичь своей начальной конфигурации. следовательно, мы говорим, что чистая катушка индуктивности практически отсутствует.

Ученые знают, что электрические поля и магнитные поля взаимосвязаны . Впервые это подтвердил Эрстед в своем эксперименте с магнитным компасом. даже ученые считают, что магнитное поведение проявляют и отдельные электроны из-за их вращения вокруг собственной оси.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Изобразите последовательную цепь, состоящую из идеального конденсатора C, идеальной катушки индуктивности L и переключателя. Индуктор имеет магнитомягкий сердечник, так что сила его магнитного поля пропорциональна току, протекающему через него. Диэлектрик конденсатора идеальный, поэтому потерь нет.

Сначала предположим, что переключатель разомкнут и все начальные условия равны нулю. То есть на конденсаторе нет заряда, ток через катушку индуктивности равен нулю и, следовательно, магнитное поле в сердечнике равно нулю. Придаем конденсатору первоначальный заряд до В вольт с помощью батарейки.

Переключатель теперь замкнут, при t=0, а L и C образуют простую последовательную цепь. При всех значениях времени после замыкания ключа напряжение на конденсаторе должно быть равно напряжению на индукторе (закон Кирхгофа о напряжении). Так что же происходит????

При t=o напряжение на C равно V, поэтому напряжение на L также должно быть V. Следовательно, скорость изменения тока di/dt от C к L должна быть такой, чтобы Ldi/dt = V. Таким образом, скорость изменения тока довольно велика, но сам ток в момент t=0 равен i=0, а di/dt = V/L
С течением времени напряжение на C уменьшается (по мере вытекания заряда) и скорость изменения тока, необходимая для поддержания напряжения катушки индуктивности на том же уровне, что и напряжение конденсатора, уменьшается. 2/2
Теперь в конденсаторе больше не осталось энергии, поэтому он не может подавать ток для поддержания магнитного поля индуктора. Магнитное поле начинает разрушаться, но при этом создается ток, который стремится противодействовать разрушающемуся магнитному полю (закон Ленца). Этот ток имеет то же направление, что и первоначальный ток, протекающий в цепи, но теперь он заряжает конденсатор в противоположном направлении (то есть, если верхняя пластина изначально могла быть положительной, теперь нижняя пластина заряжается положительно).
Индуктор теперь на месте водителя. Он генерирует ток i в ответ на разрушающееся магнитное поле, и, поскольку этот ток уменьшается по сравнению с его первоначальным значением (I), генерируется напряжение с величиной Ldi/dt (полярность, противоположная предыдущей).
Этот режим продолжается до тех пор, пока магнитное поле полностью не рассеется, передав свою энергию обратно конденсатору, хотя и с противоположной полярностью, и вся операция начнется снова, но на этот раз конденсатор нагнетает ток по цепи в направлении, противоположном предыдущему.
Вышеприведенное представляет собой положительный полупериод текущей формы волны, а шаг 7 является началом отрицательного полупериода. Один полный сигнал разряда-заряда представляет собой один цикл синусоидального сигнала. Если компоненты L и C идеальны или «идеальны», потерь энергии нет, а синусоиды напряжения и тока продолжаются до бесконечности.

Итак, я думаю, ясно, что магнитное поле обладает способностью накапливать энергию. Однако он не способен к долговременному хранению, как конденсатор, поскольку возможности и механизмы утечки энергии разнообразны. Интересно отметить, что ранняя компьютерная память была сделана из катушек индуктивности, намотанных на ферритовые тороидальные сердечники (один тороид на бит!!), но они нуждались в частом электронном обновлении для сохранения сохраненных данных.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

О полях вообще не будем. Давайте сначала поговорим о том, что такое напряжение. Электроны очень не любят находиться рядом друг с другом. Электрическая сила невероятно сильная. Позвольте мне привести вам пример этого. Если бы через провод прошло 1 ампер тока, это означало бы, что 1 колумб электрического заряда прошел через этот провод за 1 секунду . Предположим, что вы смогли сохранить все эти электроны, прошедшие за одну секунду, на электрически изолированной металлической сфере. Затем вы подождали еще секунду и сохранили такое же количество электронов на другой изолированной металлической сфере. Теперь у вас есть 1 кулон электронов на одной сфере и 1 кулон электронов на другой сфере. Как известно, одноименные заряды будут отталкиваться друг от друга. Если бы я держал эти две сферы на расстоянии 1 метра друг от друга, какую силу, по вашему мнению, приложила бы одна к другой из-за кулоновского отталкивания? Ответ находится в константе Кулона, которая равна: \$ 98 кг в земной гравитации. Это вес очень большого здания. Это показывает, что лишние электроны вообще не любят находиться рядом друг с другом.

Напряжение — это энергия, которую имеет избыточный электрон, когда он добавляется к объекту. И вам вообще не нужно много электронов, чтобы существенно увеличить напряжение. Это означает, что объекты, в том числе металлические провода, имеют очень низкую емкость для избыточных электронов. Что же такое конденсатор? Конденсатор обладает высокой емкостью для электронов, поэтому, когда батарея добавляет электроны к куску провода с конденсатором на конце, напряжение не увеличивается так сильно на каждый электрон. это , а не из-за того, что у конденсатора есть пластина (независимо от того, насколько она велика): одна пластина имеет очень-очень НИЗКУЮ емкость для дополнительных электронов. Секрет конденсатора в том, что находится напротив пластины , которая находится очень близко к нему. Что происходит, так это то, что любые избыточные электроны на пластине притягиваются к противоположной пластине, из которой электроны были удалены батареей. Это означает, что общая энергия на избыточный электрон уменьшается, и вы можете разместить больше электронов на единицу увеличения напряжения. Следовательно, между конденсаторами не может быть воздушного зазора, потому что силы очень велики. Между ними должно быть твердое тело, чтобы пластины не врезались друг в друга.

Теперь переходим к индуктору. Это безумие. Нет такой вещи, как магнитное поле. Это просто притяжение Кулона. Но в данном случае это кулоновское притяжение возникает только при протекании тока. Как это может произойти? Хорошо помните, что кулоновская сила невероятно сильна, поэтому ее эффекты можно увидеть по довольно тонким изменениям электронной плотности, которые мы не можем видеть. А теперь о сути дела. Тонкие изменения на самом деле связаны с относительностью Эйнштейна. Электроны имеют среднее расстояние в проводе, и это среднее расстояние такое же, как среднее расстояние положительных зарядов. Когда течет ток, вы можете подумать, что среднее расстояние остается прежним, но теперь вы должны учитывать сокращение длины . Стороннему наблюдателю любой движущийся объект будет казаться короче, и именно это происходит с (пространством между) электронами. С катушкой проволоки на противоположных сторонах круга электроны текут в противоположном направлении. Одна сторона видит в другой 90 353 большую плотность электронов, чем положительные заряды, благодаря теории относительности. Это создает отталкивание между электронами в проводах с противоположными направлениями тока и увеличивает их энергия (т.е. напряжение). Поэтому напряжение нарастает гораздо быстрее, чем на обычном проводе. Поэтому люди думают о катушках индуктивности как о 90 353, противодействующих току 90 354. Но что на самом деле происходит, так это то, что напряжение увеличивается очень быстро и тем более, если протекает больший ток. Вы могли заметить, что все учебника рассматривают магнетизм математически и никогда не указывают, какая именно частица ответственна за это. Ну, это электрон, а сила обусловлена теорией относительности, и эта сила определенно кулонова. Это верно даже для постоянно намагниченных материалов (но это другой разговор). Забудьте о полях, это математическая конструкция для людей, которые не хотят понимать мир.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Визуализация b-полей и катушек индуктивности? Нравится это видео?

https://youtu.be/1elpVmpkBh5

Найдите видео профессора Дж. Белчера из курса MIT e&m «TEAL project» с анимированными визуализациями EM. Каждая катушка похожа на набор металлических маховиков, где электроны внутри витков проволоки подобны атомам в движущихся маховиках.

Внезапно включилась катушка: https://youtu.be/1elpVmpkBh5
Отключение катушки: https://youtu.be/iesoHVfIg6I

Супермагнит
проваливается сквозь медное кольцо с потоком электронов наведенные поля https://youtu.be/YywaJkGKOaY
то же со сверхпроводящим кольцом https://youtu. be/c3kxyqbsERI также https://youtu.be/uL4pfisCX14
Зарядка двухсферного конденсатора: https://youtu.be/O5fHvc4Edvg

Также: Экскурсия по классическому электромагнетизму (с анимацией MPG) http://web.mit.edu/8.02t/www/802TEAL3D/visualizations/guidedtour/Tour.htm

Попробуйте эти коллекции MPEG:

http://web.mit.edu/8.02t/www/802TEAL3D/visualizations/magnetostatics/
http://web.mit.edu/8.02t/www/802TEAL3D/visualizations/faraday/

обнаружил, что нет возможности визуализировать то, что происходит в индукторе

НЕПРАВДА! Вместо этого авторы-инженеры никогда не пытаются этого делать, отчасти потому, что анимированные диаграммы не работают в бумажных учебниках. Но также я неоднократно обнаруживал, что анимированные диаграммы рассматриваются как метод «для чайников» и вызывают насмешки, поскольку они делают вещи слишком простыми для понимания. Никакой математической строгости, слишком много «физики для поэтов». Ожидается, что работа инженерного курса будет сложной и трудной: мы должны изучать только математические модели, никогда не видя простых прямых анимаций, основанных на тех же уравнениях. (Хех, если нам НУЖНА визуальная версия, не связанная с математикой, то, может быть, мы ошибаемся в программе обучения и должны брать более простые предметы? К черту: вместо этого я хочу преподавать этот материал всем, маленьким детям и дедушкам. Используйте математические модели для создания 3D-анимации, интерактивные визуальные симуляции, где мы можем ВИДЕТЬ токи внутри проводов и т. д.)

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Все эти ответы замечательны, но чтобы ответить на вопрос об обратной ЭДС, необходимо помнить о ключевых моментах:

Изменение поля B индуцирует поле E.
E связан с ε (ЭДС) через: ε = W/q -> W = ∮F⋅ds -> W/q = -∮(F/q)⋅ds -> E = F/q -> W/q = -∮E⋅ds (где s — бесконечно малое расстояние в направлении движения)

Таким образом, когда есть изменяющееся магнитное поле, возникает индуцированное поле E, и, следовательно, будет индуцированное напряжение (ЭДС).

ε = -∮(E_ind)⋅ds = -∂(Φ_B)/∂t = -(d/dt)(∫B⋅dA) Помните, здесь меняется поле B, поэтому: = -(∂B /∂т)А

Причина того, что он противостоит источнику постоянного напряжения (например, батарее), заключается просто в том, что F (пропорционально E) указывает перпендикулярно B и I:

F = Ids × B. (Текущие времена ds, бесконечно малая часть провода в направлении I — ток может течь только по проводу)

(Направление определяется правилом правой руки)

Эта сила добавляет компонент скорости к зарядам в потоке в направлении F. В свою очередь, этот новый компонент скорости теперь создает компонент силы, взаимно ортогональный новому компоненту и B поле, которое находится в направлении, противоположном исходному потоку тока, или противоположном исходному приложенному напряжению, и поэтому оно называется «противоэдс».

Именно эта противо-ЭДС замедляет заряд (не блокирует их).

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Мне нравится думать об этом так.

Это аналогично тому, почему требуется работа, чтобы остановить движущееся тело;

почему тело движется бесконечно с неизменной скоростью, когда на него не действует результирующая сила.

➡️ Электроны делают то же самое.

Ток аналогичен этой кинетической энергии тела, и, соответственно, электроны, загоняемые в конденсатор, аналогичны подъему тела вверх (потенциальная энергия). (Электроны или тело загоняются туда, куда они «не хотят» идти сами, а они «хотят» уйти.)

Примечание: Это не физическое рассуждение. Сообщение ОП требует рабочей ментальной модели, а не глубокого объяснения.

Но мне нравится думать об этом и объяснять это так. Нам нужны хорошие ментальные модели, чтобы иметь возможность проектировать. Это хорошая модель IMO, потому что поведение одинаково в обоих случаях — даже дифференциальные уравнения одинаковы.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Электронная почта

Обязательно, но не отображается

2
Дата : 2023-03-02

3
Дата : 2023-03-03

4
Дата : 2023-03-04

6
Дата : 2023-03-06

16
Дата : 2023-03-16

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.
Энергия в индукторах: запасенная энергия и рабочие характеристики | Блог Advanced PCB Design

Маглев-технологии кажутся чем-то, что показано в хорошем или не очень хорошем научно-фантастическом фильме. В конце концов, эффекты CGI могут дать нам транспортные средства, которые поднимаются и летят, не беспокоясь о гравитационных силах или законах физики. Тем не менее, технологии магнитной левитации (маглев) реальны. Поезда на магнитной подвеске в Японии и Китае отрываются от направляющих и тихо плывут с рекордной скоростью из-за индукции магнитной силы.
Некоторые эксперты считают Джеймса Клерка Максвелла дедушкой транспортных систем Маглев из-за его работы по развитию теории электромагнетизма. Уравнения Максвелла говорят нам, что:
Силовые линии электрического поля начинаются с положительных зарядов и заканчиваются на отрицательных зарядах
Линии магнитного поля не имеют начала и конца
Сила магнитной силы связана с магнитной постоянной
Изменяющееся магнитное поле индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) и электрическое поле, и
Движущиеся заряды или меняющиеся электрические поля генерируют магнитные поля.
Теоретически устранение сопротивления ветра путем размещения системы Маглев в туннеле позволит поезду двигаться со скоростью, близкой к скорости звука. Хотя наша повседневная работа с печатными платами может и не приблизиться к такой скорости, мы по-прежнему применяем уравнения Максвелла при работе с катушками индуктивности и накопленной энергией.
Максвелл, друзья Максвелла и индуктор
Пассивный индуктор иногда затмевает собой. И… так и должно быть из-за того внимания, которое уделяли электричеству и магнетизму такие люди, как Ленц, Герц, Флеминг, Генри и Фарадей. Изучение того, как работают индукторы, приводит нас к взаимосвязи между магнетизмом и электричеством, которую Максвелл проиллюстрировал в своих уравнениях. Когда электрический ток протекает через индуктор — катушку с проволокой, намотанную вокруг центрального сердечника, — вокруг проводника возникает магнитный поток. Хотя простая катушка проволоки работает как индуктор, плотная обмотка катушки вокруг сердечника создает гораздо более сильную магнитную силу.
Направление магнитного потока при его движении вокруг проводника прямо пропорционально зависит от направления тока, протекающего по проводнику. Но… в этих отношениях происходит что-то другое. Катушка индуктивности препятствует скорости изменения тока, протекающего через нее. Как возникает это противопоставление? Циркуляционное движение магнитного потока самоиндуцирует вторичное напряжение, которое имеет полярность, противоположную направлению приложенного напряжения.
Эта обратная электродвижущая сила (обратная ЭДС) противодействует изменениям электрического тока.
Есть еще. Связь существует между величиной магнитного потока и любым током. Наведенный магнитный поток движется в направлении, противоположном потоку тока. Изменение магнитной потокосцепления создает самоиндуцируемое напряжение. При всем этом мы имеем эффективное сопротивление любому изменению тока, называемое индуктивностью.

Тип используемого индуктора может повлиять на текущий расход

Обратите внимание, что индуктор препятствует скорости изменения тока. Установившийся постоянный ток просто течет через индуктор, как если бы вы ходили в супермаркет в четверг. Наведенного напряжения не существует, и индуктор отходит на второй план, поскольку он берет на себя роль сопротивления с очень низким значением.
Индуктор для вашей конструкции
Производители используют преимущества электромагнитных характеристик катушки, создавая различные конфигурации в зависимости от типа сердечника. Катушки индуктивности могут иметь полый сердечник, сплошной железный сердечник или сердечник из мягкого феррита. Изменение проницаемости сердечника или его размера также влияет на индуктивность. Различные конфигурации катушек также зависят от количества витков изолированного проводника, расстояния между витками и количества слоев провода.
При рассмотрении различных конфигураций катушек индуктивности нам также необходимо учитывать потребности приложения. Например, источники питания и силовые преобразователи имеют разные требования к индуктивности и току. Производители реагируют на эти специфические требования, выпуская индукторы с барабанным сердечником, тороидальные индукторы, индукторы с плоскими катушками, индукторы с круглыми проволочными катушками, индукторы с формованным порошком, плоские индукторы и индукторы с силовыми шариками. В следующей таблице представлен краткий обзор каждого типа.

Индуктор Тип
Тип и форма сердечника
Рабочие характеристики
приложений
Сердцевина барабана
Феррит в форме гантели
Ограничено рабочей частотой и электромагнитными помехами. Широкий диапазон индуктивности. Ограниченная пропускная способность по току. Катушки индуктивности с экранированным барабанным сердечником предназначены для высокочастотных и чувствительных к шуму приложений. Катушки индуктивности с неэкранированным барабанным сердечником выдерживают высокие пиковые токи до насыщения.
Домашняя автоматизация, торговые точки, мобильные компьютеры, портативные устройства
Тороидальный
Тороидальный
Ограничено размером и производительностью. Минимальная утечка флюса. Подходит для приложений, требующих защиты от электромагнитных помех. Более высокие возможности обработки тока. Более высокие потери в сердечнике на высоких частотах.

Плоская катушка
Прямоугольный железный порошок
Высокая токовая нагрузка в низкопрофильном корпусе с порошковым сердечником обеспечивает мягкое насыщение, низкий уровень шума и высокую токовая ёмкость. Низкие падения напряжения и низкие потери тока на высоких частотах. Ограничено низкой индуктивностью.

Катушка индуктивности с круглым проводом
Феррит
Хорошие характеристики потерь в сердечнике. Хорошие рабочие температурные характеристики. Хорошая надежная работа при высоких температурах и высоких частотах.
Аккумуляторы энергии и фильтры в регуляторах точки нагрузки и выходных дросселях преобразователя постоянного тока для телекоммуникационных и промышленных устройств управления
Формованный порошок
Железный порошок, отлитый непосредственно на медную проволоку
Магнитный материал полностью окружает медные витки. Хорошо подходит для высоких частот и больших токов. Низкое сопротивление постоянному току. Высокая производительность электромагнитных помех.
Сильноточные неизолированные преобразователи постоянного тока в постоянный и регуляторы напряжения. Зарядные устройства USB, камеры заднего вида, светодиодные стоп-сигналы и дневные ходовые огни. Зарядные устройства для электромобилей. Автомобильные масляные насосы и системы охлаждения двигателя
Силовая бусина

Очень низкая индуктивность для больших токов. Низкое напряжение, большой ток на выходе. Ток пульсаций нижней фазы
Блоки питания материнских плат с высокой частотой переключения, графические карты
Планар
Экранированный феррит
Чрезвычайно низкое сопротивление постоянному току. Низкая индуктивность с высокой допустимой нагрузкой по току.

Свежие новости! Катушки индуктивности хранят энергию
Магнитное поле, окружающее катушку индуктивности, накапливает энергию по мере того, как ток течет через это поле. Если мы медленно уменьшаем величину тока, магнитное поле начинает разрушаться и высвобождает энергию, а индуктор становится источником тока. Переменный ток (AC), протекающий через индуктор, приводит к постоянному хранению и доставке энергии. Если у нас есть идеальная катушка индуктивности, которая не имеет сопротивления или емкости, энергия сохраняется вечно без каких-либо потерь.
Однако настоящие индукторы теряют энергию и имеют повышенную температуру из-за потерь в меди и потерь в сердечнике. Потери в меди происходят, когда эффективный ток протекает через сопротивление, представленное обмоткой проводника. Индукторы испытывают потери в сердечнике, потому что сопротивление материала сердечника противодействует изменению плотности потока, вызванному изменением тока в силовом индукторе.
Что мы можем сделать со всей этой накопленной энергией?
Импульсные источники питания (SMPS) для персональных компьютеров используют возможности накопления энергии катушек индуктивности в качестве замены трансформаторов. Поскольку ток, протекающий через индуктор, не может измениться мгновенно, использование индуктора для накопления энергии обеспечивает стабильный выходной ток от источника питания. Кроме того, катушка индуктивности действует как фильтр пульсаций тока.
Давайте рассмотрим краткий пример того, как катушка индуктивности накапливает энергию в SMPS. Замыкание ключа для импульсного источника питания увеличивает ток, протекающий в нагрузку, и позволяет запасать энергию в катушке индуктивности. Размыкание переключателя отключает выход питания от входа. В этот момент потребление энергии от катушки индуктивности поддерживает стабильный выходной ток. Индуктивность определяет скорость изменения тока, протекающего через индуктор, и желаемые пределы пульсаций тока.
Работа с характеристиками индуктора для ваших схем, особенно при рассмотрении накопления энергии в SMPS, — это работа, которую лучше всего доверить надежному программному обеспечению для проектирования и анализа схем. Инструмент OrCAD PSpice более чем способен удовлетворить любые требования SMPS, с которыми вам нужно будет работать.
Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов.
Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.
Подпишитесь на LinkedIn Посетите вебсайт Больше контента от Cadence PCB Solutions
УЗНАТЬ БОЛЬШЕ
Индуктивность | Физика
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Вычислять индуктивность катушки индуктивности.
Рассчитайте энергию, запасенную в катушке индуктивности.
Рассчитайте ЭДС, создаваемую катушкой индуктивности.
Катушки индуктивности
Индукция — это процесс, при котором ЭДС индуцируется изменением магнитного потока. До сих пор обсуждалось множество примеров, некоторые из которых более эффективны, чем другие. Трансформаторы, например, спроектированы таким образом, чтобы быть особенно эффективными при наведении желаемого напряжения и тока с очень небольшой потерей энергии в другие формы. Существует ли полезная физическая величина, связанная с тем, насколько «эффективно» данное устройство? Ответ положительный, и эта физическая величина называется 9.0025 индуктивность . Взаимная индуктивность — это действие закона индукции Фарадея для одного устройства на другое, например, первичная катушка при передаче энергии вторичной обмотке в трансформаторе. См. рис. 1, где простые катушки наводят друг в друге ЭДС.
Рисунок 1. Эти катушки могут индуцировать ЭДС друг в друге, как неэффективный трансформатор. Их взаимная индуктивность М указывает на эффективность связи между ними. Здесь видно, что изменение тока в катушке 1 индуцирует ЭДС в катушке 2. (Обратите внимание, что » E ₂ индуцируемая» представляет ЭДС индукции в катушке 2.)
Во многих случаях, когда геометрия устройств фиксирована, поток изменяется при изменении тока. Поэтому мы сосредоточимся на скорости изменения тока, ∆ I / ∆ t , как на причине индукции. Изменение тока I ₁ в одном устройстве, катушка 1 на рисунке, индуцирует ЭДС ₂ в другом. Мы выражаем это в форме уравнения как
[латекс] {\ текст {ЭДС}} _ {2} = — М \ гидроразрыва {\ Delta {I} _ {1}} {\ Delta t} \\ [/латекс] ,
, где M определяется как взаимная индуктивность между двумя устройствами. Знак минус является выражением закона Ленца. Чем больше взаимная индуктивность M , тем эффективнее связь. Например, катушки на Рисунке 1 имеют небольшой размер M по сравнению с катушками трансформатора на Рисунке 3 от компании Transformers. Единицами для M являются (В ⋅ с) / A = Ω ⋅ с, который назван Генри (H) в честь Джозефа Генри. То есть 1 Гн = 1 Ом⋅с. Природа здесь симметрична. Если мы изменим текущий I ₂ в катушке 2, мы индуцируем ЭДС ₁ в катушке 1, которая определяется как
[латекс]{\текст{ЭДС}}_{1}=-M\frac{\Delta { I}_{2}}{\Delta t}\\[/latex],
, где M — то же, что и для обратного процесса. Трансформаторы работают в обратном направлении с той же эффективностью, или взаимная индуктивность M . Большая взаимная индуктивность M может быть или не быть желательной. Мы хотим, чтобы трансформатор имел большую взаимную индуктивность. Но такой прибор, как электрическая сушилка для белья, может индуцировать на своем корпусе опасную ЭДС, если взаимная индуктивность между его катушками и корпусом велика. Один из способов уменьшить взаимную индуктивность M предназначен для противодействия катушкам, чтобы нейтрализовать создаваемое магнитное поле. (См. рис. 2.)
Рис. 2. Нагревательные спирали электрической сушилки для белья можно намотать встречно, так что их магнитные поля компенсируют друг друга, что значительно снижает взаимную индуктивность с корпусом сушилки.
Самоиндукция , также существует действие закона Фарадея об индукции устройства на себя. Когда, например, ток через катушку увеличивается, магнитное поле и поток также увеличиваются, индуцируя противо-ЭДС, как того требует закон Ленца. И наоборот, если ток уменьшается, индуцируется ЭДС, препятствующая уменьшению. Большинство устройств имеют фиксированную геометрию, поэтому изменение потока полностью связано с изменением тока Δ I через устройство. ЭДС индукции связана с физической геометрией устройства и скоростью изменения тока. Он определяется как
[латекс]\текст{ЭДС}=-L\frac{\Delta I}{\Delta t}[/латекс],
, где л — собственная индуктивность устройства. Устройство, обладающее значительной собственной индуктивностью, называется катушкой индуктивности и обозначено символом на рис. Единицами самоиндукции являются генри (Гн), как и для взаимной индуктивности. Чем больше собственная индуктивность L устройства, тем больше его сопротивление любому изменению тока через него. Например, большая катушка с множеством витков и железным сердечником имеет большой L и не позволит току быстро меняться. Чтобы избежать этого эффекта, необходимо получить небольшую катушку L , например, путем встречной обмотки катушек, как показано на рис. 2. Катушка индуктивности 1 Гн является большой катушкой индуктивности. Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим устройство с л = 1,0 Гн, через которое протекает ток 10 А. Что произойдет, если мы попытаемся отключить ток быстро, возможно, всего за 1,0 мс? ЭДС, определяемая как ЭДС = − L (Δ I / Δ t ), будет противиться изменению. Таким образом, будет индуцироваться ЭДС, определяемая как ЭДС = — л (Δ I / Δ t ) = (1,0 Гн)[(10 А)/(1,0 мс)] = 10 000 В. Положительный знак означает, что это большое напряжение идет в том же направлении, что и ток, противодействуя его уменьшению. Такие большие ЭДС могут вызывать искрение, повреждая коммутационное оборудование, поэтому может потребоваться более медленное изменение тока. Есть применение такому большому наведенному напряжению. Вспышки камеры используют батарею, две катушки индуктивности, которые функционируют как трансформатор, и систему переключения или осциллятор для создания больших напряжений. (Помните, что нам нужно изменяющееся магнитное поле, вызванное изменяющимся током, чтобы индуцировать напряжение в другой катушке.) Система генератора будет делать это много раз, когда напряжение батареи увеличится до более чем одной тысячи вольт. (Вы можете услышать пронзительный вой трансформатора во время зарядки конденсатора.) Конденсатор сохраняет высокое напряжение для последующего использования при питании вспышки. (См. рис. 4.)
Рис. 4. Благодаря быстрому переключению катушки индуктивности батареи напряжением 1,5 В можно использовать для наведения ЭДС в несколько тысяч вольт. Это напряжение можно использовать для хранения заряда в конденсаторе для последующего использования, например, во вспышке фотоаппарата.
Можно рассчитать L для индуктора, зная его геометрию (размер и форму) и зная создаваемое им магнитное поле. В большинстве случаев это сложно из-за сложности создаваемого поля. Итак, в этом тексте индуктивность L обычно заданное количество. Единственным исключением является соленоид, потому что он имеет очень однородное поле внутри, почти нулевое поле снаружи и простую форму. Поучительно вывести уравнение для его индуктивности. Начнем с того, что заметим, что ЭДС индукции определяется законом индукции Фарадея как ЭДС = — Н (Δ Φ / Δ t ) и, по определению самоиндукции, как ЭДС = — л (Δ I / Δ t ). Приравнивание этих выходов
[латекс]\текст{ЭДС}=-N\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}=-L\frac{\Delta I}{\Delta t}\\[/latex]
Решение для L дает
[латекс] L=N\frac{\Delta \Phi }{\Delta I}\\[/latex]
Это уравнение для собственной индуктивности L устройства всегда справедливо. Это означает, что собственная индуктивность L зависит от того, насколько эффективен ток в создании потока; тем эффективнее, чем больше Δ Φ / Δ I . Воспользуемся этим последним уравнением, чтобы найти выражение для индуктивности соленоида. Так как район A соленоида фиксирован, изменение потока Δ Φ = Δ( B A ) = A Δ B . Чтобы найти Δ B , заметим, что магнитное поле соленоида определяется выражением [латекс] B = {\ mu } _ {0} {nI} = {\ mu } _ {0} \ frac {NI} { \ell}\\[/латекс]. (Здесь n = N / ℓ , где N — количество витков, а ℓ — длина соленоида.) Изменяется только ток, так что [латекс]\Delta \Phi =A\ Дельта B = {\ mu } _ {0} \ text {NA} \ frac {\ Delta I} {\ ell} \\ [/latex]. Подставляя Δ 9{2}A}{\ell}\text{(соленоид)}\\[/латекс].
Это собственная индуктивность соленоида с площадью поперечного сечения A и длиной ℓ . {2}\right)}{0,100 \text{ м}}\\ & =& 0,632 \text{ мГн}\end{массив}\\[/latex].
Обсуждение
Этот соленоид средних размеров. Его индуктивность около миллигенри также считается умеренной.
Одним из распространенных применений индуктивности является светофор, который может определять, когда транспортные средства ожидают на перекрестке. Электрическая цепь с индуктором размещена на дороге под местом остановки ожидающего автомобиля. Кузов автомобиля увеличивает индуктивность, и схема меняется, посылая сигнал светофору изменить цвет. Точно так же металлоискатели, используемые для обеспечения безопасности в аэропортах, используют ту же технику. Катушка или индуктор в корпусе металлоискателя действует как передатчик и приемник. Импульсный сигнал в катушке передатчика индуцирует сигнал в приемнике. На самоиндукцию цепи влияет любой металлический предмет на пути. Такие детекторы могут быть настроены на чувствительность, а также могут указывать примерное местонахождение обнаруженного на человеке металла. (Но они не смогут обнаружить пластиковую взрывчатку, подобную той, что была обнаружена на «подрывнике в нижнем белье».) См. рис. 5.
Рисунок 5. Знакомые ворота безопасности в аэропорту могут не только обнаруживать металлы, но и указывать их приблизительную высоту над полом. (кредит: Alexbuirds, Wikimedia Commons)
Энергия, запасенная в катушке индуктивности
Из закона Ленца мы знаем, что индуктивности противодействуют изменениям тока. Есть альтернативный взгляд на эту оппозицию, основанный на энергии. Энергия хранится в магнитном поле. Требуется время, чтобы накопить энергию, и также нужно время, чтобы истощить энергию; следовательно, существует оппозиция быстрым изменениям. В индукторе магнитное поле прямо пропорционально току и индуктивности устройства. Можно показать, что 9{2}\right)=0,284 \text{ J}\end{array}\\[/latex]
Обсуждение
Этого количества энергии, безусловно, достаточно, чтобы вызвать искру, если ток внезапно отключится. Он не может быть построен мгновенно, если только потребляемая мощность не бесконечна.
Резюме раздела
Индуктивность — это свойство устройства, которое показывает, насколько эффективно оно индуцирует ЭДС в другом устройстве.
Взаимная индуктивность — это действие двух устройств, индуцирующих ЭДС друг в друге.
Изменение тока Δ I ₁ /Δ t в одном индуцирует ЭДС ₂ во втором:
[латекс] {\ текст {ЭДС}} _ {2} = — M \ гидроразрыва {\ Delta {I} _ {1}} {\ Delta t} \\ [/ латекс],
, где M определяется как взаимная индуктивность между двумя устройствами, а знак минус соответствует закону Ленца.
Симметрично изменение тока Δ I ₂ /Δt через второе устройство индуцирует ЭДС ₁ в первом:
[латекс] {\ текст {ЭДС}} _ {1} = — М \ гидроразрыва {\ Delta {I} _ {2}} {\ Delta t} \\ [/ латекс],
, где M такая же взаимная индуктивность, как и в обратном процессе.
Текущие изменения в устройстве индуцируют ЭДС в самом устройстве.
Самоиндукция — это эффект устройства, индуцирующего ЭДС само по себе.
Устройство называется катушкой индуктивности, а ЭДС, индуцируемая в нем изменением тока через него, равна
[латекс]\текст{ЭДС}=-L\frac{\Delta I}{\Delta t}\\[/latex],
, где L — собственная индуктивность дросселя, а Δ I / Δ t — скорость изменения тока через него. Знак минус указывает на то, что ЭДС противодействует изменению тока, как того требует закон Ленца.
Единицей собственной и взаимной индуктивности является генри (Гн), где 1 Гн = 1 Ом⋅с.
Собственная индуктивность L катушки индуктивности пропорциональна тому, насколько поток изменяется с током. Для катушки индуктивности Н витков 9{2}\\[/латекс].
Концептуальные вопросы
Как бы вы поместили две одинаковые плоские катушки в контакт, чтобы они имели наибольшую взаимную индуктивность? В мере?
Как бы вы придали проводу заданной длины такую форму, чтобы обеспечить наибольшую самоиндукцию? В мере?
Проверить, как было сделано без доказательства в Примере 1 (выше), что единицы T ⋅ m ² / A = Ω ⋅ s = H.
Задачи и упражнения
1. Две катушки расположены близко друг к другу в физической лаборатории, чтобы продемонстрировать закон индукции Фарадея. Ток 5,00 А в одном отключается за 1,00 мс, индуцируя ЭДС 9,00 В в другом. Чему равна их взаимная индуктивность?
2. Если две катушки, расположенные рядом друг с другом, имеют взаимную индуктивность 5,00 мГн, какое напряжение индуцируется в одной, когда ток 2,00 А в другой отключается через 30,0 мс?
3. Ток 4,00 А через катушку индуктивности 7,50 мГн отключается за 8,33 мс. Какая ЭДС индуцирует противодействие этому?
4. Устройство включено, и через него через 0,100 мс проходит ток 3,00 А. Чему равна собственная индуктивность прибора, если ей противодействует ЭДС наведенного напряжения 150 В?
5. Начиная с [latex]{\text{emf}}_{2}=-M\frac{\Delta {I}_{1}}{\Delta t}\\[/latex], покажите, что единицы индуктивности (В ⋅ с)/A = Ом ⋅ с.
6. Вспышки фотокамеры заряжают конденсатор до высокого напряжения, быстро включая и выключая ток через катушку индуктивности. За какое время необходимо включить или выключить ток 0,100 А через катушку индуктивности 2,00 мГн, чтобы индуцировать ЭДС 500 В?
7. Большой исследовательский соленоид имеет собственную индуктивность 25,0 Гн. (a) Какая ЭДС наведения препятствует его отключению, если ток 100 А через него отключается за 80,0 мс? б) Сколько энергии запасается в катушке индуктивности при полном токе? в) С какой скоростью в ваттах должна рассеиваться энергия, чтобы ток выключился за 80,0 мс? (d) Принимая во внимание ответ на последнюю часть, удивительно ли, что так быстро закрыть его сложно?
8. (a) Рассчитайте собственную индуктивность соленоида длиной 50,0 см и диаметром 10,0 см, имеющего 1000 витков. б) Сколько энергии запасается в этом индукторе при протекании через него тока силой 20,0 А? в) Как быстро его можно выключить, если ЭДС индукции не может превышать 3,00 В?
9. Прецизионный лабораторный резистор изготовлен из витка проволоки диаметром 1,50 см и длиной 4,00 см и имеет 500 витков. а) Чему равна его собственная индуктивность? б) Какая средняя ЭДС индуцируется, если ток 12,0 А через него включается за 5,00 мс (одна четвертая периода для переменного тока частотой 50 Гц)? в) Какова его индуктивность, если его укоротить наполовину и намотать встречно (два слоя по 250 витков в противоположных направлениях)?
10. Нагревательные спирали в фене имеют диаметр 0,800 см, общую длину 1,00 м и общее количество витков 400. а) Какова их полная собственная индуктивность, если предположить, что они действуют как одиночный соленоид? б) Сколько энергии запасается в них при токе 6,00 А? (c) Какая средняя ЭДС препятствует их отключению, если это делается за 5,00 мс (одна четвертая часть цикла для переменного тока с частотой 50 Гц)?
11. Когда ток 20,0 А через индуктор отключается за 1,50 мс, индуцируется ЭДС 800 В, противодействующая изменению. Каково значение собственной индуктивности?
12. Как быстро может быть отключен ток 150 А через дроссель 0,250 Гн, если ЭДС индукции не может превышать 75,0 В?
13. Integrated Concepts Очень большой сверхпроводящий соленоид, например, используемый в МРТ, сохраняет 1,00 МДж энергии в своем магнитном поле при токе 100 А. а) Найдите его индуктивность. (б) Если катушки «идут нормально», они приобретают сопротивление и начинают рассеивать тепловую энергию. Какой прирост температуры произойдёт, если вся накопленная энергия пойдет на нагрев магнита массой 1000 кг при средней удельной теплоемкости 200 Дж/кг · ºC?
14. Необоснованные результаты Катушка индуктивности 25,0 Гн отключает ток 100 А за 1,00 мс. а) Какое напряжение индуцируется, чтобы противостоять этому? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка являются ответственными?
Глоссарий
индуктивность
свойство устройства, описывающее, насколько эффективно оно создает ЭДС в другом устройстве
взаимная индуктивность
насколько эффективно пара устройств индуцирует ЭДС друг в друге 9{2}\\[/латекс]
Избранные решения задач и упражнений
1. 1,80 мГн
3. 3,60 В
7. (a) 31,3 кВ (b) 125 кДж (c) 1,56 МВт (d) Нет, это не удивительно, поскольку это мощность очень высокая.
9. (a) 1,39 мГн (b) 3,33 В (c) Ноль do 2 min read
Из закона Ленца мы знаем, что индуктивности противодействуют изменениям тока. Есть альтернативный взгляд на эту оппозицию, основанный на энергии. Энергия хранится в магнитном поле. Требуется время, чтобы накопить энергию, и также нужно время, чтобы истощить энергию; следовательно, существует оппозиция быстрым изменениям. В индукторе магнитное поле прямо пропорционально току и индуктивности устройства. Можно показать, что 9{2}=\text{0,284 Дж}\text{.}\end{array}\)
Обсуждение
Этого количества энергии вполне достаточно, чтобы вызвать искру при внезапном отключении тока. Он не может быть построен мгновенно, если только потребляемая мощность не бесконечна.
Продолжить работу с мобильным приложением | Доступно в Google Play
[Атрибуции и лицензии]
Поделиться мыслями
Экспоненты
Операторы
Скобки
9{c}\)
$a_{b}$
$\sqrt{a}$
$\sqrt[b]{a}$
$\frac{a}{ б}$
$\cfrac{a}{b}$
$+$
$-$
$\times$
$\div$
$\pm$
$\cdot$
$\amalg$
$\ast$
$\barwedge$
$\bigcirc$
$ \bigodot$
$\bigoplus$
$\bigotimes$
$\bigsqcup$
$\bigstar$
$\bigtriangledown$
$\bigtriangleup$
$\blacklozenge$
$\blacksquare$
$\blacktriangle$
2 $\
3) \(\bullet$
$\cap$
$\cup$
$\circ$
$\circledcirc$
$\dagger$
$ \ddagger$
$\diamond$
$\dotplus$
$\lozenge$
$\mp$
$\ominus$
$\oplus $
$\oslash$
$\otimes$
$\setminus$
$\sqcap$
$\sqcup$
$\square$
$\star$
$\triangle$
$\triangledown$
$\triangleleft$
$\Cap$
$\Cup$
$ \upplus$
$\vee$
$\veebar$
$\клин$
$\wr$
$\следовательно$
$\left ( a \right )$
$\left \| a \right \|$
$\влево [ a \вправо ]$
$\влево \{ a \вправо \}$
$\влево \lceil a \вправо \rceil$
$\влево \ lfloor a \right \rfloor$
$\left ( a \right )$
$\vert a \vert$
$\leftarrow$
$\leftharpoondown$
$\leftharpoonup$
$\leftrightarrow$
$\leftrightharpoons$
$\mapsto$
$\rightarrow$
$\rightharpoondown$
$ \правый гарпунвверх$
$\rightleftharpoons$
$\to$
$\Leftarrow$
$\Leftrightarrow$
$\Rightarrow$
$\overset{a}{ \leftarrow}$
$\overset{a}{\rightarrow}$
$\приблизительно $
$\asymp$
$\cong $
$\dashv $
$\doteq $
$= $
$\equiv $
$\frown $
$\geq $
$\geqslant $
$\гг$
$\gt $
$| $
$\leq $
$\leqslant $
$\ll $
$\lt $
$ \models$
$\neq $
$\ngeqslant $
$\ngtr $
$\nleqslant $
$\nless $
$\not \equiv $
$\overset{\underset{\mathrm{def}}{}}{=} $
$\parallel $
$\perp $
$\prec $
$\preceq $
$\сим$
$\simeq$
$\smile$
$\succ$
$\succeq$
$\vdash$
$\in$
\ (\ni \)
$\notin $
$\nsubseteq $
$\nsupseteq $
$\sqsubset $
$\sqsubseteq $
$\ sqsupset $
$\sqsupseteq $
$\subset $
$\subseteq $
$\subseteqq $
$\supset $
\
$\supseteq )
\(\supseteqq $
$\emptyset$
$\mathbb{N}$
$\mathbb{Z}$
$\mathbb{Q}$
$\mathbb{R}$
$\mathbb{C}$
$\alpha$
$\beta$
$\gamma$
$\delta $
$\эпсилон$
$\дзета$
$\эта$
$\тета$
$\йота$
$\каппа$
$\lambda$
$\mu$
$\nu$
$\xi$
$\pi$
$\rho$
$\sigma$
$\tau$
$\upsilon$
$\phi$
$\chi$
$\psi$
$\omega$
$\Gamma$
$\Delta$
$\Theta$
$ \Lambda$
$\Xi$
$\Pi$
$\Sigma$
$\Upsilon$
$\Phi$
$\Psi $
$\Омега$
$(а)$
$[а]$ 9{} a\)
Редактировать математику с помощью TeX:
Предварительный просмотр математики:
Магнитные поля и новый взгляд на Максвелла | безграничная физика |
Энергия, запасенная в магнитном поле
В индукторе энергия хранится в магнитном поле.
Цели обучения
Опишите поведение катушки индуктивности при изменении тока и выразите энергию, запасенную в магнитном поле, в виде уравнения0089
индуктор : устройство или компонент схемы, обладающий значительной собственной индуктивностью; устройство, накапливающее энергию в магнитном поле.
Когда по проводнику течет ток, создается магнитное поле, окружающее проводник. Результирующий магнитный поток пропорционален току. Если ток изменяется, изменение магнитного потока пропорционально скорости изменения тока во времени на коэффициент, называемый индуктивностью (L). Поскольку природа не терпит быстрых изменений, напряжение ( электродвижущая сила сила , ЭДС ), создаваемая в проводнике, противодействует изменению тока, которое также пропорционально изменению магнитного потока. Таким образом, катушки индуктивности препятствуют изменению тока, создавая напряжение, которое, в свою очередь, создает ток, противодействующий изменению магнитного потока; напряжение пропорционально изменению тока.
Энергия, накопленная в индукторе
Из-за сохранения энергии энергия, необходимая для управления первоначальным током, должна иметь выход. Для индуктора этим выходом является магнитное поле — энергия, запасенная индуктором, равна работе, необходимой для создания тока через индуктор. Формула для этой энергии дается как: 92E=21LI2
(уравнение 1), где L — индуктивность в единицах Генри, а I — сила тока в единицах Ампер.
Энергия, запасенная в магнитном поле
Давайте рассмотрим рис. 1, пример соленоида (ℓ: длина, N: количество витков, I: ток, A: площадь поперечного сечения), который работает как индуктор. Из уравнения 1, энергия, хранящаяся в магнитном поле, создаваемом соленоидом, составляет:
Магнитное поле, создаваемое соленоидом : Магнитное поле, создаваемое соленоидом (вид в поперечном сечении), описанное с помощью силовых линий. Энергия «запасается» в магнитном поле. 92}{2\mu}uB=2µB2
.
Предсказания Максвелла и подтверждение Герца
Предсказание Максвелла об электромагнитной силе было подтверждено Герцем, который сгенерировал и обнаружил электромагнитные волны.
Цели обучения
Объясните, как предсказание Максвелла об электромагнитной силе было подтверждено Герцем
Key Takeaways
Key Points
Максвелл предсказал, что электрические и магнитные силы связаны.
Уравнения Максвелла предсказывают, что независимо от длины волны и частоты каждая световая волна имеет одинаковую структуру.
Герц смог экспериментально подтвердить уравнение Максвелла, генерируя и регистрируя определенные типы электромагнитных волн в лаборатории.
Ключевые термины
электрическое поле : область пространства вокруг заряженной частицы или между двумя напряжениями; он воздействует на заряженные объекты поблизости.
магнитное поле : Состояние в пространстве вокруг магнита или электрического тока, в котором присутствует определяемая магнитная сила и где присутствуют два магнитных полюса.
электродвижущая сила : (ЭДС) — напряжение, генерируемое батареей или магнитной силой в соответствии с законом Фарадея. Она измеряется в вольтах, а не в ньютонах, и, следовательно, на самом деле не является силой.
Предсказания Максвелла и подтверждение Герца
Объединив работы физиков, в том числе Эрстеда, Кулона, Гаусса и Фарадея, и добавив свои собственные идеи, Джеймс Клерк Максвелл разработал полную и всеобъемлющую теорию, показывающую, что электрические и магнитные силы не являются отдельными, а являются разными формами одного и того же: электромагнитное силовое. В 1865 году он сделал это в виде четырех уравнений, которые утверждают следующее:
Силовые линии электрического поля начинаются с положительных зарядов и заканчиваются на отрицательных зарядах, а электрическое поле определяется как сила, приходящаяся на единицу заряда на пробном заряде. Сила силы связана с электрической постоянной ε ₀ , также известной как диэлектрическая проницаемость свободного пространства.
Линии магнитного поля непрерывны, не имеют ни начала, ни конца. Известно, что магнитных монополей не существует.
Изменяющееся магнитное поле индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) и, следовательно, электрическое поле. Направление ЭДС противоположно изменению.
Магнитные поля генерируются движущимися зарядами или изменяющимися электрическими полями.
Уравнения Максвелла предсказывают, что независимо от длины волны и частоты каждая световая волна имеет одинаковую структуру. Это означает, что уравнения Максвелла предсказывали существование радио- и рентгеновских волн, хотя они еще не были открыты.
Доказательство уравнений Максвелла
Простые и блестящие в своем понимании, знаменитые уравнения Максвелла все равно было бы трудно доказать. Поскольку изменяющиеся электрические поля создают относительно слабые магнитные поля, их было нелегко обнаружить во времена гипотезы Максвелла.
Только в 1888 году предсказание Максвелла прошло важную проверку, когда Генрих Герц сгенерировал и обнаружил в лаборатории определенные типы электромагнитных волн. Он провел серию экспериментов, которые не только подтвердили существование электромагнитных волн, но и подтвердили, что они распространяются со скоростью света.
Герц использовал цепь переменного тока RLC (резистор-индуктор-конденсатор), которая резонировала на известной частоте, и соединила ее с проволочной петлей, как показано на рис. ток в цепи и это помогло генерировать электромагнитные волны. Через лабораторию у Герца была еще одна петля, подключенная к другой цепи RLC, которую можно было настроить (как циферблат на радио) на ту же резонансную частоту, что и первую, и, таким образом, можно было настроить на прием электромагнитных волн. В этой петле также был зазор, через который генерировались искры, что давало убедительные доказательства того, что электромагнитные волны были получены.
Аппарат, используемый Герцем : Аппарат, использовавшийся Герцем в 1887 году для генерации и обнаружения электромагнитных волн. Цепь RLC, подключенная к первому контуру, вызывала искрение через разрыв в проволочном контуре и генерировала электромагнитные волны. Искры через щель во втором контуре, расположенном поперек лаборатории, свидетельствовали о том, что волны были получены.
EM Wave : Распространение электромагнитной волны, предсказанное Максвеллом и подтвержденное Герцем.
Лицензии и ссылки
Контент под лицензией CC, совместно используемый ранее
Курирование и доработка. Предоставлено : Boundless.com. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
Лицензионный контент CC, конкретное указание авторства
Поля. Предоставлено : Свет и Материя. Расположен по адресу : http://www.lightandmatter.com/books.html. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
Индуктор. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : https://en.wikipedia.org/wiki/Inductor. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
Индуктор. Предоставлено : Википедия. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
индуктор. Предоставлено : Викисловарь. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
Соленоид. Предоставлено : Википедия. Лицензия : CC BY: Attribution
магнитное поле. Предоставлено : Викисловарь. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
электрическое поле. Предоставлено : Викисловарь. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
Колледж OpenStax, Колледж физики. 17 сентября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : https://openstax. org/books/college-physics/pages/24-1-maxwells-equations-electromagnetic-waves-predicted-and-observed. Лицензия : CC BY: Атрибуция
Колледж OpenStax, Колледж физики. 17 сентября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : https://openstax.org/books/college-physics/pages/24-1-maxwells-equations-electromagnetic-waves-predicted-and-observed. Лицензия : CC BY: Attribution
электродвижущая сила. Предоставлено : Википедия. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
Соленоид. Предоставлено : Википедия. Лицензия : CC BY: Атрибуция
Предоставлено : Свет и Материя. Расположен по адресу : http://www.lightandmatter.com/books.html. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
Колледж OpenStax, Maxwellu2019s Уравнения: предсказанные и наблюдаемые электромагнитные волны.

Индуктор Тип	Тип и форма сердечника	Рабочие характеристики	приложений
Сердцевина барабана	Феррит в форме гантели	Ограничено рабочей частотой и электромагнитными помехами. Широкий диапазон индуктивности. Ограниченная пропускная способность по току. Катушки индуктивности с экранированным барабанным сердечником предназначены для высокочастотных и чувствительных к шуму приложений. Катушки индуктивности с неэкранированным барабанным сердечником выдерживают высокие пиковые токи до насыщения.	Домашняя автоматизация, торговые точки, мобильные компьютеры, портативные устройства
Тороидальный	Тороидальный	Ограничено размером и производительностью. Минимальная утечка флюса. Подходит для приложений, требующих защиты от электромагнитных помех. Более высокие возможности обработки тока. Более высокие потери в сердечнике на высоких частотах.
Плоская катушка	Прямоугольный железный порошок	Высокая токовая нагрузка в низкопрофильном корпусе с порошковым сердечником обеспечивает мягкое насыщение, низкий уровень шума и высокую токовая ёмкость. Низкие падения напряжения и низкие потери тока на высоких частотах. Ограничено низкой индуктивностью.
Катушка индуктивности с круглым проводом	Феррит	Хорошие характеристики потерь в сердечнике. Хорошие рабочие температурные характеристики. Хорошая надежная работа при высоких температурах и высоких частотах.	Аккумуляторы энергии и фильтры в регуляторах точки нагрузки и выходных дросселях преобразователя постоянного тока для телекоммуникационных и промышленных устройств управления
Формованный порошок	Железный порошок, отлитый непосредственно на медную проволоку	Магнитный материал полностью окружает медные витки. Хорошо подходит для высоких частот и больших токов. Низкое сопротивление постоянному току. Высокая производительность электромагнитных помех.	Сильноточные неизолированные преобразователи постоянного тока в постоянный и регуляторы напряжения. Зарядные устройства USB, камеры заднего вида, светодиодные стоп-сигналы и дневные ходовые огни. Зарядные устройства для электромобилей. Автомобильные масляные насосы и системы охлаждения двигателя
Силовая бусина		Очень низкая индуктивность для больших токов. Низкое напряжение, большой ток на выходе. Ток пульсаций нижней фазы	Блоки питания материнских плат с высокой частотой переключения, графические карты
Планар	Экранированный феррит	Чрезвычайно низкое сопротивление постоянному току. Низкая индуктивность с высокой допустимой нагрузкой по току.