Apzīmējums un mērvienības

SI sistēmā induktivitāti mēra henrī, saīsināti Hn, CGS sistēmā - centimetros (1 H \u003d 10 9 cm). Ķēdei ir viena henrija induktivitāte, ja, strāvai mainoties par vienu ampēru sekundē, ķēdes spailēs parādīsies viena volta spriegums. Reālai, nevis supravadošai ķēdei ir omu pretestība R, tāpēc uz tās parādīsies papildu spriegums U = I * R, kur I ir strāvas stiprums, kas plūst caur ķēdi noteiktā laika momentā.

Simbols, ko izmanto, lai apzīmētu induktivitāti, tika ņemts par godu Emīlam Krištianovičam Lencam (Heinrihs Frīdrihs Emils Lencs) [ avots nav norādīts 1017 dienas] . Induktivitātes mērvienība ir nosaukta Džozefa Henrija vārdā. Pati terminu induktivitāte ierosināja Olivers Hevisids 1886. gada februārī [ avots nav norādīts 1017 dienas] .

Elektriskā strāva, kas plūst slēgtā ķēdē, rada ap sevi magnētisko lauku, kura indukcija saskaņā ar Biota-Savarta-Laplasa likumu ir proporcionāla strāvai. Tādējādi magnētiskā plūsma, kas savienota ar ķēdi Ф, ir tieši proporcionāla strāvai I ķēdē:

kur sauc proporcionalitātes koeficientu L cilpas induktivitāte.

Mainoties strāvas stiprumam ķēdē, mainīsies arī ar to savienotā magnētiskā plūsma; tas nozīmē, ka ķēdē tiks ierosināts emf. Emf parādīšanās. sauc par indukciju vadošā ķēdē, kad tajā mainās strāvas stiprums pašindukcija.

No izteiksmes (1) tiek iestatīta induktivitātes mērvienība Henrijs(H): 1 H - ķēdes induktivitāte, kuras pašindukcijas magnētiskā plūsma pie 1 A strāvas ir 1 Wb: 1 Hn \u003d 1 Wb / s \u003d 1 V

Aprēķināsim bezgalīgi gara solenoīda induktivitāti. Kopējā magnētiskā plūsma caur solenoīdu (plūsmas savienojums) ir μ 0 μ (N 2 I/ l)S . Aizstājot ar (1), mēs atrodam

i., solenoīda induktivitāte ir atkarīga no garuma l solenoīds, tā apgriezienu skaits N, tā laukums S un vielas, no kuras izgatavots solenoīda kodols, magnētiskā caurlaidība μ.

Ir pierādīts, ka ķēdes induktivitāte ir atkarīga no vispārējs gadījums tikai uz ķēdes ģeometrisko formu, tās izmēriem un vides, kurā tā atrodas, magnētisko caurlaidību, un ir iespējams uzzīmēt ķēdes induktivitātes analogu ar atsevišķa vadītāja elektrisko kapacitāti, kas arī ir atkarīga tikai uz vadītāja formu, tā izmēriem un vides dielektrisko konstanti.

Atklāsim, piemērojot Faradeja likumu pašindukcijas fenomenam, ka emf. pašindukcija ir vienāda ar

Ja kontūra netiek deformēta un vides magnētiskā caurlaidība paliek nemainīga (tālāk tiks parādīts, ka pēdējais nosacījums ne vienmēr tiek izpildīts), tad L = const un

kur mīnusa zīme, ko nosaka Lenca likums, to saka induktivitātes klātbūtne ķēdē noved pie strāvas izmaiņu palēninājuma tajā.

Ja strāva ar laiku palielinās, tad (dI/dt<0) и ξ s >0 t.i., pašindukcijas strāva ir vērsta pret strāvu sakarā ar ārējais avots, un palēnina tā izaugsmi. Ja strāva ar laiku samazinās, tad (dI/dt>0) un 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. Strāva, atverot un aizverot ķēdi.

Ar jebkādām strāvas stipruma izmaiņām vadošā ķēdē, e. d.s. pašindukcija, kā rezultātā ķēdē parādās papildu strāvas, ko sauc pašindukcijas papildu strāvas. Pašindukcijas ārstraumes saskaņā ar Lenca likumu vienmēr tiek virzītas tā, lai novērstu strāvas izmaiņas ķēdē, tas ir, tās ir vērstas pretēji avota radītajai strāvai. Kad strāvas avots ir izslēgts, papildu strāvām ir tāds pats virziens kā vājināšanas strāvai. Tāpēc induktivitātes klātbūtne ķēdē noved pie strāvas pazušanas vai izveidošanās ķēdē.

Apsveriet strāvas izslēgšanas procesu ķēdē, kurā ir strāvas avots ar emf. , rezistoru pretestība R un induktors L.Ārējo e ietekmē. d.s. ķēdē plūst līdzstrāva

(mēs neņemam vērā strāvas avota iekšējo pretestību).

Laika brīdī t=0 izslēdziet pašreizējo avotu. Strāva induktorā L sāks samazināties, kas novedīs pie emf rašanās. pašindukcija, kas saskaņā ar Lenca likumu novērš strāvas samazināšanos. Katrā laika momentā strāvu ķēdē nosaka Ohma likums es= s/R, vai

Sadalot mainīgos izteiksmē (127.1), iegūstam Integrējot šo vienādojumu es(no es 0 līdz es) Un t(no 0 līdz t), mēs atrodam ln ( es/es 0) = -RT/L, vai

kur t= L/R- pastāvīgi sauc relaksācijas laiks. No (127.2) izriet, ka t ir laiks, kurā strāvas stiprums samazinās par e reizes.

Tādējādi strāvas avota izslēgšanas procesā strāvas stiprums samazinās saskaņā ar eksponenciālo likumu (127.2) un tiek noteikts pēc līknes 1 att. 183. Jo lielāka ķēdes induktivitāte un mazāka tās pretestība, jo lielāka t un līdz ar to, jo lēnāk samazinās strāva ķēdē, to atverot.

Kad ķēde ir slēgta, papildus ārējai e. d.s. e notiek. d.s. pašindukcija, kas saskaņā ar Lenca likumu novērš strāvas palielināšanos. Oma likums, vai

Ieviešot jaunu mainīgo, mēs pārveidojam šo vienādojumu formā

kur t ir relaksācijas laiks.

Slēgšanas brīdī ( t=0) strāva es= 0 un u= -. Tāpēc, integrējot vairāk Un(no uz IR —) Un t(no 0 līdz t), atrast ln[( IR — )]/– = -t/t, vai

kur ir vienmērīgā strāva (pie t®¥).

Tādējādi strāvas avota ieslēgšanas procesā strāvas stipruma pieaugumu ķēdē dod funkcija (127.3) un nosaka 2. līkne attēlā. 183. Strāvas stiprums palielinās no sākotnējās vērtības es = 0 un asimptotiski tiecas uz vienmērīgu vērtību . Pašreizējo pieauguma ātrumu nosaka tas pats relaksācijas laiks t=L/R, kas ir strāvas samazināšanās. Strāva tiek noteikta, jo ātrāk, jo mazāka ir ķēdes induktivitāte un lielāka tās pretestība.

Novērtēsim emf vērtību. pašindukcija, kas rodas no momentānas līdzstrāvas ķēdes pretestības pieauguma no R 0 līdz R. Pieņemsim, ka mēs atveram ķēdi, kad tajā plūst vienmērīga strāva. Atverot ķēdi, strāva mainās saskaņā ar formulu (127.2). Aizstājot tajā izteicienu par es 0 un t, saņemam

emf pašindukcija

i., ar ievērojamu ķēdes pretestības pieaugumu (R/R 0 >>1), kam ir liela induktivitāte, e.m.f. pašindukcija var daudzkārt pārsniegt emf. ķēdē iekļauts strāvas avots. Tādējādi jāņem vērā, ka ķēde, kas satur induktivitāti, nevar tikt pēkšņi atvērta, jo tas (ievērojamu pašindukcijas emf parādīšanās) var izraisīt izolācijas pārrāvumu un atteici. mērinstrumenti. Ja pretestība ķēdē tiek ievadīta pakāpeniski, tad emf. pašindukcija nesasniegs lielas vērtības.

43.Savstarpējās indukcijas fenomens. Transformators.

Apsveriet divas fiksētas ķēdes (1 un 2), kas atrodas diezgan tuvu viena otrai (1. att.). Ja strāva I 1 plūst 1. ķēdē, tad šīs strāvas radītā magnētiskā plūsma (lauks, kas rada šo plūsmu, attēlā parādīts ar nepārtrauktām līnijām) ir tieši proporcionāls I 1. Apzīmēsim ar Ф 21 plūsmas caurejošās ķēdes daļu 2. Tad

kur L 21 - proporcionalitātes koeficients.

1. att

Ja strāva I 1 maina savu vērtību, tad emf tiek inducēts 2. ķēdē. ξ i2, kas saskaņā ar Faradeja likumu būs vienāds un pretējs magnētiskās plūsmas Ф 21 izmaiņu ātruma zīmē, ko rada strāva pirmajā ķēdē un caurstrāvo otro:

Līdzīgi, strāvai I 2 plūstot 2. ķēdē, magnētiskā plūsma (tās lauks ir parādīts 1. attēlā ar domuzīmēm) caurstrāvo pirmo ķēdi. Ja F 12 ir daļa no šīs plūsmas, kas caurstrāvo 1. ķēdi, tad

Ja strāva I 2 maina savu vērtību, tad emf tiek inducēts 1. ķēdē. ξ i1, kas ir vienāds un pretējs magnētiskās plūsmas Ф 12 izmaiņu ātruma zīmē, ko rada strāva otrajā ķēdē un caurstrāvo pirmo:

Emf rašanās fenomens. vienā no ķēdēm, kad mainās strāvas stiprums otrā, tiek izsaukts savstarpēja indukcija . Tiek izsaukti proporcionalitātes koeficienti L 21 un L 12 ķēžu savstarpējā induktivitāte. Aprēķini, kurus apstiprina pieredze, liecina, ka L 21 un L 12 ir vienādi, t.i.

Proporcionalitātes koeficienti L 12 un L 21 ir atkarīgi no kontūru izmēriem, ģeometriskās formas, relatīvā stāvokļa un kontūras ieskaujošās vides magnētiskās caurlaidības. Savstarpējās induktivitātes mērvienība ir tāda pati kā induktivitātei - Henrijs (H).

Atrodiet savstarpējo induktivitāti divām spolēm, kas uztītas uz kopīga toroidālā serdeņa. Šim gadījumam ir liela praktiska nozīme (2. att.). Lauka magnētiskā indukcija, ko rada pirmā spole ar apgriezienu skaitu N 1, strāva I 1 un serdeņa magnētiskā caurlaidība μ, B = μμ 0 (N 1 I 1 / l) Kur l- serdes garums gar viduslīniju. Magnētiskā plūsma caur vienu otrās spoles apgriezienu Ф 2 = BS = μμ 0 (N 1 I 1 / l)S

Tas nozīmē, ka kopējā magnētiskā plūsma (plūsmas saite) caur sekundāro tinumu, kas satur N 2 apgriezienus,

Plūsmu Ψ rada strāva I 1 , tāpēc, izmantojot (1), mēs atrodam

Ja mēs aprēķinām magnētisko plūsmu, ko rada spole 2 līdz spolei 1, tad L 12 mēs iegūstam izteiksmi saskaņā ar formulu (3). Tas nozīmē, ka divu spoļu savstarpējā induktivitāte, kas ir uztīta uz kopīga toroidālā serdeņa,

Transformators(no lat. transformo- pārveidot) ir statiska elektromagnētiska ierīce, kurai ir divi vai vairāki induktīvi savienoti tinumi uz jebkuras magnētiskās ķēdes un kas ir paredzēts vienas vai vairāku sistēmu (spriegumu) pārveidošanai ar elektromagnētiskās indukcijas palīdzību. maiņstrāva vienā vai vairākās citās maiņstrāvas sistēmās (spriegumos), nemainot maiņstrāvas sistēmas frekvenci (spriegumu)

Faradeja likums

Skatīt arī: Elektromagnētiskā indukcija

Sekundārajā tinumā radīto EML var aprēķināt no Faradeja likuma, kas nosaka, ka:

U 2- Spriegums uz sekundārā tinuma,

N 2- apgriezienu skaits sekundārajā tinumā,

Φ - kopējā magnētiskā plūsma caur vienu tinuma apgriezienu. Ja tinuma pagriezieni ir perpendikulāri līnijām magnētiskais lauks, tad plūsma būs proporcionāla magnētiskajam laukam B un kvadrāts S caur kuru tas iziet.

Attiecīgi primārajā tinumā radītais EMF:

U 1- momentānā sprieguma vērtība primārā tinuma galos,

N 1 ir primārā tinuma apgriezienu skaits.

Vienādojuma dalīšana U 2 ieslēgts U 1, mēs iegūstam attiecību:

44. Magnētiskā lauka enerģija, tās blīvums.

Vadītāju, kuram caur to plūst elektriskā strāva, vienmēr ieskauj magnētiskais lauks, un magnētiskais lauks pazūd un parādās līdz ar strāvas pazušanu un parādīšanos. Magnētiskais lauks, tāpat kā elektriskais lauks, ir enerģijas nesējs. Ir loģiski pieņemt, ka magnētiskā lauka enerģija sakrīt ar darbu, ko strāva patērē, lai izveidotu šo lauku.

Aplūkosim ķēdi ar induktivitāti L, caur kuru plūst strāva I. Šai ķēdei ir pievienota magnētiskā plūsma Ф=LI, jo ķēdes induktivitāte ir nemainīga, tad mainoties strāvai par dI, magnētiskā plūsma mainās par dФ=LdI. Bet, lai mainītu magnētisko plūsmu par vērtību dФ, jāveic darbs dА=IdФ=LIdI. Tad darbs pie magnētiskās plūsmas Ф izveidošanas ir vienāds ar

Tas nozīmē, ka magnētiskā lauka enerģija, kas ir saistīta ar ķēdi,

Magnētiskā lauka enerģiju var uzskatīt par funkciju no daudzumiem, kas raksturo šo lauku apkārtējā telpā. Lai to izdarītu, apsveriet īpašu gadījumu - vienmērīgu magnētisko lauku garā solenoīda iekšpusē. Aizvietojot solenoīda induktivitātes formulu formulā (1), mēs atrodam

Tā kā I=B l/(μ 0 μN) un B \u003d μ 0 μH, tad

(2)

kur ir l= V ir solenoīda tilpums.

Magnētiskais lauks solenoīda iekšienē ir viendabīgs un tajā koncentrēts, tāpēc enerģija (2) atrodas solenoīda tilpumā un ar to vienmērīgi sadalās ar konstanti. tilpuma blīvums

Formulai (3) magnētiskā lauka tilpuma enerģijas blīvumam ir forma, kas līdzīga elektrostatiskā lauka tilpuma enerģijas blīvuma izteiksmei, ar atšķirību, ka elektriskie lielumi tajā tiek aizstāti ar magnētiskajiem. Formula (3) tika iegūta viendabīgam laukam, bet tā attiecas arī uz nehomogēniem laukiem. Formula (3) ir derīga tikai tiem medijiem, kuriem lineārā atkarība B no H, t.i. tas attiecas tikai uz para- un diamagnētiem.

45.Magnētiskais lauks vielā. Magnetizācija. Magnētiskā caurlaidība. Magnētiskā lauka stiprums, tā saistība ar magnētisko indukciju.

Magnētiskā plūsma, magnētiskās indukcijas plūsma, magnētiskās indukcijas vektora B plūsma Ф caur jebkuru virsmu. M. p. dФ caur nelielu laukumu dS, kurā vektoru B var uzskatīt par nemainīgu ...

Magnētiskā caurlaidība, fizikāls lielums, kas raksturo attiecības starp magnētisko indukciju B un magnētisko lauku H vielā. To apzīmē ar m, izotropām vielām m \u003d B / N (CGS vienību sistēmā) vai m ...

Starptautiskā mērvienību sistēma (Systeme International d "Unitees"), fizisko lielumu vienību sistēma, kas pieņemta 11. Ģenerālajā svaru un mēru konferencē (1960). Sistēmas saīsinājums ir SI ...

Henrijs, induktivitātes un savstarpējās induktivitātes mērvienība starptautiskajā mērvienību sistēmā un ISSA mērvienību sistēmā. Nosaukts amerikāņu zinātnieka Dž.Henrija vārdā. Saīsinātais apzīmējums: krievu gn ...

CGS mērvienību sistēma, fizisko lielumu vienību sistēma, kurā tiek pieņemtas trīs pamatvienības: garums - centimetrs, masa - grams un laiks - sekunde. Sistēma ar garuma, masas un…

Pašindukcija, indukcijas emf rašanās vadošā ķēdē, kad tajā mainās strāvas stiprums; īpašs elektromagnētiskās indukcijas gadījums. Mainoties strāvai ķēdē, mainās magnētiskās indukcijas plūsma ...

Induktivitātes spole, izolēts vadītājs, kas satīts spirālē, kam ir ievērojama induktivitāte ar salīdzinoši mazu kapacitāti un zemu aktīvā pretestība. I. to. sastāv no viena kodola ...

Feromagnēti, vielas (parasti cietā kristāliskā stāvoklī), kurās zem noteiktas temperatūras (Kirī punkts Q) ir atomu magnētisko momentu feromagnētiskā secība vai ...

Magnētiskā konstante, proporcionalitātes koeficients m0, kas parādās vairākās magnētisma formulās, rakstot racionalizētā formā (Starptautiskajā mērvienību sistēmā). Tātad, magnētiskā lauka indukcija B ...

Induktivitāte (no latīņu inductio — virzība, motivācija), fizikāls lielums, kas raksturo elektriskās ķēdes magnētiskās īpašības. Strāva, kas plūst vadošā ķēdē, rada magnētisko lauku apkārtējā telpā, un magnētiskā plūsma Ф, kas iekļūst ķēdē (saistīta ar to), ir tieši proporcionāla strāvas stiprumam. es:

Proporcionalitātes faktors L sauc par I. jeb ķēdes pašindukcijas koeficientu. I. atkarīgs no kontūras izmēra un formas, kā arī no magnētiskās caurlaidības vidi. Starptautiskajā mērvienību sistēmā (SI) I. mēra pēc Henrija, CGS mērvienību sistēmā (Gauss) I. ir garuma dimensija, un tāpēc vienību I. sauc par centimetru (1 Mr = 109cm).

Caur I. tiek izteikts pašindukcijas emf ķēdē, kas rodas, mainoties strāvai tajā:

(D es- strāvas izmaiņas laika gaitā D t). Dotam strāvas stiprumam I. nosaka enerģiju W magnētiskā lauka strāva:

Jo lielāks I., jo lielāka magnētiskā enerģija uzkrājas telpā ap ķēdi ar strāvu. Ja velkam analoģiju starp elektriskām un mehāniskām parādībām, tad magnētiskā enerģija jāsalīdzina ar ķermeņa kinētisko enerģiju. T = mv 2/2 (kur m-ķermeņa masa, v- tās kustības ātrums), savukārt I. spēlēs masas lomu, un straume spēlēs ātruma lomu. Tādējādi I. nosaka strāvas inerciālās īpašības.

Praksē ķēdes posmi ar nozīmīgu I. tiek veikti spoles induktivitātes veidā. Lai palielinātu L tiek izmantotas spoles ar dzelzs serdeņiem, taču šajā gadījumā feromagnētu magnētiskās caurlaidības m atkarības dēļ no lauka intensitātes un līdz ar to no strāvas stipruma I. kļūst atkarīga no es I. garš solenoīds ārā N spoles ar šķērsgriezuma laukumu S un garums l, vidē ar magnētisko caurlaidību m ir (SI vienībās): L=mm0 N 2S/l, kur m0 ir magnētiskā konstante vai vakuuma magnētiskā caurlaidība.

Lit.: Kalašņikovs S. G., Elektrība, M., 1970 (Vispārējais fizikas kurss, 2. sēj.), sk. 9.

G. Ja. Mjakiševs.

Garums un attālums Masa Nefasētu produktu un pārtikas produktu tilpuma mēri Laukums Tilpums un mērvienības kulinārijas receptēs Temperatūra Spiediens, mehāniskais spriegums, Janga modulis Enerģija un darbs Jauda Spēks Laiks Lineārais ātrums Plakans leņķis Termiskā efektivitāte un degvielas efektivitāte Skaitļi Informācijas apjoma mērvienības Valūtas kursi Sieviešu apģērbu un apavu izmēri Vīriešu apģērbu un apavu izmēri Leņķiskais ātrums un rotācijas frekvence Paātrinājums Leņķiskais paātrinājums Blīvums Īpatnējais tilpums Inerces moments Spēka moments Griezes moments Īpašā siltumspēja (pēc masas) Enerģijas blīvums un degvielas īpatnējā siltumspēja (pēc tilpuma) Temperatūras starpība Termiskās izplešanās koeficients Siltumizturība Īpatnējā siltumvadītspēja Īpatnējā siltumietilpība Enerģija iedarbība, termiskā starojuma jauda Siltuma plūsmas blīvums Siltuma pārneses koeficients tilpuma plūsma Masu plūsma Molārā plūsma Masas plūsmas blīvums Molārā koncentrācija Masas koncentrācija šķīdumā Dinamiskā (absolūtā) viskozitāte Kinemātiskā viskozitāte Virsmas spraigums Tvaika caurlaidība Tvaika caurlaidība, tvaika pārneses ātrums Skaņas līmenis Mikrofona jutība Skaņas spiediena līmenis (SPL) Spilgtums Gaismas intensitāte Apgaismojums Izšķirtspēja datorgrafikā Frekvence un viļņa garums Optiskā viļņa garums jauda dioptrijās un fokusa attālums Jauda dioptrijās un lēcas palielinājums (×) Elektriskais lādiņš Lineārais lādiņa blīvums Virsmas lādiņa blīvums Tilpuma lādiņa blīvums Elektriskā strāva Lineārā strāvas blīvums Virsmas strāvas blīvums Elektriskā lauka stiprums Elektrostatiskais potenciāls un spriegums Elektriskā pretestība Elektriskā pretestība Elektrovadītspēja Elektrovadītspēja vadītspēja Elektriskā kapacitāte Induktivitāte Amerikas stieples mērītājs Līmeņi dBm (dBm vai dBmW), dBV (dBV), vatos uc mērvienības Magnetomotīves spēks Magnētiskā lauka stiprums Magnētiskā plūsma Magnētiskā indukcija Jonizējošā starojuma absorbētās dozas jauda Radioaktivitāte. Radioaktīvā sabrukšana Radiācija. Ekspozīcijas deva Radiācija. Absorbētā deva Decimālie prefiksi Datu pārraide Tipogrāfija un attēlu apstrāde Kokmateriālu tilpuma vienības Molārās masas aprēķināšana D. I. Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskā sistēma

1 mikrohenrijs [µH] = 1E-06 Henrijs [H]

Sākotnējā vērtība

Konvertētā vērtība

henrijs eksagenrijs petagenrijs terahenrijs gigahenrijs megahenrijs kilohenrijs hektoģenrijs dekahenrijs centihenrijs milihenrijs mikrohenrijs nanohenrijs pikoģenrijs femtoģenrijs attogenrijs vebers/ampērs Abhenrijs CGSM induktivitātes vienība statenrijs CGSE induktivitātes vienība

Piedāvātais raksts

Vairāk par induktivitāti

Ievads

Ja kādam ienāktu doma veikt Zemes iedzīvotāju aptauju par tēmu “Ko tu zini par induktivitāti?”, tad lielais vairums aptaujāto vienkārši paraustītu plecus. Bet šis ir otrs daudzskaitlīgākais tehniskais elements aiz tranzistoriem, uz kura balstās mūsdienu civilizācija! Detektīvu mīļotāji, atceroties, ka jaunībā lasījuši sera Artūra Konana Doila aizraujošos stāstus par slavenā detektīva Šerloka Holmsa piedzīvojumiem, ar dažādas pakāpes pārliecība kaut ko nomurminās par metodi, ko izmantoja minētais detektīvs. Tajā pašā laikā, netieši norādot uz dedukcijas metodi, kas līdzās indukcijas metodei ir galvenā mūsdienu Rietumu filozofijas izziņas metode.

Ar indukcijas metodi notiek atsevišķu faktu, principu izpēte un vispārīgo teorētisko jēdzienu veidošana, balstoties uz iegūtajiem rezultātiem (no konkrētā uz vispārīgo). Deduktīvā metode, gluži pretēji, ietver izpēti visparīgie principi, likumi, kad teorijas noteikumi tiek sadalīti atsevišķās parādībās.

Jāatzīmē, ka indukcijai metodes izpratnē nav tiešas saistības ar induktivitāti, tām ir tikai kopīga latīņu sakne. indukcija- norādījumi, motivācija - un apzīmē pavisam citus jēdzienus.

Tikai neliela daļa aptaujāto no eksakto zinātņu nesējiem - profesionāliem fiziķiem, elektroinženieriem, radioinženieriem un šo jomu studentiem - varēs sniegt skaidru atbildi uz šo jautājumu, un daži no viņiem ir gatavi lasīt vesela lekcija par šo tēmu ceļā.

Induktivitātes definīcija

Fizikā induktivitāte jeb pašindukcijas koeficients tiek definēts kā proporcionalitātes koeficients L starp magnētisko plūsmu Ф ap strāvu nesošo vadītāju un strāvu I, kas to ģenerē, vai, stingrākā formulējumā, tas ir koeficients. proporcionalitāte starp elektrisko strāvu, kas plūst jebkurā slēgtā ķēdē, un magnētisko plūsmu, ko rada šī strāva:

Ф = L∙I

L = F/I

Lai saprastu induktora fizisko lomu elektriskās ķēdēs, var izmantot formulas analoģiju tajā uzkrātajai enerģijai, kad plūst strāva I, ar formulu ķermeņa mehāniskajai kinētiskajai enerģijai.

Dotajai strāvai I induktivitāte L nosaka šīs strāvas I radītā magnētiskā lauka W enerģiju:

Tāpat ķermeņa mehānisko kinētisko enerģiju nosaka ķermeņa masa m un ātrums V:

Tas ir, induktivitāte, tāpat kā masa, neļauj magnētiskā lauka enerģijai uzreiz palielināties, tāpat kā masa neļauj to izdarīt ar ķermeņa kinētisko enerģiju.

Izpētīsim strāvas uzvedību induktivitātē:

Sakarā ar induktivitātes inerci tiek pievilktas ieejas sprieguma frontes. Šādu shēmu automatikā un radiotehnikā sauc par integrējošo shēmu, un to izmanto, lai veiktu integrācijas matemātisku darbību.

Izpētīsim spriegumu uz induktora:

Sprieguma pieslēgšanas un noņemšanas brīžos induktivitātes spolēm raksturīgās pašindukcijas EMF dēļ rodas sprieguma pārspriegumi. Šāda shēma automatikā un radiotehnikā tiek saukta par diferencējošo ķēdi, un to izmanto automatizācijā, lai kontrolētā objektā koriģētu ātrus procesus.

Vienības

SI sistēmā induktivitāti mēra henrī, saīsināti kā H. Ķēdei ar strāvu ir viena henrija induktivitāte, ja, strāvai mainoties par vienu ampēru sekundē, ķēdes spailēs parādīsies viena volta spriegums.

CGS sistēmas variantos - CGSM sistēmā un Gausa sistēmā induktivitāte tiek mērīta centimetros (1 H \u003d 10⁹ cm; 1 cm \u003d 1 nH); centimetriem kā induktivitātes mērvienība tiek izmantots arī vārds abhenry. CGSE sistēmā induktivitātes mērvienību atstāj bez nosaukuma vai dažreiz sauc par stathenry (1 stathenry ≈ 8,987552 10⁻¹¹ henry, konversijas koeficients ir skaitliski vienāds ar 10⁻⁹ no gaismas ātruma kvadrāta, kas izteikts cm/ s).

Vēsturiska atsauce

Simbols L, ko izmanto induktivitātei, tika pieņemts par godu Emīlam Krištianovičam Lencam (Heinrihs Frīdrihs Emils Lencs), kurš ir pazīstams ar savu ieguldījumu elektromagnētisma izpētē un kurš atvasināja Lenca likumu par inducētās strāvas īpašībām. Induktivitātes mērvienība ir nosaukta Džozefa Henrija vārdā, kurš atklāja pašindukciju. Terminu induktivitāte 1886. gada februārī ieviesa Olivers Hevisids.

Starp zinātniekiem, kas piedalījās induktivitātes īpašību izpētē un dažādu tās pielietojumu izstrādē, jāpiemin sers Henrijs Kavendišs, kurš veica eksperimentus ar elektrību; Maikls Faradejs, kurš atklāja elektromagnētisko indukciju; Nikola Tesla, kurš ir pazīstams ar savu darbu pie elektriskās pārvades sistēmām; André-Marie Ampere, kurš tiek uzskatīts par elektromagnētisma teorijas atklājēju; Gustavs Roberts Kirhhofs, kurš pētīja elektriskās ķēdes; Džeimss Klārks Maksvels, kurš pētīja elektromagnētiskos laukus un to īpašos piemērus: elektrību, magnētismu un optiku; Henrijs Rūdolfs Hercs, kurš to pierādīja elektromagnētiskie viļņi patiešām pastāv; Alberts Ābrahams Miķelsons un Roberts Endrjūss Millikens. Protams, visi šie zinātnieki ir pētījuši arī citas problēmas, kas šeit nav minētas.

Induktors

Pēc definīcijas induktors ir spirālveida, spirālveida vai spirālveida spole no tinuma izolēta vadītāja, kam ir ievērojama induktivitāte ar salīdzinoši zemu kapacitāti un zemu aktīvo pretestību. Tā rezultātā, kad caur spoli plūst maiņstrāva elektriskā strāva, tiek novērota tā ievērojamā inerce, ko var novērot iepriekš aprakstītajā eksperimentā. Augstfrekvences tehnoloģijā induktors var sastāvēt no viena pagrieziena vai tā daļas, ierobežojošā gadījumā pie mikroviļņu frekvencēm induktivitātes radīšanai tiek izmantots vadītāja gabals, kuram ir tā sauktā sadalītā induktivitāte (sloksnes līnijas).

Pielietojums tehnoloģijā

Induktorus izmanto:

• Traucējumu slāpēšanai, pulsācijas izlīdzināšanai, enerģijas uzkrāšanai, maiņstrāvas ierobežošanai, rezonanses (oscilējošās ķēdes) un frekvences selektīvajās shēmās; veidojot magnētiskos laukus, kustību sensorus, kredītkaršu lasītājos, kā arī pašās bezkontakta kredītkartēs.
• Induktorus (kopā ar kondensatoriem un rezistoriem) izmanto, lai izveidotu dažādas shēmas ar no frekvences atkarīgām īpašībām, jo ​​īpaši filtrus, shēmas atsauksmes, oscilācijas ķēdes un citi. Šādas spoles attiecīgi sauc tā: kontūru spole, filtra spole utt.
• Divas induktīvi savienotas spoles veido transformatoru.
• Induktors baro impulsa strāva no tranzistora atslēgas, ko dažreiz izmanto kā avotu augstsprieguma zema jauda vājstrāvas ķēdēs, kad atsevišķa augsta barošanas sprieguma izveide barošanas blokā nav iespējama vai nav ekonomiski izdevīga. Šajā gadījumā uz spoles rodas augstsprieguma pārspriegumi pašindukcijas dēļ, ko var izmantot ķēdē.
• Lietojot traucējumu slāpēšanai, elektriskās strāvas viļņu izlīdzināšanai, izolācijai (atsaistīšanai) augsta frekvence dažādas ķēdes daļas un enerģijas uzkrāšanās serdeņa magnētiskajā laukā, induktors tiek saukts par droseli.
• Enerģētikas elektrotehnikā (lai ierobežotu strāvu, piemēram, īssavienojums Strāvas līnija) induktors tiek saukts par reaktoru.
• Metināšanas iekārtu strāvas ierobežotāji ir izgatavoti induktora veidā, ierobežojot metināšanas loka strāvu un padarot to stabilāku, tādējādi ļaujot iegūt vienmērīgāku un izturīgāku metināšanas šuvi.
• Induktori tiek izmantoti arī kā elektromagnēti - izpildmehānismi. Cilindrisku induktors, kura garums ir daudz lielāks par diametru, sauc par solenoīdu. Turklāt solenoīdu bieži sauc par ierīci, kas veic mehāniskais darbs magnētiskā lauka dēļ, kad tiek ievilkts feromagnētiskais kodols.
• Elektromagnētiskajos relejos induktorus sauc par releju tinumiem.
• Apkures induktors - īpašs induktors, indukcijas apkures iekārtu un virtuves indukcijas krāšņu darba korpuss.

Autors pa lielam, visos jebkura veida elektriskās strāvas ģeneratoros, kā arī elektromotoros, to tinumi ir induktori. Ievērojot seno cilvēku tradīciju attēlot plakanu Zemi stāvam uz trim ziloņiem vai vaļiem, šodien mēs varam pamatoti apgalvot, ka dzīvība uz Zemes balstās uz induktora.

Galu galā pat Zemes magnētiskais lauks, kas aizsargā visus sauszemes organismus no korpuskulārā kosmiskā un saules starojuma, saskaņā ar galveno hipotēzi par tā izcelsmi, ir saistīts ar milzīgu strāvu plūsmu Zemes šķidrā metāla kodolā. Faktiski šis kodols ir planētu mēroga induktors. Ir aprēķināts, ka zona, kurā darbojas "magnētiskā dinamo" mehānisms, atrodas 0,25-0,3 attālumā no Zemes rādiusa.

Rīsi. 7. Magnētiskais lauks ap vadītāju ar strāvu. es- pašreizējā, B- magnētiskās indukcijas vektors.

Pieredzes

Nobeigumā es vēlētos runāt par dažām interesantākajām induktoru īpašībām, kuras jūs varētu novērot pats, turot pie rokas vienkāršākos materiālus un pieejamās ierīces. Lai veiktu eksperimentus, mums ir nepieciešami izolētas vara stieples gabali, ferīta stienis un jebkurš moderns multimetrs ar induktivitātes mērīšanas funkciju. Atcerieties, ka jebkurš vadītājs ar strāvu ap sevi rada šāda veida magnētisko lauku, kā parādīts 7. attēlā.

Uz ferīta stieņa ar nelielu soli (attālums starp pagriezieniem) uztinam četrus desmitus stieples apgriezienus. Šis būs ruļļa Nr.1. Tad mēs tinam vienādu skaitu apgriezienu ar tādu pašu soli, bet ar pretēju tinuma virzienu. Šī būs spole #2. Un tad mēs vējam 20 pagriezienus patvaļīgā virzienā tuvu. Šis būs 3. ruļlis. Pēc tam uzmanīgi noņemiet tos no ferīta stieņa. Šādu induktoru magnētiskais lauks izskatās līdzīgi tam, kas parādīts attēlā. 8.

Induktorus galvenokārt iedala divās klasēs: ar magnētisko un nemagnētisko serdi. 8. attēlā parādīta spole ar nemagnētisku serdi, gaiss spēlē nemagnētiskā serdeņa lomu. Uz att. 9 parādīti piemēri induktoriem ar magnētisko serdi, kas var būt aizvērts vai atvērts.

Galvenokārt izmanto ferīta serdes un elektriskās tērauda plāksnes. Serdes reizēm palielina spoļu induktivitāti. Atšķirībā no cilindra formas serdeņiem, gredzenveida (toroidālie) serdeņi ļauj iegūt liela induktivitāte, jo magnētiskā plūsma tajos ir slēgta.

Savienosim induktivitātes mērīšanas režīmā iekļautā multimetra galus ar spoles Nr.1 ​​galiem. Šādas spoles induktivitāte ir ārkārtīgi maza, dažu mikrohenrija daļu robežās, tāpēc ierīce neko nerāda (10. att.). Sāksim ferīta stieņa ievadīšanu spolē (11. att.). Ierīce rāda apmēram duci mikrohenriju, un, spolei virzoties uz stieņa centru, tās induktivitāte palielinās apmēram trīs reizes (12. att.).

Spolei virzoties uz otru stieņa galu, spoles induktivitātes vērtība atkal samazinās. Secinājums: spoļu induktivitāti var regulēt, pārvietojot tajās esošo serdi, un tās maksimālā vērtība tiek sasniegta, kad spole atrodas uz ferīta stieņa (vai, gluži pretēji, stieņa spolē) centrā. Tātad mēs saņēmām īstu, kaut arī nedaudz neērtu variometru. Veicot iepriekš minēto eksperimentu ar spoli Nr.2, mēs iegūsim līdzīgus rezultātus, tas ir, tinuma virziens neietekmē induktivitāti.

Stingrāk uzliksim spoles Nr.1 ​​vai Nr.2 vijumus uz ferīta stieņa, bez atstarpēm starp pagriezieniem un vēlreiz mērīsim induktivitāti. Tas palielinājās (13. att.).

Un, kad spole ir izstiepta gar stieni, tās induktivitāte samazinās (14. att.). Secinājums: mainot attālumu starp pagriezieniem, jūs varat regulēt induktivitāti, un, lai iegūtu maksimālu induktivitāti, jums ir nepieciešams uztīt spoles "pagriezienu uz pagriezienu". Induktivitātes regulēšanas metodi, izstiepjot vai saspiežot pagriezienus, bieži izmanto radioinženieri, noskaņojot savu raiduztvērēju aprīkojumu vēlamajā frekvencē.

Uzliksim uz ferīta stieņa spoli Nr.3 un izmērīsim tās induktivitāti (15. att.). Apgriezienu skaits ir samazināts uz pusi un induktivitāte ir uz pusi samazināta. Secinājums: jo mazāks apgriezienu skaits, jo mazāka ir induktivitāte, un starp induktivitāti un apgriezienu skaitu nav lineāras attiecības.

Vai jums ir grūti pārtulkot mērvienības no vienas valodas uz citu? Kolēģi ir gatavi jums palīdzēt. Publicējiet jautājumu TCTerms un dažu minūšu laikā saņemsi atbildi.