Pavadinimas ir matavimo vienetai

SI sistemoje induktyvumas matuojamas Henry, sutrumpintai Hn, CGS sistemoje - centimetrais (1 H \u003d 10 9 cm). Grandinės induktyvumas yra vienas henris, jei, srovei pasikeitus vienu amperu per sekundę, grandinės gnybtuose atsiras vieno volto įtampa. Tikra, o ne superlaidi grandinė turi ominę varžą R, todėl joje atsiras papildoma įtampa U = I * R, kur I yra srovės, tekančios per grandinę tam tikru laiko momentu, stiprumas.

Induktyvumui žymėti naudojamas simbolis buvo paimtas Emilio Khristianovičiaus Lenzo (Heinrichas Friedrichas Emilis Lenzas) garbei. šaltinis nenurodytas 1017 dienų] . Induktyvumo vienetas pavadintas Josepho Henry vardu. Patį terminą induktyvumas pasiūlė Oliveris Heaviside'as 1886 m. vasario mėn. šaltinis nenurodytas 1017 dienų] .

Elektros srovė, tekanti uždaroje grandinėje, sukuria aplink save magnetinį lauką, kurio indukcija pagal Biot-Savarto-Laplaso dėsnį yra proporcinga srovei. Todėl magnetinis srautas, prijungtas prie grandinės Ф, yra tiesiogiai proporcingas srovei I grandinėje:

kur vadinamas proporcingumo koeficientas L kilpos induktyvumas.

Kai grandinėje pasikeičia srovės stiprumas, pasikeis ir su ja prijungtas magnetinis srautas; tai reiškia, kad grandinėje bus sukeltas emf. EMF atsiradimas. vadinama indukcija laidžioje grandinėje, kai joje pasikeičia srovės stiprumas saviindukcija.

Iš išraiškos (1) nustatomas induktyvumo vienetas Henris(H): 1 H - grandinės, kurios saviindukcijos magnetinis srautas esant 1 A srovei yra 1 Wb, induktyvumas: 1 Hn \u003d 1 Wb / s \u003d 1 V

Apskaičiuokime be galo ilgo solenoido induktyvumą. Bendras magnetinis srautas per solenoidą (srauto jungtis) yra μ 0 μ (N 2 I/ l)S. Pakeitę į (1), randame

y., solenoido induktyvumas priklauso nuo ilgio l solenoidą, jo apsisukimų skaičių N, jo plotą S ir medžiagos, iš kurios pagaminta solenoido šerdis, magnetinį pralaidumą μ.

Įrodyta, kad grandinės induktyvumas priklauso nuo bendras atvejis tik nuo grandinės geometrinės formos, jos matmenų ir terpės, kurioje ji yra, magnetinio pralaidumo, ir galima nubrėžti grandinės induktyvumo analogą su atskiro laidininko elektrine talpa, kuri taip pat priklauso tik nuo laidininko formos, jo matmenų ir terpės dielektrinės konstantos.

Raskime, taikydami Faradėjaus dėsnį saviindukcijos reiškiniui, kad emf. saviindukcija yra lygi

Jei kontūras nesideformuoja ir terpės magnetinis laidumas išlieka nepakitęs (toliau bus parodyta, kad pastaroji sąlyga ne visada tenkinama), tai L = const ir

kur minuso ženklas, nustatytas pagal Lenco taisyklę, sako tai dėl induktyvumo grandinėje sulėtėja srovės pokytis joje.

Jei srovė didėja laikui bėgant, tada (dI/dt<0) и ξ s >0 ty saviindukcijos srovė nukreipta į srovę dėl išorinis šaltinis, ir sulėtina jo augimą. Jei srovė mažėja laikui bėgant, tada (dI/dt>0) ir 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. Srovė atidarant ir uždarant grandinę.

Pasikeitus srovės stiprumui laidžioje grandinėje, e. d.s. saviindukcija, dėl kurios grandinėje atsiranda papildomos srovės, vadinamos papildomos saviindukcijos srovės. Saviindukcijos papildomos srovės, pagal Lenco taisyklę, visada nukreipiamos taip, kad būtų išvengta srovės pokyčių grandinėje, tai yra, jos nukreipiamos priešingai nei šaltinio sukuriama srovė. Kai srovės šaltinis yra išjungtas, papildomos srovės turi tokią pačią kryptį kaip ir silpnėjanti srovė. Todėl, esant induktyvumui grandinėje, sulėtėja srovės išnykimas arba susiformavimas grandinėje.

Apsvarstykite srovės išjungimo procesą grandinėje, kurioje yra srovės šaltinis su emf. , rezistoriaus varža R ir induktorių L. Veikiant išorinei e. d.s. grandinėje teka nuolatinė srovė

(neatsižvelgiame į vidinę srovės šaltinio varžą).

Laiko momentu t=0 išjungti dabartinį šaltinį. Srovė induktoriuje L pradės mažėti, o tai lems emf atsiradimą. saviindukcija, neleidžianti, pagal Lenco taisyklę, sumažinti srovę. Kiekvienu laiko momentu srovė grandinėje nustatoma pagal Ohmo dėsnį aš= s/R, arba

Padalijus kintamuosius išraiškoje (127.1), gauname šios lygties integravimą per aš(nuo aš 0 iki aš) Ir t(nuo 0 iki t), randame ln ( aš/aš 0) = -RT/L, arba

kur t = L/R- nuolat vadinamas atsipalaidavimo laikas. Iš (127.2) išplaukia, kad t yra laikas, per kurį srovės stiprumas sumažėja e kartų.

Taigi, išjungiant srovės šaltinį, srovės stiprumas mažėja pagal eksponentinį dėsnį (127.2) ir nustatomas pagal kreivę 1 pav. 183. Kuo didesnė grandinės induktyvumas ir mažesnė jos varža, tuo didesnė t, taigi, lėčiau srovė grandinėje mažėja ją atidarius.

Kai grandinė uždaryta, be išorinės e. d.s. e atsiranda. d.s. saviindukcija, kuri pagal Lenco taisyklę neleidžia didėti srovei. Omo dėsnis, arba

Įvesdami naują kintamąjį, šią lygtį transformuojame į formą

kur t yra atsipalaidavimo laikas.

Uždarymo momentu ( t=0) srovė aš= 0 ir u= -. Todėl integruojant per Ir(iš į IR –) Ir t(nuo 0 iki t), rasti ln[( IR – )]/– = -t/t, arba

kur yra pastovi srovė (at t®¥).

Taigi, srovės šaltinio įjungimo procese srovės stiprumo padidėjimas grandinėje pateikiamas funkcija (127.3) ir nustatomas pagal 2 kreivę Fig. 183. Srovės stipris didėja nuo pradinės reikšmės aš = 0 ir asimptotiškai linksta į pastovią vertę . Dabartinis kilimo greitis nustatomas pagal tą patį atsipalaidavimo laiką t = L/R, kuris yra srovės sumažėjimas. Srovė nustatoma tuo greičiau, tuo mažesnė grandinės induktyvumas ir didesnė jos varža.

Apskaičiuokime emf vertę. saviindukcija, atsirandanti dėl momentinio nuolatinės srovės grandinės varžos padidėjimo nuo R 0 iki R. Tarkime, atidarome grandinę, kai joje teka pastovi srovė. Kai grandinė atidaroma, srovė keičiasi pagal (127.2) formulę. Į jį pakeičiant posakį už aš 0 ir t, mes gauname

emf saviindukcija

y., žymiai padidėjus grandinės varžai (R/R 0 >>1), kurios induktyvumas yra didelis, e.m.f. saviindukcija gali daug kartų viršyti emf. srovės šaltinis, įtrauktas į grandinę. Taigi reikia atsižvelgti į tai, kad grandinė, kurioje yra induktyvumas, negali būti staigiai atidaryta, nes tai (reikšmingų saviindukcijos emfų atsiradimas) gali sukelti izoliacijos gedimą ir gedimą. matavimo prietaisai. Jei pasipriešinimas į grandinę įvedamas palaipsniui, tada emf. saviindukcija nepasieks didelių verčių.

43. Abipusės indukcijos reiškinys. Transformatorius.

Apsvarstykite dvi fiksuotas grandines (1 ir 2), kurios yra gana arti viena kitos (1 pav.). Jei srovė I 1 teka 1 grandinėje, tada šios srovės sukuriamas magnetinis srautas (laukas, sukuriantis šį srautą, paveiksle parodytas ištisinėmis linijomis) yra tiesiogiai proporcingas I 1. Ф 21 pažymėkime srauto skverbimosi kontūro dalį 2. Tada

kur L 21 – proporcingumo koeficientas.

1 pav

Jei srovė I 1 keičia savo vertę, tada emf indukuojamas 2 grandinėje. ξ i2, kuris pagal Faradėjaus dėsnį bus lygus ir priešingas magnetinio srauto Ф 21, kurį sukuria srovė pirmoje grandinėje ir prasiskverbia į antrąją, kitimo greičio ženklas:

Panašiai, kai srovė I 2 teka 2 grandinėje, magnetinis srautas (jo laukas parodytas 1 pav. su brūkšneliais) prasiskverbia į pirmąją grandinę. Jei F 12 yra šio srauto, prasiskverbiančio į 1 grandinę, dalis, tada

Jei srovė I 2 keičia savo vertę, tada emf indukuojamas 1 grandinėje. ξ i1, kuris yra lygus ir priešingas magnetinio srauto Ф 12, kurį sukuria srovė antroje grandinėje ir prasiskverbia į pirmąją, kitimo greičio ženklas:

Emf atsiradimo reiškinys. vienoje iš grandinių, kai kitoje keičiasi srovės stiprumas, vadinamas abipusė indukcija . Vadinami proporcingumo koeficientai L 21 ir L 12 grandinių tarpusavio induktyvumas. Skaičiavimai, kuriuos patvirtina patirtis, rodo, kad L 21 ir L 12 yra lygūs vienas kitam, t.y.

Proporcingumo koeficientai L 12 ir L 21 priklauso nuo kontūrų matmenų, geometrinės formos, santykinės padėties ir nuo kontūrus supančios terpės magnetinio pralaidumo. Abipusio induktyvumo vienetas yra toks pat kaip ir induktyvumo – henris (H).

Raskite dviejų ritių, suvyniotų ant bendros toroidinės šerdies, tarpusavio induktyvumą. Šis atvejis turi didelę praktinę reikšmę (2 pav.). Lauko magnetinė indukcija, kurią sukuria pirmoji ritė, kurios apsisukimų skaičius N 1, srovė I 1 ir šerdies magnetinis pralaidumas μ, B = μμ 0 (N 1 I 1 / l) Kur l- šerdies ilgis išilgai vidurinės linijos. Magnetinis srautas per vieną antrosios ritės apsisukimą Ф 2 = BS = μμ 0 (N 1 I 1 / l)S

Tai reiškia, kad bendras magnetinis srautas (srauto jungtis) per antrinę apviją, kurioje yra N 2 apsisukimų,

Srauto Ψ sukuria srovė I 1 , todėl naudodamiesi (1) randame

Jei apskaičiuosime magnetinį srautą, kurį sukuria ritė 2 per ritė 1, tada L 12 gauname išraišką pagal (3) formulę. Tai reiškia, kad dviejų ritių, apvyniotų ant bendros toroidinės šerdies, abipusis induktyvumas,

Transformatorius(iš lat. transformo- konvertuoti) yra statinis elektromagnetinis įtaisas, turintis dvi ar daugiau induktyviai sujungtų apvijų bet kurioje magnetinėje grandinėje ir skirtas vienai ar kelioms sistemoms (įtampai) konvertuoti naudojant elektromagnetinę indukciją. kintamoji srovėį vieną ar daugiau kitų kintamosios srovės sistemų (įtampos), nekeičiant kintamosios srovės sistemos dažnio (įtampos)

Faradėjaus dėsnis

Taip pat žiūrėkite: Elektromagnetinė indukcija

Antrinėje apvijoje susidaręs EML gali būti apskaičiuojamas pagal Faradėjaus dėsnį, kuris teigia, kad:

U 2- antrinės apvijos įtampa,

N 2- antrinės apvijos apsisukimų skaičius,

Φ - bendras magnetinis srautas per vieną apvijos apsisukimą. Jei apvijos posūkiai statmeni linijoms magnetinis laukas, tada srautas bus proporcingas magnetiniam laukui B ir kvadratas S per kurią praeina.

Atitinkamai pirminėje apvijoje sukuriamas EMF:

U 1- momentinė įtampos vertė pirminės apvijos galuose,

N 1 yra pirminės apvijos apsisukimų skaičius.

Lygties dalijimas U 2įjungta U 1, gauname santykį:

44. Magnetinio lauko energija, jo tankis.

Laidininkas, kuriuo teka elektros srovė, visada yra apsuptas magnetinio lauko, o magnetinis laukas išnyksta ir atsiranda kartu su srovės išnykimu ir atsiradimu. Magnetinis laukas, kaip ir elektrinis laukas, yra energijos nešėjas. Logiška manyti, kad magnetinio lauko energija sutampa su darbu, kurį srovė atlieka šiam laukui sukurti.

Panagrinėkime grandinę su induktyvumu L, kuria teka srovė I. Prie šios grandinės prijungtas magnetinis srautas Ф=LI, kadangi grandinės induktyvumas nekinta, tai srovei pasikeitus dI, magnetinis srautas pakinta dФ=LdI. Bet norint pakeisti magnetinį srautą reikšme dФ, reikia atlikti darbą dА=IdФ=LIdI. Tada darbas sukurti magnetinį srautą Ф yra lygus

Tai reiškia, kad magnetinio lauko energija, kuri yra susijusi su grandine,

Magnetinio lauko energija gali būti laikoma dydžių, apibūdinančių šį lauką supančioje erdvėje, funkcija. Norėdami tai padaryti, apsvarstykite ypatingą atvejį - vienodą magnetinį lauką ilgo solenoido viduje. Solenoido induktyvumo formulę pakeitę formule (1), randame

Kadangi aš = B l/(μ 0 μN) ir B \u003d μ 0 μH, tada

(2)

kur yra l= V yra solenoido tūris.

Magnetinis laukas solenoido viduje yra vienalytis ir koncentruotas jo viduje, todėl energija (2) yra solenoido tūryje ir su juo pasiskirsto tolygiai su konstanta. tūrinis tankis

Magnetinio lauko tūrinio energijos tankio (3) formulė yra panaši į elektrostatinio lauko tūrinio energijos tankio išraišką, su skirtumu, kad elektriniai dydžiai joje pakeičiami magnetiniais. Formulė (3) buvo gauta vienalyčiam laukui, tačiau ji tinka ir nehomogeniškiems laukams. Formulė (3) galioja tik terpėms, kurioms tiesinė priklausomybė B iš H, t.y. tai taikoma tik para- ir diamagnetams.

45. Magnetinis laukas medžiagoje. Įmagnetinimas. Magnetinis pralaidumas. Magnetinio lauko stiprumas, jo ryšys su magnetine indukcija.

Magnetinis srautas, magnetinės indukcijos srautas, magnetinės indukcijos vektoriaus B srautas Ф per bet kurį paviršių. M. p. dФ per nedidelį plotą dS, kuriame vektorius B gali būti laikomas nepakitusiu ...

Magnetinis pralaidumas – fizikinis dydis, apibūdinantis ryšį tarp medžiagos magnetinės indukcijos B ir magnetinio lauko H. Jis žymimas m, izotropinėms medžiagoms m \u003d B / N (CGS vienetų sistemoje) arba m ...

Tarptautinė vienetų sistema (Systeme International d "Unitees"), fizinių dydžių vienetų sistema, priimta 11-ojoje Generalinėje svorių ir matų konferencijoje (1960). Sistemos santrumpa yra SI ...

Henris, induktyvumo ir abipusės induktyvumo vienetas tarptautinėje vienetų sistemoje ir ISSA vienetų sistemoje. Pavadintas amerikiečių mokslininko J. Henry vardu. Sutrumpintas pavadinimas: Rusų gn ...

CGS vienetų sistema, fizikinių dydžių vienetų sistema, kurioje priimami trys pagrindiniai vienetai: ilgis – centimetras, masė – gramas ir laikas – sekundė. Sistema su pagrindiniais ilgio, masės ir…

Saviindukcija, indukcijos emf atsiradimas laidžioje grandinėje, kai joje keičiasi srovės stiprumas; ypatingas elektromagnetinės indukcijos atvejis. Kai grandinėje pasikeičia srovė, keičiasi magnetinės indukcijos srautas ...

Induktyvumo ritė, izoliuotas laidininkas, susuktas į spiralę, turintis reikšmingą induktyvumą, santykinai mažą talpą ir mažą aktyvus pasipriešinimas. I. to. susideda iš vieno branduolio ...

Feromagnetai, medžiagos (dažniausiai kietos kristalinės būsenos), kuriose, esant žemesnei nei tam tikra temperatūrai (Curie taškas Q), feromagnetinė atomų magnetinių momentų tvarka arba ...

Magnetinė konstanta, proporcingumo koeficientas m0, kuris atsiranda daugelyje magnetizmo formulių, kai rašoma racionalizuota forma (Tarptautinėje vienetų sistemoje). Taigi, magnetinio lauko indukcija B ...

Induktyvumas (iš lot. inductio – nukreipimas, motyvacija), fizinis dydis, apibūdinantis elektros grandinės magnetines savybes. Srovė, tekanti laidžioje grandinėje, sukuria magnetinį lauką supančioje erdvėje, o į grandinę prasiskverbiantis (su ja susietas) magnetinis srautas Ф yra tiesiogiai proporcingas srovės stiprumui. aš:

Proporcingumo koeficientas L vadinamas I. arba grandinės saviindukcijos koeficientu. I. priklauso nuo kontūro dydžio ir formos, taip pat nuo magnetinio pralaidumo aplinką. Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) I. matuojamas Henry, CGS vienetų sistemoje (Gausas) I. turi ilgio matmenį, todėl vienetas I. vadinamas centimetru (1). Ponas = 109cm).

Per I. išreiškiamas savaiminės indukcijos grandinėje emf, atsirandantis, kai joje pasikeičia srovė:

(D aš- srovės pokytis laikui bėgant D t). Esant tam tikram srovės stiprumui, I. nustato energiją W magnetinio lauko srovė:

Kuo didesnis I., tuo didesnė magnetinė energija, sukaupta erdvėje aplink grandinę su srove. Jei pateiksime analogiją tarp elektrinių ir mechaninių reiškinių, tada magnetinę energiją reikėtų palyginti su kūno kinetine energija T = mv 2/2 (kur m- kūno masė, v- jo judėjimo greitis), tuo tarpu I. atliks masės, o srovė – greičio vaidmenį. Taigi I. nustato srovės inercines savybes.

Praktiškai grandinės atkarpos su reikšminga I. atliekamos ritės induktyvumo forma. Dėl padidinimo L naudojamos ritės su geležinėmis šerdimis, tačiau šiuo atveju dėl feromagnetų magnetinio pralaidumo m priklausomybės nuo lauko stiprumo ir atitinkamai nuo srovės stiprumo I. tampa priklausomas nuo aš. I. ilgas solenoidas N ritės, turinčios skerspjūvio plotą S ir ilgis l, terpėje su magnetine skvarba m yra (SI vienetais): L=mm0 N 2S/l, kur m0 yra magnetinė konstanta arba vakuumo magnetinis pralaidumas.

Lit.: Kalašnikovas S. G., Elektra, M., 1970 (Bendrasis fizikos kursas, t. 2), sk. 9.

G. Ya. Myakishev.

Ilgis ir atstumas Masė Birių produktų ir maisto produktų tūrio matai Plotas Tūris ir matavimo vienetai kulinariniuose receptuose Temperatūra Slėgis, mechaninis įtempis, Youngo modulis Energija ir darbas Galia Jėga Laikas Tiesinis greitis Plokščias kampas Šiluminis efektyvumas ir kuro efektyvumas Skaičiai Informacijos kiekio matavimo vienetai Valiutų kursai Moteriškų drabužių ir avalynės dydžiai Vyriškų drabužių ir avalynės dydžiai Kampinis greitis ir sukimosi dažnis Pagreitis Kampinis pagreitis Tankis Savitasis tūris Inercijos momentas Jėgos momentas Sukimo momentas Savitasis šilumingumas (pagal masę) Energijos tankis ir kuro savitasis šilumingumas (pagal tūrį) Temperatūros skirtumas Šiluminio plėtimosi koeficientas Šiluminė varža Savitasis šilumos laidumas Savitoji šilumos talpa Energijos ekspozicija, šilumos perdavimo koeficientas Šilumos srauto koeficientas Šilumos srautas tūrio srautas Masės srautas Molinis srautas Masės srauto tankis Molinė koncentracija Masės koncentracija tirpale Dinaminė (absoliutinė) klampumas Kinematinė klampumas Paviršiaus įtempis Garų pralaidumas Garų pralaidumas, garų perdavimo greitis Garso lygis Mikrofono jautrumas Garso slėgio lygis (SPL) Ryškumas Šviesos intensyvumas Apšvietimas Galia Skiriamoji geba kompiuterinėje grafikoje. Linijinis krūvio tankis Paviršiaus krūvio tankis Tūrinis įkrovos tankis Elektros srovė Linijinis srovės tankis Paviršiaus srovės tankis Elektrinio lauko stipris Elektrostatinis potencialas ir įtampa Elektrinė varža Elektrinė varža Elektros laidumas Elektros laidumas Elektrinė talpa Induktyvumas Amerikietiškos vielos matuoklis Lygiai dBm (dBm arba dBmtdBVdB), t.t. stiprumas Magnetinis jonizuojantis srautas Magnetinė indukcija Jonizuojančiosios spinduliuotės sugertosios dozės galia Radioaktyvumas. Radioaktyvusis skilimas Radiacija. Ekspozicijos dozė Radiacija. Sugertoji dozė Dešimtainiai priešdėliai Duomenų perdavimas Tipografija ir vaizdo apdorojimas Medienos tūrio vienetai Molinės masės skaičiavimas Periodinė D. I. Mendelejevo cheminių elementų sistema

1 mikrohenris [µH] = 1E-06 Henris [H]

Pradinė vertė

Konvertuota vertė

henry exagenry petagenry terahenry gigahenry megahenry kilohenry hectogenry decahenry centihenry milihenris mikrohenris nanohenry pikogenry femtogenry attogenry weber/amp abhenry CGSM induktyvumo vienetas stathenry CGSE induktyvumo vienetas

Teminis straipsnis

Daugiau apie induktyvumą

Įvadas

Jei kas nors sugalvotų atlikti Žemės gyventojų apklausą tema „Ką žinai apie induktyvumą?“, tuomet didžioji dauguma respondentų tiesiog gūžtelėtų pečiais. Bet tai antras pagal skaičių techninis elementas po tranzistorių, kuriuo remiasi šiuolaikinė civilizacija! Detektyvų įsimylėjėliai, prisiminę, kad jaunystėje skaitė jaudinančias sero Arthuro Conano Doyle'o istorijas apie garsaus detektyvo Šerloko Holmso nuotykius, su įvairaus laipsnio tikrumas kažką sumurma apie metodą, kurį naudojo minėtas detektyvas. Kartu implikuojant dedukcijos metodą, kuris kartu su indukcijos metodu yra pagrindinis pažinimo metodas šiuolaikinėje Vakarų filosofijoje.

Taikant indukcijos metodą, vyksta atskirų faktų, principų tyrimas ir gautais rezultatais pagrįstų bendrųjų teorinių sampratų formavimas (nuo konkretaus iki bendro). Dedukcinis metodas, priešingai, apima tyrimą Bendri principai, dėsniai, kai teorijos nuostatos skirstomos į atskirus reiškinius.

Pažymėtina, kad indukcija šio metodo prasme neturi tiesioginio ryšio su induktyvumu, jie tiesiog turi bendrą lotynišką šaknį. indukcija– orientavimas, motyvacija – ir žymi visiškai skirtingas sąvokas.

Tik nedidelė dalis respondentų iš tiksliųjų mokslų nešėjų – profesionalių fizikų, elektros inžinierių, radijo inžinierių ir šių sričių studentų – galės aiškiai atsakyti į šį klausimą, o kai kurie iš jų pasiruošę perskaityti visą paskaitą šia tema keliaudami.

Induktyvumo apibrėžimas

Fizikoje induktyvumas arba savaiminės indukcijos koeficientas apibrėžiamas kaip proporcingumo koeficientas L tarp magnetinio srauto Ф aplink srovę nešantį laidininką ir jį generuojančios srovės I, arba, griežtesne formuluote, tai proporcingumo koeficientas tarp elektros srovės, tekančios bet kurioje uždaroje grandinėje, ir šios srovės sukuriamo magnetinio srauto:

Ф = L∙I

L = F/I

Norint suprasti fizinį induktoriaus vaidmenį elektros grandinėse, galima panaudoti jame sukauptos energijos, tekant I srovę, formulės analogiją su kūno mechaninės kinetinės energijos formule.

Esant tam tikrai srovei I, induktyvumas L lemia šios srovės I sukurto magnetinio lauko W energiją:

Panašiai kūno mechaninę kinetinę energiją lemia kūno masė m ir greitis V:

Tai yra, induktyvumas, kaip ir masė, neleidžia akimirksniu padidėti magnetinio lauko energijai, kaip ir masė neleidžia to padaryti naudojant kūno kinetinę energiją.

Ištirkime srovės elgseną induktyvumui:

Dėl induktyvumo inercijos traukiami įėjimo įtampos frontai. Tokia automatikos ir radijo inžinerijos grandinė vadinama integravimo grandine ir naudojama matematinei integracijos operacijai atlikti.

Ištirkime induktoriaus įtampą:

Įtampos padavimo ir pašalinimo momentais dėl savaiminės indukcijos EMF, būdingo induktyvumo ritėms, atsiranda įtampos šuolių. Tokia automatikos ir radijo inžinerijos grandinė vadinama diferencijuojamąja grandine ir naudojama automatizuojant greito pobūdžio procesus kontroliuojamame objekte koreguoti.

Vienetai

SI sistemoje induktyvumas matuojamas henriais, sutrumpintai H. Grandinės su srove induktyvumas yra vienas henris, jei, srovei pasikeitus vienu amperu per sekundę, grandinės gnybtuose atsiras vieno volto įtampa.

CGS sistemos variantuose - CGSM sistemoje ir Gauso sistemoje induktyvumas matuojamas centimetrais (1 H \u003d 10⁹ cm; 1 cm \u003d 1 nH); centimetrams pavadinimas abhenry taip pat naudojamas kaip induktyvumo vienetas. CGSE sistemoje induktyvumo vienetas paliekamas be pavadinimo arba kartais vadinamas statenry (1 statenry ≈ 8,987552 10⁻¹¹ henry, konversijos koeficientas yra skaitiniu būdu lygus 10⁻⁹ šviesos greičio kvadrato, išreikšto cm/s).

Istorinė nuoroda

Simbolis L, naudojamas induktyvumui, buvo priimtas Emilio Christianovičiaus Lenzo (Heinrichas Friedrichas Emilis Lenzas), kuris yra žinomas dėl savo indėlio į elektromagnetizmo tyrimus ir išvedė Lenco taisyklę apie indukuotos srovės savybes, garbei. Induktyvumo vienetas pavadintas Josepho Henry, atradusio saviindukciją, vardu. Pats terminas induktyvumas buvo įvestas Oliverio Heaviside'o 1886 m. vasario mėn.

Iš mokslininkų, dalyvavusių tiriant induktyvumo savybes ir kuriant įvairius jo pritaikymus, būtina paminėti serą Henry Cavendishą, atlikusį eksperimentus su elektra; Michaelas Faradėjus, atradęs elektromagnetinę indukciją; Nikola Tesla, kuris yra žinomas dėl savo darbo su elektros perdavimo sistemomis; André-Marie Ampere'as, kuris laikomas elektromagnetizmo teorijos atradėju; Gustavas Robertas Kirchhoffas, kuris tyrinėjo elektros grandinės; Jamesas Clarkas Maxwellas, tyrinėjęs elektromagnetinius laukus ir konkrečius jų pavyzdžius: elektrą, magnetizmą ir optiką; Henry Rudolph Hertz, kuris tai įrodė elektromagnetines bangas tikrai egzistuoja; Albertas Abraomas Michelsonas ir Robertas Andrewsas Millikenas. Žinoma, visi šie mokslininkai ištyrė ir kitas čia nepaminėtas problemas.

Induktorius

Pagal apibrėžimą, induktorius yra spiralinė, sraigtinė arba sraigtinė ritė iš suvynioto izoliuoto laidininko, turinčio didelę induktyvumą, santykinai mažą talpą ir mažą aktyviąją varžą. Dėl to, kai per ritę teka kintamoji srovė elektros srovė, pastebima jo reikšminga inercija, kurią galima pastebėti aukščiau aprašytame eksperimente. Aukšto dažnio technologijoje induktyvumas gali būti sudarytas iš vieno posūkio arba jo dalies, ribiniu atveju, esant mikrobangų dažniams, induktyvumui sukurti naudojamas laidininko gabalas, kuris turi vadinamąjį paskirstytą induktyvumą (juostines linijas).

Taikymas technologijose

Induktoriai naudojami:

• Trikdžių slopinimui, pulsacijų išlyginimui, energijos kaupimui, kintamosios srovės ribojimui, rezonansinėse (virpesių grandinėse) ir dažnio atrankos grandinėse; magnetinių laukų kūrimas, judesio jutikliai, kredito kortelių skaitytuvuose, taip pat pačiose bekontaktėse kredito kortelėse.
• Induktoriai (kartu su kondensatoriais ir rezistoriais) naudojami įvairioms grandinėms su nuo dažnio priklausomomis savybėmis kurti, ypač filtrams, grandinėms. Atsiliepimas, virpesių grandinės ir kiti. Tokios ritės atitinkamai vadinamos taip: kontūrinė ritė, filtro ritė ir pan.
• Dvi induktyviai sujungtos ritės sudaro transformatorių.
• Induktorius maitinamas impulsinė srovė iš tranzistoriaus rakto, kartais naudojamas kaip šaltinis aukštos įtampos maža galia silpnos srovės grandinėse, kai sukurti atskirą aukštą maitinimo įtampą maitinimo šaltinyje neįmanoma arba ekonomiškai netikslinga. Šiuo atveju ritėje atsiranda aukštos įtampos šuolių dėl savaiminės indukcijos, kuri gali būti naudojama grandinėje.
• Naudojamas trukdžių slopinimui, elektros srovės raibulių išlyginimui, izoliacijai (atjungimui) aukštas dažnis skirtingos grandinės dalys ir energijos kaupimasis šerdies magnetiniame lauke, induktorius vadinamas droseliu.
• Energetikos inžinerijoje (norint apriboti srovę, pvz. trumpas sujungimas Maitinimo linija) induktorius vadinamas reaktoriumi.
• Suvirinimo aparatų srovės ribotuvai gaminami induktoriaus pavidalu, ribojantys suvirinimo lanko srovę ir padarydami ją stabilesnę, taip leisdami gauti tolygesnę ir patvaresnę suvirinimo siūlę.
• Induktoriai taip pat naudojami kaip elektromagnetai - vykdomieji mechanizmai. Cilindrinis induktorius, kurio ilgis yra daug didesnis už skersmenį, vadinamas solenoidu. Be to, solenoidas dažnai vadinamas prietaisu, kuris atlieka mechaninis darbas dėl magnetinio lauko, kai įtraukiama feromagnetinė šerdis.
• Elektromagnetinėse relėse induktoriai vadinami relių apvijomis.
• Šildymo induktorius - specialus induktorius, indukcinio šildymo įrenginių ir virtuvės indukcinių orkaičių darbinis korpusas.

Autorius iš esmės, visuose bet kokio tipo elektros srovės generatoriuose, taip pat elektros varikliuose, jų apvijos yra induktyvumo ritės. Laikydamiesi senovės tradicijos vaizduoti plokščią Žemę, stovinčią ant trijų dramblių ar banginių, šiandien galime pagrįstai teigti, kad gyvybė Žemėje remiasi induktoriumi.

Juk net Žemės magnetinis laukas, saugantis visus sausumos organizmus nuo korpuskulinės kosminės ir saulės spinduliuotės, pagal pagrindinę hipotezę apie jo kilmę yra susijęs su milžiniškų srovių tėkme skystoje metalinėje Žemės šerdyje. Tiesą sakant, ši šerdis yra planetinės skalės induktorius. Skaičiuojama, kad zona, kurioje veikia „magnetinio dinamo“ mechanizmas, yra 0,25-0,3 Žemės spindulio atstumu.

Ryžiai. 7. Magnetinis laukas aplink laidininką su srove. aš- dabartinė, B- magnetinės indukcijos vektorius.

Patirtys

Baigdamas norėčiau pakalbėti apie kai kurias įdomias induktorių savybes, kurias galėtumėte pastebėti patys, turėdami paprasčiausias medžiagas ir turimus įrenginius. Eksperimentams atlikti mums reikia izoliuotos varinės vielos gabalų, ferito strypo ir bet kokio modernaus multimetro su induktyvumo matavimo funkcija. Prisiminkite, kad bet kuris laidininkas su srove aplink save sukuria tokio pobūdžio magnetinį lauką, kaip parodyta 7 paveiksle.

Ant ferito strypo nedideliu žingsneliu (atstumas tarp posūkių) vyniojame keturias dešimtis vielos apsisukimų. Tai bus 1 ritė. Tada apsukame tiek pat apsisukimų vienodu žingsniu, bet atvirkštine vyniojimo kryptimi. Tai bus ritė Nr. 2. Ir tada apsukame 20 posūkių savavališka kryptimi arti. Tai bus 3 ritė. Tada atsargiai nuimkite juos nuo ferito strypo. Tokių induktorių magnetinis laukas atrodo panašiai kaip parodyta Fig. 8.

Induktyvumo ritės daugiausia skirstomos į dvi klases: su magnetine ir nemagnetine šerdimi. 8 paveiksle pavaizduota ritė su nemagnetine šerdimi, oras atlieka nemagnetinės šerdies vaidmenį. Ant pav. 9 rodomi induktorių su magnetine šerdimi, kuri gali būti uždaryta arba atvira, pavyzdžiai.

Daugiausia naudojamos ferito šerdys ir elektrinės plieno plokštės. Šerdys kartais padidina ritių induktyvumą. Skirtingai nuo cilindro formos šerdies, žiedo formos (toroidinės) šerdys leidžia gauti didelė induktyvumas, nes magnetinis srautas juose yra uždaras.

Multimetro, įtraukto į induktyvumo matavimo režimą, galus sujungkime prie ritės Nr.1 ​​galų. Tokios ritės induktyvumas itin mažas, kelių mikrohenrio frakcijų eilės, todėl prietaisas nieko nerodo (10 pav.). Pradėkime įvesti ferito strypą į ritę (11 pav.). Prietaisas rodo apie keliolika mikrohenrų, o ritei pasislinkus į strypo centrą jos induktyvumas padidėja apie tris kartus (12 pav.).

Ritei judant į kitą strypo galą, ritės induktyvumo vertė vėl krenta. Išvada: ritinių induktyvumą galima reguliuoti perkeliant jose esančią šerdį, o didžiausia jos vertė pasiekiama tada, kai ritė yra ant ferito strypo (arba, atvirkščiai, strypo ritėje) centre. Taigi gavome tikrą, nors ir kiek nepatogų, variometrą. Atlikę minėtą eksperimentą su ritė Nr.2 gausime panašius rezultatus, tai yra, apvijos kryptis induktyvumui įtakos neturi.

Ritės Nr.1 ​​arba Nr.2 posūkius ant ferito strypo uždėkime tvirčiau, be tarpų tarp posūkių ir dar kartą išmatuokite induktyvumą. Jis padidėjo (13 pav.).

O ritę ištempus išilgai strypo, jos induktyvumas mažėja (14 pav.). Išvada: keisdami atstumą tarp posūkių, galite reguliuoti induktyvumą, o norint pasiekti maksimalų induktyvumą, reikia apvynioti ritę „pasukti į posūkį“. Induktyvumo reguliavimo metodą ištempiant ar suspaudžiant posūkius dažnai naudoja radijo inžinieriai, derindami savo siųstuvų-imtuvų įrangą iki pageidaujamo dažnio.

Ant ferito strypo sumontuojame ritę Nr.3 ir išmatuojame jos induktyvumą (15 pav.). Posūkių skaičius sumažėjo perpus, o induktyvumas – perpus. Išvada: kuo mažesnis apsisukimų skaičius, tuo mažesnis induktyvumas, be to, nėra tiesinio ryšio tarp induktyvumo ir apsisukimų skaičiaus.

Ar jums sunku išversti matavimo vienetus iš vienos kalbos į kitą? Kolegos pasiruošusios jums padėti. Paskelbkite klausimą TCTerms ir per kelias minutes gausite atsakymą.