INDUKTIVITĀTE: FORMULA UN VIENĪBAS, PAŠINDUKTIVITĀTE - DUDAS - 2025

Induktivitāte ir īpašums elektrisko ķēžu kurā EDS sakarā ar pagājušo elektriskā strāva un variāciju par magnētiskā lauka saistītā notiek. Šis elektromotora spēks var radīt divas labi diferencētas parādības.

Pirmais ir pareiza induktivitāte spolē, un otrais atbilst savstarpējai induktivitātei, ja tas ir divas vai vairākas spoles, kas savienotas viena ar otru. Šīs parādības pamatā ir Faraday likums, kas pazīstams arī kā elektromagnētiskās indukcijas likums, kas norāda, ka no mainīga magnētiskā lauka ir iespējams ģenerēt elektrisko lauku.

1886. gadā angļu fiziķis, matemātiķis, elektrotehniķis un radio operators Olivers Heaviside sniedza pirmās norādes par pašinducēšanu. Vēlāk amerikāņu fiziķis Džozefs Henrijs arī sniedza nozīmīgu ieguldījumu elektromagnētiskās indukcijas jomā; līdz ar to induktivitātes mērīšanas vienība ir viņa vārds.

Tāpat vācu fiziķis Heinrihs Lencs postulēja Lenca likumu, kurā noteikts inducētā elektromotora spēka virziens. Pēc Lenca teiktā, šis spēks, ko izraisa diriģentam pielietotās sprieguma atšķirības, iet pretējā virzienā nekā caur to plūstošā strāva.

Indukcija ir ķēdes pretestības daļa; tas ir, tā pastāvēšana nozīmē zināmu pretestību strāvas apritei.

Matemātiskās formulas

Indukciju parasti apzīmē ar burtu "L" par godu fiziķa Heinriha Lenca ieguldījumiem šajā jautājumā.

Fizikālās parādības matemātiskā modelēšana ietver tādus elektriskos mainīgos kā magnētiskā plūsma, potenciāla starpība un pētījuma ķēdes elektriskā strāva.

Strāvas intensitātes formula

Matemātiski magnētiskās induktivitātes formula tiek definēta kā koeficients starp magnētisko plūsmu elementā (ķēde, elektriskā spole, cilpa utt.) Un elektrisko strāvu, kas cirkulē caur elementu.

Šajā formulā:

L: induktivitāte.

Φ: magnētiskā plūsma.

I: elektriskās strāvas intensitāte.

N: tinumu skaits tinumā.

Šajā formulā minētā magnētiskā plūsma ir plūsma, kas rodas tikai elektriskās strāvas cirkulācijas dēļ.

Lai šī izteiksme būtu derīga, nav jāņem vērā citas elektromagnētiskās plūsmas, ko rada ārēji faktori, piemēram, magnēti, vai elektromagnētiski viļņi ārpus pētījumu ķēdes.

Indukcijas vērtība ir apgriezti proporcionāla strāvas intensitātei. Tas nozīmē, ka jo lielāka ir induktivitāte, jo mazāk strāvas plūdīs caur ķēdi un otrādi.

Savukārt induktivitātes lielums ir tieši proporcionāls pagriezienu (vai pagriezienu) skaitam, kas veido spoli. Jo vairāk induktora tinumu ir, jo lielāka ir tā induktivitāte.

Šis īpašums mainās arī atkarībā no vadošās stieples, kas veido spoli, fizikālajām īpašībām, kā arī no tā garuma.

Indukētā sprieguma formula

Magnētisko plūsmu, kas saistīta ar spoli vai vadītāju, ir grūti izmērīt. Tomēr ir iespējams iegūt elektriskā potenciāla starpību, ko izraisa mainītās plūsmas izmaiņas.

Šis pēdējais mainīgais nav nekas vairāk kā elektriskais spriegums, kas ir izmērāms mainīgais lielums, izmantojot parastos instrumentus, piemēram, voltmetru vai multimetru. Tādējādi matemātiskā izteiksme, kas nosaka spriegumu induktora spailēs, ir šāda:

Šajā izteicienā:

V _L : induktora potenciālā starpība.

L: induktivitāte.

∆I: strāvas starpība.

∆t: laika starpība.

Ja tā ir viena spole, tad V _L ir induktora pašinducēts spriegums. Šī sprieguma polaritāte būs atkarīga no tā, vai strāvas stiprums palielinās (pozitīva zīme) vai samazinās (negatīva zīme), cirkulējot no viena pola uz otru.

Visbeidzot, atrisinot iepriekšējās matemātiskās izteiksmes induktivitāti, iegūst:

Indukcijas lielumu var iegūt, dalot pašinducētā sprieguma vērtību ar strāvas starpību attiecībā pret laiku.

Induktora raksturlielumu formula

Indukcijas vērtībai būtiska loma ir ražošanas materiāliem un induktora ģeometrijai. Tas ir, papildus strāvas intensitātei, ir arī citi faktori, kas to ietekmē.

Formula, kas raksturo induktivitātes vērtību kā sistēmas fizikālo īpašību funkciju, ir šāda:

Šajā formulā:

L: induktivitāte.

N: spoles pagriezienu skaits.

µ: materiāla magnētiskā caurlaidība.

S: serdes šķērsgriezuma laukums.

l: plūsmas līniju garums.

Indukcijas lielums ir tieši proporcionāls pagriezienu skaita kvadrātam, spoles šķērsgriezuma laukumam un materiāla magnētiskajai caurlaidībai.

Savukārt magnētiskā caurlaidība ir materiāla īpašība, kas piesaista magnētiskos laukus un tos var šķērsot. Katram materiālam ir atšķirīga magnētiskā caurlaidība.

Savukārt induktivitāte ir apgriezti proporcionāla spoles garumam. Ja induktors ir ļoti garš, induktivitātes vērtība būs mazāka.

Mērvienība

Starptautiskajā sistēmā (SI) pēc amerikāņu fiziķa Džozefa Henrija induktivitātes mērvienība ir henrija.

Saskaņā ar formulu induktivitātes noteikšanai kā magnētiskās plūsmas un strāvas intensitātes funkciju, mums ir:

No otras puses, ja mēs nosakām Henriju veidojošās mērvienības, pamatojoties uz induktivitātes formulu kā indukētā sprieguma funkciju, mums ir:

Ir vērts atzīmēt, ka attiecībā uz mērvienību abas izteiksmes ir pilnīgi līdzvērtīgas. Visizplatītākās induktivitātes lielumi parasti tiek izteikti milijerijos (mH) un mikroheneros (μH).

Pašinduktivitāte

Pašindukcija ir parādība, kas rodas, kad caur spoli plūst elektriskā strāva, un tā sistēmā rada iekšēju elektromotora spēku.

Šo elektromotora spēku sauc par spriegumu vai inducētu spriegumu, un tas rodas mainīgas magnētiskās plūsmas klātbūtnes rezultātā.

Elektromotora spēks ir proporcionāls strāvas, kas plūst caur spoli, maiņas ātrumam. Savukārt šis jaunais sprieguma diferenciālis inducē jaunas elektriskās strāvas cirkulāciju, kas iet pretējā virzienā pret ķēdes primāro strāvu.

Pašinduktivitāte rodas ietekmes rezultātā, ko montāža pati uz sevi ietekmē mainīgu magnētisko lauku klātbūtnes dēļ.

Pašinduktivitātes mērvienība ir arī henrijs, un literatūrā to parasti attēlo ar burtu L.

Attiecīgie aspekti

Ir svarīgi atšķirt, kur notiek katra parādība: magnētiskās plūsmas tempu izmaiņas notiek uz atvērtas virsmas; tas ir, ap interesējošo spoli.

Tā vietā sistēmā ierosinātais elektromotora spēks ir potenciālās starpības slēgtajā cilpā, kas apzīmē ķēdes atvērto virsmu.

Savukārt magnētiskā plūsma, kas iet caur katru spoles pagriezienu, ir tieši proporcionāla strāvas intensitātei, kas to izraisa.

Šis proporcionalitātes koeficients starp magnētisko plūsmu un strāvas intensitāti ir tas, ko sauc par pašindukcijas koeficientu, vai kas ir vienāds, ar ķēdes pašinduktivitāti.

Ņemot vērā proporcionalitāti starp abiem faktoriem, ja strāvas intensitāte mainās atkarībā no laika, tad magnētiskajai plūsmai būs līdzīga rīcība.

Tādējādi ķēde rada izmaiņas savās strāvas variācijās, un šīs izmaiņas būs lielākas un lielākas, jo strāvas intensitāte ievērojami mainās.

Pašinduktivitāti var saprast kā sava veida elektromagnētisko inerci, un tā vērtība būs atkarīga no sistēmas ģeometrijas, ar nosacījumu, ka tiek izpildīta proporcionalitāte starp magnētisko plūsmu un strāvas intensitāti.

Savstarpēja induktivitāte

Savstarpēja induktivitāte rodas no elektromotora spēka indukcijas spolē (spole Nr. 2) sakarā ar elektriskās strāvas cirkulāciju tuvējā spolē (spole Nr. 1).

Tāpēc savstarpējo induktivitāti definē kā koeficientu starp spolē Nr. 2 radīto elektromotora spēku un strāvas izmaiņām spolē Nr. 1.

Savstarpējas induktivitātes mērvienība ir henrijs, un literatūrā tā ir attēlota ar burtu M. Tādējādi savstarpēja induktivitāte ir tā, kas rodas starp divām savstarpēji savienotām spolēm, jo ​​strāvas plūsma caur spoli rada spriegumu pāri otra spailēm.

Elektromotora spēka indukcijas parādība savienotajā spolē balstās uz Faraday likumu.

Saskaņā ar šo likumu, inducētais spriegums sistēmā ir proporcionāls magnētiskās plūsmas maiņas ātrumam laika gaitā.

Savukārt ierosinātā elektromotora spēka polaritāti piešķir Lenca likums, saskaņā ar kuru šis elektromotora spēks pretojas strāvas cirkulācijai, kas to rada.

FEM savstarpēja induktivitāte

Spole Nr. 2 inducēto elektromotora spēku nosaka ar šādu matemātisku izteiksmi:

Šajā izteicienā:

EML: elektromotora spēks.

M ₁₂ : savstarpēja induktivitāte starp spoli Nr. 1 un spoli Nr. 2.

∆I ₁ : spoles Nr. 1 strāvas izmaiņas.

∆t: laika variācija.

Tādējādi, risinot iepriekšējās matemātiskās izteiksmes savstarpējo induktivitāti, iegūst šādus rezultātus:

Visizplatītākais savstarpējās induktivitātes pielietojums ir transformators.

Savstarpēja induktivitāte ar magnētiskās plūsmas palīdzību

No savas puses ir iespējams arī secināt savstarpējo induktivitāti, iegūstot koeficientu starp magnētisko plūsmu starp abiem spoļiem un strāvas intensitāti, kas plūst caur primāro spoli.

Šajā izteicienā:

M ₁₂ : savstarpēja induktivitāte starp spoli Nr. 1 un spoli Nr. 2.

Φ ₁₂ : magnētiskā plūsma starp spirāles Nr. 1 un Nr. 2.

I ₁ : elektriskās strāvas intensitāte caur spoli Nr. 1.

Novērtējot katras spoles magnētiskās plūsmas, katra no tām ir proporcionāla šīs spoles savstarpējai induktivitātei un strāvai. Tad magnētisko plūsmu, kas saistīta ar spoli Nr. 1, iegūst ar šādu vienādojumu:

Tāpat magnētisko plūsmu, kas raksturīga otrai spolei, iegūs pēc šādas formulas:

Savstarpējās induktivitātes vienādība

Savstarpējas induktivitātes vērtība būs atkarīga arī no savienoto spoļu ģeometrijas proporcionālas attiecības ar magnētisko lauku, kas iet cauri saistīto elementu šķērsgriezumiem, dēļ.

Ja sakabes ģeometrija paliek nemainīga, nemainās arī savstarpējā induktivitāte. Līdz ar to elektromagnētiskās plūsmas izmaiņas būs atkarīgas tikai no strāvas intensitātes.

Saskaņā ar barotnes ar nemainīgām fizikālajām īpašībām savstarpīguma principu savstarpējās induktivitātes ir identiskas viena otrai, kā aprakstīts šajā vienādojumā:

Tas ir, spoles # 1 induktivitāte attiecībā pret spoles # 2 ir vienāda ar spoles Nr. 2 induktivitāti attiecībā uz spoles # 1.

Lietojumprogrammas

Magnētiskā indukcija ir elektrisko transformatoru darbības pamatprincips, kas ļauj paaugstināt un pazemināt sprieguma līmeni ar nemainīgu jaudu.

Strāvas plūsma caur transformatora primāro tinumu inducē elektromotora spēku sekundārajā tinumā, kas, savukārt, izraisa elektriskās strāvas cirkulāciju.

Ierīces pārveidošanas koeficientu norāda ar katra tinuma pagriezienu skaitu, ar kuru palīdzību ir iespējams noteikt transformatora sekundāro spriegumu.

Sprieguma un elektriskās strāvas (ti, jaudas) reizinājums paliek nemainīgs, izņemot dažus tehniskus zaudējumus procesa raksturīgās neefektivitātes dēļ.

Atsauces

1. Pašinduktivitāte. Circuitos RL (2015): Atgūts no: tutorialesinternet.files.wordpress.com
2. Chacón, F. Elektroteknija: elektrotehnikas pamati. Komillas Pontifikālā universitāte ICAI-ICADE. 2003. gads.
3. Indukcijas (sf) definīcija. Atgūts no: definicionabc.com
4. Indukcija (sf) .Izstrādāts. Havana Kuba. Atgūts no: ecured.cu
5. Savstarpēja induktivitāte (sf) .Izstrādāts. Havana Kuba. Atgūts no: ecured.cu
6. Induktori un induktivitāte (sf). Atgūts no: fisicapractica.com
7. Olmo, M (sf). Indukcijas savienojums. Atgūts no: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
8. Kas ir induktivitāte? (2017). Atgūts no: sectorelectricidad.com
9. Wikipedia, bezmaksas enciklopēdija (2018). Autovadīšana. Atgūts no: es.wikipedia.org
10. Wikipedia, bezmaksas enciklopēdija (2018). Indukcija. Atgūts no: es.wikipedia.org