Magnetický tok, magnetický indukční tok, tok F vektoru magnetické indukce B libovolným povrchem. M. p dФ přes malou oblast dS, v rámci které lze vektor B považovat za nezměněný...

Magnetická permeabilita, fyzikální veličina charakterizující vztah mezi magnetickou indukcí B a magnetickým polem H v látce. Označuje se m, pro izotropní látky m = B/N (v soustavě jednotek ČGS) nebo m...

Mezinárodní soustava jednotek (Systeme International d "Unitees), soustava jednotek fyzikálních veličin přijatá 11. generální konferencí o vahách a mírách (1960). Zkratka soustavy je SI…

Henry, jednotka indukčnosti a vzájemné indukčnosti v Mezinárodní soustavě jednotek a soustavě jednotek ICSA. Pojmenována na počest amerického vědce J. Henryho. Zkratka: ruský g...

ČGS soustava jednotek, soustava jednotek fyzikálních veličin, ve které jsou převzaty tři základní jednotky: délka - centimetr, hmotnost - gram a čas - sekunda. Systém se základními jednotkami délky, hmotnosti a...

Samoindukce, výskyt indukovaného emf ve vodivém obvodu, když se v něm mění síla proudu; speciální případ elektromagnetické indukce. Když se změní proud v obvodu, změní se tok magnetické indukce...

Indukční cívka, izolovaný vodič stočený do spirály, mající významnou indukčnost s relativně malou kapacitou a nízkou aktivní odpor. I.K. se skládá z jednojádrového...

Feromagnetika, látky (obvykle v pevném krystalickém stavu), ve kterých pod určitou teplotou (Curieho bod Q) vzniká feromagnetický řád magnetických momentů atomů nebo ...

Magnetická konstanta, koeficient úměrnosti m0, objevující se v řadě vzorců magnetismu, když jsou zapsány v racionalizované formě (v Mezinárodní soustavě jednotek). Takže indukce B magnetické pole…

Indukčnost (z lat. inductio - vedení, motivace), fyzikální veličina, která charakterizuje magnetické vlastnosti elektrického obvodu. Proud tekoucí vodivým obvodem vytváří v okolním prostoru magnetické pole a magnetický tok Ф pronikající obvodem (s ním spojený) je přímo úměrný síle proudu. já:

Faktor proporcionality L nazývaný I. neboli koeficient samoindukce obvodu. I. závisí na velikosti a tvaru obvodu a také na magnetické permeabilitě životní prostředí. V mezinárodní soustavě jednotek (SI) se I. měří v henry, v soustavě jednotek ČGS (Gauss) má I. rozměr délky, a proto se jednotka I. nazývá centimetr (1 gn = 109cm).

Samoindukční emf v obvodu, ke kterému dochází, když se v něm mění proud, je vyjádřen prostřednictvím I.:

(D já- změna proudu v čase D t). Při dané síle proudu I. určuje energii W proud magnetického pole:

Čím větší je I., tím větší je magnetická energie akumulovaná v prostoru kolem obvodu s proudem. Pokud nakreslíme analogii mezi elektrickými a mechanickými jevy, pak by magnetická energie měla být porovnána s kinetickou energií těla T = mv 2/2 (kde m- tělesná hmotnost, proti- rychlost jeho pohybu), zatímco energie bude hrát roli hmoty a proud bude hrát roli rychlosti. I. tedy určuje setrvačné vlastnosti proudu.

V praxi se úseky obvodu s významným I. provádějí ve formě indukčnosti cívky. Pro zvýšení L používají se cívky se železnými jádry, ale v tomto případě se v důsledku závislosti magnetické permeability m feromagnetik na intenzitě pole, a tedy na intenzitě proudu, stává magnetické pole závislé na já I. dlouhý solenoid z N závity mající plochu průřezu S a délka l, v prostředí s magnetickou permeabilitou se m rovná (v jednotkách SI): L= mm0 N 2S/l, kde m0 je magnetická konstanta neboli magnetická permeabilita vakua.

lit.: Kalašnikov S.G., Elektřina, M., 1970 (Obecný kurz fyziky, sv. 2), kap. 9.

G. Ja.

Délka a vzdálenost Hmotnost Míry objemu sypkých látek a potravin Plocha Objem a jednotky měření v kulinářských receptech Teplota Tlak, mechanické namáhání, Youngův modul Energie a práce Výkon Síla Čas Lineární rychlost Rovinný úhel Tepelná účinnost a palivové účinnosti Čísla Jednotky pro měření množství informací Směnné kurzy Velikosti dámského oblečení a obuvi Velikosti pánského oblečení a obuvi Úhlová rychlost a otáčky Zrychlení Úhlové zrychlení Hustota Měrný objem Moment setrvačnosti Moment síly Moment Měrné spalné teplo (hmotnostní) Hustota energie a měrné spalné teplo paliva (objemově) Teplotní rozdíl Koeficient tepelné roztažnosti Tepelný odpor Měrná tepelná vodivost Měrné teplo kapacita Energetická zátěž, výkon tepelného záření Hustota tepelného toku Koeficient prostupu tepla Objemový průtok Hmotnostní tok Molární průtok Hustota hmotnostního průtoku Molární koncentrace Hmotnostní koncentrace v roztoku Dynamická (absolutní) viskozita Kinematická viskozita Povrchové napětí Paropropustnost Paropropustnost, rychlost přenosu par Hladina zvuku Citlivost mikrofonu Hladina akustického tlaku (SPL) Jas Intenzita světla Osvětlení Rozlišení počítačové grafiky Frekvence a vlnová délka Dioptrická síla a ohnisková vzdálenost Dioptrická síla a zvětšení čočky (×) Elektrický náboj Hustota lineárního náboje Povrchový náboj hustota Objemová hustota náboje Elektrický proud Lineární proudová hustota Hustota povrchového proudu Intenzita elektrického pole Elektrostatický potenciál a napětí Elektrický odpor Elektrický odpor Elektrická vodivost Elektrická vodivost Elektrická kapacita Indukčnost Americký drátový rozchod Hladiny v dBm (dBm nebo dBm), dBV ( dBV), wattech a další jednotky Magnetomotorická síla Síla magnetického pole Magnetický tok Magnetická indukce Absorbovaný dávkový příkon ionizujícího záření Radioaktivita. Radioaktivní rozpad Radiace. Expoziční dávka Záření. Absorbovaná dávka Desetinné předpony Přenos dat Typografie a zpracování obrazu Jednotky objemu dřeva Výpočet molární hmotnosti Periodická tabulka chemických prvků D. I. Mendělejev

1 mikrohenry [µH] = 1E-06 henry [H]

Počáteční hodnota

Převedená hodnota

henry exahenry petahenry terahenry gigahenry megahenry kilohenry hecthenry dekahenry decihenry centihenry millihenry mikrohenry nanohenry pichenry femtogenry attogenry weber/amp abhenry jednotka indukčnosti SGSM stathenry jednotka indukčnosti SGSE

Doporučený článek

Více o indukčnosti

Úvod

Pokud by někoho napadlo provést průzkum světové populace na téma „Co víte o indukčnosti?“, drtivá většina respondentů by jen pokrčila rameny. To je ale po tranzistorech druhý nejpočetnější technický prvek, na kterém je založena moderní civilizace! Fanoušci detektivek, vzpomínající, že v mládí četli vzrušující příběhy Sira Arthura Conana Doyla o dobrodružstvích slavného detektiva Sherlocka Holmese, s v různé míře důvěra zamumlá něco o metodě, kterou výše zmíněný detektiv použil. Zároveň implikuje metodu dedukce, která je spolu s metodou indukce hlavní metodou poznání západní filozofie New Age.

Indukční metodou se studují jednotlivá fakta, principy a na základě získaných výsledků (od konkrétních k obecným) se tvoří obecné teoretické koncepty. Metoda dedukce naopak zahrnuje výzkum z obecné zásady, zákony, kdy jsou ustanovení teorie rozložena do jednotlivých jevů.

Je třeba poznamenat, že indukce ve smyslu metody nemá žádný přímý vztah k indukčnosti, mají prostě společný latinský kořen indukce- vedení, motivace - a znamenají úplně jiné pojmy.

Jasnou odpověď na tuto otázku bude schopna dát jen malá část dotázaných z řad exaktních věd – profesionální fyzikové, elektrotechnici, radiotechnici a studenti těchto oborů – a někteří z nich jsou připraveni přednést celou přednášku na toto téma hned.

Definice indukčnosti

Ve fyzice je indukčnost nebo koeficient vlastní indukce definován jako koeficient úměrnosti L mezi magnetickým tokem Ф kolem vodiče s proudem a proudem I, který jej generuje, nebo - v přísnější formulaci - je to koeficient úměrnosti mezi elektrický proud ohm, v některých proudí uzavřená smyčka a magnetický tok vytvořený tímto proudem:

Ф = L∙I

L = Ф/I

K pochopení fyzikální role induktoru v elektrických obvodech lze použít analogii vzorce pro energii v něm uloženou, když proud I teče, se vzorcem pro mechanickou kinetickou energii tělesa.

Pro daný proud I určuje indukčnost L energii magnetického pole W vytvořeného tímto proudem I:

Podobně je mechanická kinetická energie tělesa určena hmotností tělesa m a jeho rychlostí V:

To znamená, že indukčnost, stejně jako hmota, neumožňuje okamžité zvýšení energie magnetického pole, stejně jako hmotnost neumožňuje, aby se to stalo s kinetickou energií těla.

Pojďme studovat chování proudu v indukčnosti:

Vlivem setrvačnosti indukčnosti jsou čela vstupního napětí zpožděna. V automatizaci a radiotechnice se takový obvod nazývá integrační obvod a používá se k provádění matematické operace integrace.

Pojďme studovat napětí na induktoru:

V okamžicích přikládání a odebírání napětí dochází v důsledku samoindukčního emf, který je vlastní indukčním cívkám, k napěťovým rázům. Takový obvod v automatizaci a radiotechnice se nazývá diferenciační a používá se v automatizaci ke korekci procesů v řízeném objektu, které jsou ve své podstatě rychlé.

Jednotky

V soustavě jednotek SI se indukčnost měří v henry, zkráceně Hn. Obvod, kterým prochází proud, má indukčnost jeden henry, jestliže se při změně proudu o jeden ampér za sekundu na svorkách obvodu objeví napětí jednoho voltu.

Ve variantách systému SGS - systém SGSM a v Gaussově systému se indukčnost měří v centimetrech (1 H = 10⁹ cm; 1 cm = 1 nH); Pro centimetry se jako jednotka indukčnosti používá také název abhenry. V systému SGSE je jednotka měření indukčnosti buď ponechána bezejmenná, nebo se někdy nazývá stathenry (1 stathenry ≈ 8,987552 10⁻¹¹ henry, převodní faktor je číselně roven 10⁻⁹ druhé mocnině rychlosti světla vyjádřené v cm /s).

Historický odkaz

Symbol L používaný k označení indukčnosti byl přijat na počest Heinricha Friedricha Emila Lenze, který je známý svými příspěvky ke studiu elektromagnetismu a který odvodil Lenzovo pravidlo o vlastnostech indukovaného proudu. Jednotka indukčnosti je pojmenována po Josephu Henrym, který objevil vlastní indukčnost. Samotný termín indukčnost zavedl Oliver Heaviside v únoru 1886.

Z vědců, kteří se podíleli na studiu vlastností indukčnosti a vývoji jejích různých aplikací, je třeba zmínit sira Henryho Cavendishe, který prováděl experimenty s elektřinou; Michael Faraday, který objevil elektromagnetickou indukci; Nikola Tesla, který je známý svou prací na elektrických přenosových systémech; André-Marie Ampere, který je považován za objevitele teorie elektromagnetismu; Gustav Robert Kirchhoff, který prozkoumal elektrické obvody; James Clark Maxwell, který studoval elektromagnetická pole a jejich konkrétní příklady: elektřinu, magnetismus a optiku; Henry Rudolf Hertz, který to dokázal elektromagnetické vlny skutečně existují; Albert Abraham Michelson a Robert Andrews Millikan. Všichni tito vědci samozřejmě studovali další problémy, které zde nejsou zmíněny.

Induktor

Podle definice je induktor spirálovitá, spirálová nebo spirálová cívka vyrobená z vinutého izolovaného vodiče, který má významnou indukčnost s relativně malou kapacitou a nízkým aktivním odporem. V důsledku toho, když cívkou protéká střídavý elektrický proud, je pozorována její výrazná setrvačnost, kterou lze pozorovat ve výše popsaném experimentu. U vysokofrekvenční techniky může induktor sestávat z jednoho závitu nebo jeho části v krajním případě se u ultravysokých frekvencí používá k vytvoření indukčnosti kus vodiče, který má tzv. distribuovanou indukčnost (páskové vedení; ).

Aplikace v technologii

Používají se induktory:

• Pro potlačení hluku, zvlnění, akumulaci energie, omezení střídavý proud, v rezonančních (oscilační obvod) a frekvenčně selektivních obvodech; vytváření magnetických polí, pohybových senzorů, ve čtečkách kreditních karet, ale i v samotných bezkontaktních kreditních kartách.
• Induktory (spolu s kondenzátory a odpory) se používají ke konstrukci různých obvodů s vlastnostmi závislými na frekvenci, zejména filtrů, obvodů zpětná vazba, oscilační obvody a další. Takové cívky se proto nazývají: obrysová cívka, filtrační cívka a tak dále.
• Dvě indukčně vázané cívky tvoří transformátor.
• Induktor, napájený pulzní proud z tranzistorového spínače, někdy používaného jako zdroj vysokého napětí nízký výkon v slaboproudých obvodech, kdy je vytvoření samostatného vysokého napájecího napětí v napájecím zdroji nemožné nebo ekonomicky nepraktické. V tomto případě se na cívce objevují vysokonapěťové rázy v důsledku samoindukce, které lze v obvodu použít.
• Při použití k potlačení rušení, vyhlazení zvlnění elektrického proudu, izolování (odpojení) vysoká frekvence různých částí obvodu a akumulace energie v magnetickém poli jádra se induktor nazývá induktor.
• V energetické elektrotechnice (k omezení proudu, když např. zkrat Power line) induktor se nazývá reaktor.
• Omezovače proudu pro svařovací stroje jsou vyrobeny ve formě indukční cívky, omezují proud svařovacího oblouku a činí jej stabilnějším, čímž umožňují rovnoměrnější a odolnější svar.
• Induktory se také používají jako elektromagnety - akční členy. Válcový induktor, jehož délka je mnohem větší než jeho průměr, se nazývá solenoid. Kromě toho se solenoid často nazývá zařízení, které funguje mechanická práce vlivem magnetického pole při zatahování feromagnetického jádra.
• V elektromagnetických relé se induktory nazývají vinutí relé.
• Topný induktor je speciální indukční cívka, pracovní prvek instalací indukčního ohřevu a kuchyňských indukčních pecí.

Podle celkově, ve všech generátorech elektrického proudu jakéhokoli typu, stejně jako v elektromotorech, jejich vinutí jsou indukční cívky. Podle prastaré tradice zobrazování ploché Země stojící na třech slonech nebo velrybách bychom dnes mohli s větším odůvodněním tvrdit, že život na Zemi spočívá na indukční cívce.

Vždyť i magnetické pole Země, které chrání všechny pozemské organismy před korpuskulárním kosmickým a slunečním zářením, je podle hlavní hypotézy o svém původu spojeno s prouděním obrovských proudů v tekutém kovovém jádru Země. V podstatě je toto jádro induktorem planetárního měřítka. Odhaduje se, že zóna, ve které funguje mechanismus „magnetického dynama“, se nachází ve vzdálenosti 0,25-0,3 poloměru Země.

Rýže. 7. Magnetické pole kolem vodiče s proudem. já- aktuální, B- vektor magnetické indukce.

Experimenty

Na závěr bych chtěl mluvit o některých zajímavých vlastnostech induktorů, které byste mohli sami pozorovat, pokud máte po ruce nejjednodušší materiály a dostupné vybavení. K provedení experimentů budeme potřebovat kusy izolovaného měděného drátu, feritovou tyč a jakýkoli moderní multimetr s funkcí měření indukčnosti. Připomeňme si, že jakýkoli vodič s proudem vytváří kolem sebe magnetické pole tohoto typu, jak je znázorněno na obrázku 7.

Namotáme čtyři tucty závitů drátu kolem feritové tyče s malým stoupáním (vzdálenost mezi závity). Toto bude cívka #1. Poté namotáme stejný počet závitů se stejným stoupáním, ale s opačným směrem navíjení. Toto bude cívka číslo 2. A pak natočíme 20 zatáček v libovolném směru blízko sebe. Toto bude cívka číslo 3. Poté je opatrně vyjměte z feritové tyče. Magnetické pole takových induktorů vypadá přibližně tak, jak je znázorněno na obr. 8.

Induktory se dělí především do dvou tříd: s magnetickým a nemagnetickým jádrem. Obrázek 8 ukazuje cívku s nemagnetickým jádrem, roli nemagnetického jádra hraje vzduch. Na Obr. 9 ukazuje příklady induktorů s magnetickým jádrem, které mohou být uzavřené nebo otevřené.

Používají se hlavně feritová jádra a elektroocelové plechy. Jádra výrazně zvyšují indukčnost cívek. Na rozdíl od jader ve tvaru válce vám prstencová (toroidální) jádra umožňují získat vysoká indukčnost, protože magnetický tok v nich je uzavřený.

Na konce cívky č. 1 připojíme konce multimetru, zapnutého v režimu měření indukčnosti. Indukčnost takové cívky je extrémně malá, řádově několik zlomků mikrohenry, takže zařízení nic neukazuje (obr. 10). Začneme zavádět feritovou tyč do cívky (obr. 11). Zařízení ukazuje asi tucet mikrohenry a při pohybu cívky směrem ke středu tyče se její indukčnost zvýší přibližně třikrát (obr. 12).

Jak se cívka pohybuje k druhému okraji tyče, hodnota indukčnosti cívky opět klesá. Závěr: Indukčnost cívek lze upravit pohybem jádra v nich a její maximální hodnoty je dosaženo, když je cívka umístěna na feritové tyči (nebo naopak tyči v cívce) ve středu. Dostali jsme tedy skutečný, i když poněkud neohrabaný variometr. Po provedení výše uvedeného experimentu s cívkou č. 2 získáme podobné výsledky, to znamená, že směr vinutí neovlivňuje indukčnost.

Umístíme závity cívky č. 1 nebo č. 2 na feritovou tyč těsněji, bez mezer mezi závity, a znovu změříme indukčnost. Zvýšila se (obr. 13).

A když je cívka natahována podél tyče, její indukčnost klesá (obr. 14). Závěr: změnou vzdálenosti mezi závity můžete upravit indukčnost a pro maximální indukčnost musíte cívku navinout „otočením k otočení“. Technika úpravy indukčnosti roztahováním nebo stlačováním závitů je často používána rádiovými inženýry, kteří ladí své transceiverové zařízení na požadovanou frekvenci.

Nainstalujme cívku č. 3 na feritovou tyč a změříme její indukčnost (obr. 15). Počet závitů byl snížen na polovinu a indukčnost byla čtyřnásobně snížena. Závěr: čím nižší je počet závitů, tím nižší je indukčnost a mezi indukčností a počtem závitů není lineární vztah.

Je pro vás obtížné překládat měrné jednotky z jednoho jazyka do druhého? Kolegové jsou připraveni vám pomoci. Zadejte dotaz v TCTerms a během několika minut dostanete odpověď.

Označení a měrné jednotky

V soustavě jednotek SI se indukčnost měří v henry, zkráceně Hn, v soustavě CGS - v centimetrech (1 Hn = 10 9 cm). Obvod má indukčnost jeden henry, jestliže se při změně proudu o jeden ampér za sekundu na svorkách obvodu objeví napětí jednoho voltu. Skutečný, nesupravodivý obvod má ohmický odpor R, takže se na něm objeví přídavné napětí U=I*R, kde I je proud procházející obvodem v daném časovém okamžiku.

Symbol používaný k označení indukčnosti byl převzat na počest Lenze Emila Christianoviče (Heinrich Friedrich Emil Lenz) [ zdroj neuveden 1017 dní]. Jednotka indukčnosti je pojmenována po Josephu Henrym. Samotný termín indukčnost zavedl Oliver Heaviside v únoru 1886 [ zdroj neuveden 1017 dní] .

Elektrický proud, který protéká v uzavřeném okruhu, vytváří kolem sebe magnetické pole, jehož indukce je podle Biot-Savart-Laplaceova zákona úměrná proudu. Magnetický tok F spojený s obvodem je tedy přímo úměrný proudu I v obvodu:

kde se nazývá koeficient úměrnosti L indukčnost obvodu.

Když se v obvodu změní síla proudu, změní se také magnetický tok s tím spojený; To znamená, že v obvodu bude indukováno emf. Vznik e.m.f. se nazývá indukce ve vodivém obvodu, když se v něm mění síla proudu samoindukce.

Z výrazu (1) je určena jednotka indukčnosti Jindřich(H): 1 H - indukčnost obvodu, jehož samoindukční magnetický tok se při proudu 1 A rovná 1 Wb: 1 Hn = 1 Wb/s = 1 V

Vypočítejme indukčnost nekonečně dlouhého solenoidu. Celkový magnetický tok solenoidem (vazba toku) je roven μ 0 μ(N 2 I/ l)S. Dosazením do (1) zjistíme

tj. indukčnost solenoidu závisí na délce l solenoidu, počtu jeho závitů N, jeho plochy S a magnetické permeability μ látky, ze které je jádro elektromagnetu vyrobeno.

Bylo prokázáno, že indukčnost obvodu závisí na obecný případ pouze na geometrickém tvaru obvodu, jeho rozměrech a magnetické permeabilitě prostředí, ve kterém se nachází, a lze nakreslit analogii indukčnosti obvodu s elektrickou kapacitou osamoceného vodiče, která také závisí na pouze na tvaru vodiče, jeho rozměrech a dielektrické konstantě média.

Zjistíme, že aplikujeme Faradayův zákon na fenomén samoindukce, že emf. samoindukce se rovná

Pokud obvod neprojde deformací a magnetická permeabilita média zůstane nezměněna (později se ukáže, že poslední podmínka není vždy splněna), pak L = konst a

kde znaménko mínus, určené Lenzovým pravidlem, to naznačuje přítomnost indukčnosti v obvodu zpomaluje změnu proudu v něm.

Pokud se proud v průběhu času zvyšuje, pak (dI/dt<0) и ξ s >0, tj. samoindukční proud je směrován na způsobený proud vnější zdroj a zpomaluje její nárůst. Pokud proud s časem klesá, pak (dI/dt>0) a ξ s<0 т. е. индукционный ток имеет такое же направление, как и уменьшающийся ток в контуре, и замедляет его уменьшение. Значит, контур, обладая определенной индуктивностью, имеет электрическую инертность, заключающуюся в том, что любое изменение тока уменьшается тем сильнее, чем больше индуктивность контура.

42. Proud při otevírání a zavírání obvodu.

Při jakékoli změně intenzity proudu ve vodivém obvodu nastává e. d.s. samoindukce, v důsledku čehož se v obvodu objevují další proudy, tzv extra proudy samoindukce. Extraproudy samoindukce jsou podle Lenzova pravidla vždy směrovány tak, aby nedocházelo ke změnám proudu v obvodu, to znamená, že jsou směrovány opačně, než je proud vytvářený zdrojem. Když je zdroj proudu vypnutý, další proudy mají stejný směr jako proud zeslabení. V důsledku toho přítomnost indukčnosti v obvodu zpomaluje mizení nebo vytváření proudu v obvodu.

Uvažujme proces vypínání proudu v obvodu obsahujícím zdroj proudu s emf. , odporový odpor R a induktor L. Pod vlivem vnějších e. d.s. obvodem protéká stejnosměrný proud

(zanedbáme vnitřní odpor zdroje proudu).

V okamžiku t=0 vypnout zdroj proudu. Proud v indukčnosti cívky L začne klesat, což povede ke vzniku emf. samoindukce zabraňující podle Lenzova pravidla poklesu proudu. V každém časovém okamžiku je proud v obvodu určen Ohmovým zákonem já= s/R, nebo

Vydělením proměnných ve výrazu (127.1) získáme Integraci této rovnice přes já(z já 0 až já) A t(od 0 do t), najděte ln ( já/já 0) = – Rt/L, nebo

kde t= L/R - konstanta volaná čas relaxace. Z (127.2) vyplývá, že t je doba, za kterou se síla proudu sníží e krát.

V procesu vypínání zdroje proudu tedy síla proudu klesá podle exponenciálního zákona (127.2) a je určena křivkou 1 na Obr. 183. Čím větší je indukčnost obvodu a čím nižší je jeho odpor, tím větší t, a tedy tím pomaleji klesá proud v obvodu při jeho otevření.

Když je okruh uzavřen, kromě externího e. d.s. vzniká e. d.s. samoindukce zabraňující podle Lenzova pravidla zvýšení proudu. Podle Ohmova zákona, popř

Zavedením nové proměnné tuto rovnici transformujeme do tvaru

kde t je doba relaxace.

V okamžiku uzavření ( t=0) aktuální já= 0 a u= – . Proto integrace přes A(od Pro IR-) A t(od 0 do t), najděte ln[( IR- )]/– = -t/t, nebo

kde je ustálený proud (at t®¥).

Při procesu zapínání zdroje proudu je tedy nárůst intenzity proudu v obvodu dán funkcí (127.3) a je určen křivkou 2 na Obr. 183. Proud se zvyšuje od počáteční hodnoty já= 0 a asymptoticky směřuje k hodnotě ustáleného stavu . Rychlost vzestupu proudu je určena stejnou relaxační dobou t=L/R, stejně jako pokles proudu. Ustavení proudu nastává tím rychleji, čím nižší je indukčnost obvodu a tím větší je jeho odpor.

Pojďme odhadnout hodnotu emf. samoindukce, ke které dochází při okamžitém zvýšení odporu stejnosměrného obvodu z R 0 až R. Předpokládejme, že obvod otevřeme, když v něm protéká ustálený proud. Při otevření obvodu se proud mění podle vzorce (127.2). Dosazením výrazu pro já 0 a t, dostaneme

E.m.f. samoindukce

tedy s výrazným zvýšením odporu obvodu (R/R 0 >>1), s vysokou indukčností, emf. samoindukce může být mnohonásobně vyšší než emf. zdroj proudu zahrnutý v obvodu. Je tedy nutné vzít v úvahu, že obvod obsahující indukčnost nemůže být náhle otevřen, protože to (výskyt významného samoindukčního emf) může vést k porušení izolace a selhání měřící nástroje. Pokud je do obvodu postupně zaváděn odpor, pak emf. samoindukce nedosáhne velkých hodnot.

43. Fenomén vzájemné indukce. Transformátor.

Uvažujme dva pevné obrysy (1 a 2), které jsou umístěny docela blízko u sebe (obr. 1). Protéká-li v obvodu 1 proud I 1, pak magnetický tok, který tímto proudem vzniká (pole vytvářející tento tok je na obrázku znázorněno plnými čarami), je přímo úměrný I 1 . Označme Ф 21 část proudu, která proniká okruhem 2. Potom

kde L 21 je koeficient proporcionality.

Obr. 1

Pokud proud I 1 změní svou hodnotu, pak se v obvodu 2 indukuje emf. ξ i2, která se podle Faradayova zákona bude rovnat rychlosti změny magnetického toku Ф 21, která je vytvářena proudem v prvním obvodu a proniká druhým, a znaménko opačné:

Podobně, když proudem I 2 teče obvodem 2, magnetický tok (jeho pole je na obr. 1 znázorněno čárkami) proniká do prvního obvodu. Pokud je Ф 12 součástí tohoto toku, který proniká okruhem 1, pak

Pokud proud I2 změní svou hodnotu, pak se v obvodu 1 indukuje emf. ξ i1, který je roven a opačné znaménko rychlosti změny magnetického toku Ф 12, který vzniká proudem ve druhém obvodu a proniká prvním:

Fenomén výskytu emf v jednom z obvodů při změně síly proudu v druhém se nazývá vzájemná indukce . Jsou volány koeficienty úměrnosti L 21 a L 12 vzájemná indukčnost obvodů. Výpočty, které jsou potvrzeny zkušenostmi, ukazují, že L 21 a L 12 jsou si navzájem rovny, tzn.

Koeficienty úměrnosti L 12 a L 21 závisí na velikosti, geometrickém tvaru, vzájemné poloze obvodů a magnetické permeabilitě prostředí obklopujícího obvody. Jednotka vzájemné indukčnosti je stejná jako u indukčnosti henry (H).

Nalezneme vzájemnou indukčnost dvou cívek, které jsou navinuty na společném toroidním jádru. Tento případ má velký praktický význam (obr. 2). Magnetická indukce pole, které vytváří první cívka s počtem závitů N 1, proudem I 1 a magnetickou permeabilitou μ jádra, B = μμ 0 (N 1 I 1 / l) Kde l- délka jádra podél střední čáry. Magnetický tok jedním závitem druhé cívky Ф 2 = BS = μμ 0 (N 1 I 1 / l)S

To znamená, že celkový magnetický tok (propojení toku) sekundárním vinutím, které obsahuje N 2 závity,

Tok Ψ je tvořen proudem I 1, proto pomocí (1) zjistíme

Pokud spočítáme magnetický tok, který vytváří cívka 2 přes cívku 1, pak pro L 12 dostaneme výraz podle vzorce (3). To znamená, že vzájemná indukčnost dvou cívek, které jsou navinuty na společném toroidním jádru,

Transformátor(z lat. transformo- transformace) je statické elektromagnetické zařízení, které má dvě nebo více indukčně vázaných vinutí na jakémkoli magnetickém obvodu a je navrženo tak, aby prostřednictvím elektromagnetické indukce převádělo jeden nebo více systémů střídavého proudu (napětí) na jeden nebo více jiných systémů střídavého proudu (napětí) beze změny frekvenční střídavý systém (napětí)

Faradayův zákon

Viz také: Elektromagnetická indukce

Emf vytvořený v sekundárním vinutí lze vypočítat pomocí Faradayova zákona, který říká, že:

U 2- napětí na sekundárním vinutí,

N 2- počet závitů v sekundárním vinutí,

Φ - celkový magnetický tok jedním otočením vinutí. Pokud jsou závity vinutí umístěny kolmo k siločarám magnetického pole, bude tok úměrný magnetickému poli B a oblastech S kterým prochází.

EMF vytvořené v primárním vinutí je, v tomto pořadí:

U 1- okamžitá hodnota napětí na koncích primárního vinutí,

N 1- počet závitů primárního vinutí.

Dělení rovnice U 2 na U 1, dostaneme vztah:

44. Energie magnetického pole, její hustota.

Vodič, kterým protéká elektrický proud, je vždy obklopen magnetickým polem a magnetické pole mizí a objevuje se spolu se zánikem a vznikem proudu. Magnetické pole je stejně jako elektrické pole nositelem energie. Je logické předpokládat, že energie magnetického pole se shoduje s prací vynaloženou proudem na vytvoření tohoto pole.

Uvažujme obvod s indukčností L, kterým protéká proud I. Magnetický tok Ф=LI je svázán s tímto obvodem, protože indukčnost obvodu je konstantní, pak se při změně proudu o dI změní magnetický tok o dФ=LdI. Ale aby se magnetický tok změnil o hodnotu dФ, musí být vykonána práce dA=IdФ=LIdI. Potom je práce na vytvoření magnetického toku Ф rovna

To znamená, že energie magnetického pole, která je spojena s obvodem,

Energii magnetického pole lze považovat za funkci veličin, které charakterizují toto pole v okolním prostoru. Chcete-li to provést, zvažte speciální případ - rovnoměrné magnetické pole uvnitř dlouhého solenoidu. Dosazením vzorce indukčnosti solenoidu do vzorce (1) zjistíme

Protože I=B l/(μ 0 μN) a B=μ 0 μH, tedy

(2)

kde S l= V - objem elektromagnetu.

Magnetické pole uvnitř solenoidu je rovnoměrné a koncentrováno uvnitř něj, proto je energie (2) obsažena v objemu solenoidu a má s ním rovnoměrné rozložení s konstantní objemová hmotnost

Vzorec (3) pro objemovou hustotu energie magnetického pole má tvar podobný výrazu pro objemovou hustotu energie elektrostatického pole s tím rozdílem, že elektrické veličiny jsou nahrazeny magnetickými. Vzorec (3) byl odvozen pro homogenní pole, ale platí i pro nehomogenní pole. Vzorec (3) je platný pouze pro prostředí, pro která lineární závislost B od H, tzn. platí pouze pro paramagnetické a diamagnetické materiály.

45. Magnetické pole v hmotě. Magnetizace. Magnetická permeabilita. Síla magnetického pole, její souvislost s magnetickou indukcí.