Inducția: formula. Măsurarea inductanței. Inductanța circuitului

Cine la școală nu a studiat fizica? Pentru cineva, a fost interesant și ușor de înțeles, iar cineva a poreclit peste manuale, încercând să învețe cu desăvârșire concepte complexe. Dar fiecare dintre noi ne-a amintit că lumea se bazează pe cunoașterea fizică. Astăzi vom vorbi despre astfel de concepte, cum ar fi inductanța curentă, inductanța bucla, și de a afla ce fel de condensatori sunt și ce este un solenoid.

Circuitul electric și inductanța

Inductanța servește pentru a caracteriza proprietățile magnetice ale circuitului electric. Acesta este definit ca coeficientul de proporționalitate între curentul electric curent și fluxul magnetic într-o buclă închisă. Debitul este creat de acest curent prin suprafața conturului. O altă definiție este că inductanța este un parametru al circuitului electric și determină EMF de autoinducție. Termenul este folosit pentru a indica elementul lanțului și este necesar să se caracterizeze efectul autoinducției, descoperit de D. Henry și M. Faraday independent unul de celălalt. Inductanța este asociată cu forma, mărimea conturului și valoarea permeabilității magnetice a mediului. În unitatea SI de măsurare, această valoare este măsurată în henry și este notată ca L.

Masurarea inductanței și a inductivității

Inductivitatea este o cantitate egală cu raportul dintre fluxul magnetic care trece prin toate curbele circuitului și rezistența curentului:

• L = N × F: I.

Inductanța circuitului depinde de forma, dimensiunile circuitului și de proprietățile magnetice ale mediului în care este amplasat. Dacă un curent electric curge într-o buclă închisă, apare un câmp magnetic în schimbare. Acest lucru va duce ulterior la apariția CEM. Nașterea unui curent de inducție într-un circuit închis se numește "auto-inducție". Conform regulii Lenz, valoarea nu permite schimbarea curentului în circuit. Dacă se detectează auto-inductanța, se poate utiliza un circuit electric în care sunt conectate în paralel un rezistor și o bobină cu miez de fier. În serie cu ele sunt conectate și lămpi electrice. În acest caz, rezistența rezistorului este egală cu rezistența la curent continuu bobina. Rezultatul va fi o ardere luminoasă a lămpilor. Fenomenul auto-inductanței ocupă unul dintre locurile principale în domeniul radiotehnicii și al ingineriei electrice.

Cum să găsiți inductanța

Formula, cea mai simplă pentru găsirea valorii, este următoarea:

• L = F: I,

unde F este fluxul magnetic și eu sunt curentul în circuit.

Prin inductanță, se poate exprima EMF de auto-inducție:

• Ei = -L x dI: dt.

Formula sugerează inferența despre egalitatea numerică a inducției cu EMF, care apare în circuit, pe măsură ce forța curentă se modifică cu un ampermetru pe secundă.

Inductanța variabilă face posibilă găsirea energiei câmpului magnetic:

• W = L I² : 2.

"Bobină filetată"

Bobina de inductanță este o sârmă de cupru izolată pe o bază solidă. În ceea ce privește izolația, alegerea materialului este largă - acesta este un lac, o izolație a firelor și o țesătură. Amplitudinea fluxului magnetic depinde de suprafața cilindrului. Dacă curentul din bobină este mărit, câmpul magnetic va deveni mai mare și invers.

Dacă se aplică un curent electric pe bobină, o tensiune opusă curentului va apărea în el, dar dispare brusc. Acest tip de stres este numit forța electromotoare autoinducție. Când tensiunea este aplicată bobinei, curentul își schimbă valoarea de la 0 la un anumit număr. Tensiunea din acest moment se schimbă, în conformitate cu legea lui Ohm:

• I = U: R,

unde caracterizam puterea curentului, U - prezinta rezistenta la tensiune, R - bobina.

O altă caracteristică specială a bobinei este următoarea: în cazul în care circuitul "sursă de curent de bobină" este deschis, EMF va fi adăugat la tensiune. De asemenea, curentul va crește și la început, iar apoi va scădea. Aceasta implică prima lege de comutare, care afirmă că curentul din inductor nu se schimbă instantaneu.

Bobina poate fi împărțită în două tipuri:

1. Cu un vârf magnetic. În rolul materialului inimii sunt feriturile și fierul. Miezurile servesc la creșterea inductanței.
2. Cu non-magnetice. Se utilizează în cazul în care inductanța nu este mai mare de cinci miligrame.

Dispozitivele diferă în ceea ce privește aspectul și structura internă. În funcție de astfel de parametri, se găsește inductanța bobinei. Formula în fiecare caz este diferită. De exemplu, pentru o bobină cu un singur strat, inductanța va fi:

• L = 10micro-0Pi-N²R² : 9R + 10l.

Și aici, deja pentru mai multe straturi o altă formulă:

• L = micro-0N²R² :2Pi- (6R + 9l + 10w).

Concluziile principale legate de activitatea bobinelor:

1. Pe ferită cilindrică, cea mai mare inductanță apare în mijloc.
2. Pentru a obține inductanța maximă, este necesar să înfășurați cu atenție bobinele de pe bobină.
3. Inductanța este mai mică, cu atât numărul de viraje este mai mic.
4. În miezul toroidal, distanța dintre răsuciri nu joacă rolul unei bobine.
5. Valoarea inductanței depinde de "întoarcerea în pătrat".
6. Dacă inductorii sunt conectați în serie, atunci valoarea lor totală este egală cu suma inductanțelor.
7. La conectarea în paralel, trebuie să aveți grijă ca inductorii să fie distanțați pe placă. În caz contrar, citirile lor vor fi incorecte datorită influenței reciproce a câmpurilor magnetice.

solenoid

Acest termen se referă la o înfășurare cilindrică din sârmă care poate fi înfășurată într-unul sau mai multe straturi. Lungimea cilindrului este mult mai mare decât diametrul. Datorită acestei caracteristici, atunci când se aplică un curent la cavitatea solenoidului, se produce un câmp magnetic. Rata de schimbare a fluxului magnetic este proporțională cu modificarea curentului. Inducția solenoidului în acest caz se calculează după cum urmează:

• df: dt = L dl: dt.

Un alt tip de bobină este denumit actuator electromecanic cu un miez retractabil. În acest caz, solenoidul este alimentat cu un jon magnetic magnetic feromagnetic.

În zilele noastre, dispozitivul poate combina sistemele hidraulice și electronice. Pe această bază sunt create patru modele:

• Primul este capabil să controleze presiunea în conductă.
• Al doilea model diferă de celălalt prin controlul forțat al blocării ambreiajului în convertizoarele de cuplu.
• Cel de-al treilea model conține în compoziția sa regulatorii de presiune responsabili de activitatea de comutare a vitezei.
• Al patrulea este controlat hidraulic sau supape.

Formulele necesare pentru calcule

Pentru a găsi inductanța solenoidului, formula se aplică după cum urmează:

• L = micro-0n²V,

unde micro-0 prezintă permeabilitatea magnetică a vidului, n este numărul de rotații, V este volumul solenoidului.

De asemenea, este posibil să se calculeze inductanța unui solenoid utilizând o altă formulă:

• L = micro-0N²S: l,

unde S este secțiunea transversală și l este lungimea solenoidului.

Pentru a găsi inductanța unui solenoid, formula se aplică oricarei care se potrivește soluției cu această problemă.

Lucrări la curent direct și alternativ

Câmpul magnetic, care este creat în interiorul bobinei, este îndreptat de-a lungul axei și este egal cu:

• B = micro-0nI,

unde micro-0 este permeabilitatea magnetică a vidului, n este numărul de viraje și I este valoarea curentă.

Când curentul se deplasează de-a lungul solenoidului, bobina stochează energia, care este egală cu munca necesară pentru stabilirea curentului. Pentru a calcula inductanța în acest caz, formula se folosește după cum urmează:

• E = LI² :2

unde L indică valoarea inductanței și E - energia de stocare.

EMF de auto-inducție apare atunci când curentul în solenoid se schimbă.

În cazul operării AC, apare un câmp magnetic alternativ. Direcția forței de atracție poate varia sau poate rămâne neschimbată. Primul caz apare când un solenoid este folosit ca electromagnet. Și a doua, când ancora este făcută din material magnetic moale. Solenoidul AC are o rezistență complexă, care include rezistența la înfășurare și inductivitatea acesteia.

Aplicația cea mai comună a solenoidelor de tip I (curent continuu) este în rolul unei motoare progresive. Puterea depinde de structura miezului și corpului. Exemple de utilizare sunt lucrările de foarfece la tăierea cecurilor în casele de marcat, supapele din motoare și sistemele hidraulice, încuietori de încuietori. Solenoizii din cel de-al doilea tip sunt utilizați ca inductori pentru încălzire prin inducție în cuptoare cu creuzet.

Contururi oscilante

Cel mai simplu circuit de rezonanță este un circuit oscilator secvențial constând din inductorii incluși și un condensator prin care curge un curent alternativ. Pentru a determina bobina de inductanță, formula folosită este:

• XL = W x L,

unde XL indică reactanța bobinei și W este frecvența circulară.

Dacă este reactiv rezistența condensatorului, formula va arata astfel:

Xc = 1: W x C.

Caracteristicile importante ale circuitului oscilator sunt frecvența de rezonanță, impedanță de undă și factorul de calitate al circuitului. Prima caracterizează frecvența în care rezistența bucla are o natură activă. Al doilea ilustrează modul în care reactanța la frecvența rezonantă trece între astfel de cantități ca capacitatea și inductanța circuitului oscilant. A treia caracteristică determină amplitudinea și lățimea caracteristici de amplitudine-frecvență (AFC) rezonanță și arată dimensiunea rezervei de energie din circuit în comparație cu pierderile de energie într-o singură perioadă de oscilație. În tehnică, caracteristicile de frecvență ale circuitelor sunt estimate utilizând răspunsul de frecvență. În acest caz, circuitul este considerat o rețea cu patru terminale. La plotarea graficelor se folosește valoarea coeficientului de transmisie al tensiunii (K). Această valoare arată raportul dintre tensiunea de ieșire și tensiunea de intrare. Pentru circuitele care nu conțin surse de energie și diferite elemente de amplificare, valoarea coeficientului nu este mai mult decât unitate. Ea tinde la zero când, la frecvențe altele decât rezonante, rezistența circuitului este ridicată. Dacă valoarea rezistenței este minimă, atunci coeficientul este aproape de unitate.

Cu un circuit oscilator paralel, sunt incluse două elemente reactive cu reactivitate diferită. Utilizarea acestui tip de contur presupune cunoașterea faptului că atunci când se includ în paralel elementele este necesar să se adauge doar conductivitatea lor, dar nu rezistența. La frecvența rezonantă, conductivitatea totală a circuitului este zero, ceea ce indică o rezistență infinit de mare la curent alternativ. Pentru un circuit în care sunt incluse în paralel capacitatea (C), rezistența (R) și inductanța, formula care le combină cu Q (Q) este:

• Q = Rradic-C: L.

În timpul funcționării, circuitul paralel într-o perioadă de oscilație are loc de două ori schimbul de energie între condensatorul și bobina. În acest caz, apare un curent de buclă care este mult mai mare decât valoarea curentă din circuitul extern.

Funcționarea condensatorului

Dispozitivul este o rețea cu două terminale cu conductivitate scăzută și cu o valoare de capacitate variabilă sau constantă. Când condensatorul nu este încărcat, rezistența sa este aproape de zero, altfel este egală cu infinitul. Dacă sursa de curent este deconectată de la acest element, devine această sursă până când este descărcată. Utilizarea unui condensator în electronică este rolul filtrelor care elimină zgomotul. Acest dispozitiv din surse de alimentare cu circuite de putere este utilizat pentru alimentarea sistemului la sarcini mari. Aceasta se bazează pe capacitatea unui element de a trece o componentă alternativă, dar un curent neconstant. Cu cât este mai mare frecvența componentei, cu atât rezistența condensatorului este mai mică. Prin urmare, prin condensator toate interferențele care trec peste tensiunea DC sunt atenuate.

Rezistența elementului depinde de capacitate. În urma acestui lucru, va fi mai corect să puneți condensatori cu volume diferite pentru a prinde diferite tipuri de interferențe. Datorită abilității dispozitivului de a transmite curent direct numai în timpul perioadei de încărcare, acesta este folosit ca un element consumator de timp în generatoare sau ca o legătură de formare a unui impuls.

Condensatoarele vin în mai multe tipuri. În general, clasificarea se bazează pe tipul de dielectric, deoarece acest parametru determină stabilitatea capacității, rezistenței de izolație și așa mai departe. Sistematizarea acestei valori este după cum urmează:

1. Condensatoare cu dielectric gazos.
2. Vid.
3. Cu un dielectric lichid.
4. Cu un dielectric anorganic solid.
5. Cu un dielectric organic solid.
6. Stare solidă.
7. Electrolitica.

Există o destinație condensatori de clasificare (partajat sau dedicat), natura protecției împotriva factorilor externi (protejate și neprotejate, izolate și izolate non, ambalate și sigilate) instalare tehnica (cuplor, imprimare, suprafață, cu șurubul pini, un știft elastic ). De asemenea, dispozitivele se pot distinge prin capacitatea de a schimba capacitatea:

1. Constante constante, adică a căror capacitate este întotdeauna constantă.
2. Trimmer. Capacitatea lor nu se modifică odată cu funcționarea echipamentului, dar poate fi reglată o dată sau periodic.
3. Variabile. Acestea sunt condensatoare care permit schimbarea capacității în timpul funcționării echipamentului.

Inductanță și condensator

Elementele care poartă curentul dispozitivului sunt capabile să-și creeze propria inductanță. Acestea sunt părți structurale precum zidăria, autobuzele de conectare, conductele curente, terminalele și siguranțele. Puteți crea o inductanță suplimentară a condensatoarelor prin atașarea barelor de bare. Modul de funcționare al circuitului electric depinde de inductanță, capacitate și rezistență activă. Formula de calcul a inductanței, care apare atunci când se apropie frecvența de rezonanță, este după cum urmează:

• Ce = C: (1-4Pi-²f²LC),

unde Ce determină capacitatea efectivă a condensatorului, C indică capacitatea reală, f este frecvența, L este inductanța.

Valoarea inductanței trebuie luată în considerare întotdeauna când se lucrează cu condensatoare de putere. Pentru condensatoarele cu impuls, valoarea inductivității intrinseci este cea mai importantă. Descărcarea lor se încadrează pe circuitul inductiv și are două tipuri - aperiodice și oscilante.

Inductanța în condensator depinde de schema de conectare a elementelor din acesta. De exemplu, cu o conexiune paralelă de secțiuni și autobuze, această valoare este egală cu suma inductanțelor pachetului principal de autobuz și pini. Pentru a găsi o astfel de inductanță, formula este după cum urmează:

• Lk = Lp + Lm + Lb,

unde Lk prezintă inductanța dispozitivului, Lp-pachet, Lm - magistrala principală și Lb - inductanța terminalelor.

Dacă la conexiunea paralelă curentul magistralei se modifică de-a lungul lungimii sale, atunci inductanța echivalentă este definită după cum urmează:

• Lk = Lc: n + micro-0 l x d: (3b) + Lb,

unde l este lungimea pneurilor, b este lățimea ei și d este distanța dintre anvelope.

Pentru a reduce inductanța dispozitivului, este necesar să se poziționeze părțile de curent ale condensatorului astfel încât câmpurile lor magnetice să fie compensate reciproc. Cu alte cuvinte, piesele purtătoare de curent cu aceeași mișcare curentă trebuie să fie îndepărtate una de alta cât mai mult posibil și cu direcția opusă reunită. Atunci când se combină colectorii de curent cu o scădere a grosimii dielectricului, inductanța secțiunii poate fi redusă. Acest lucru se poate realiza chiar prin împărțirea unei secțiuni cu un volum mare în câteva cu o capacitate mai mică.