Induktans

Hva er induktans?

De induktans Det er egenskapen til de elektriske kretsløpene som en elektromotorisk kraft oppstår, på grunn av passering av den elektriske strømmen og variasjonen av det tilhørende magnetfeltet. Denne elektromotorkraften kan generere to veldig differensierte fenomener fra hverandre.

Den første er dens egen induktans i spolen, og den andre tilsvarer gjensidig induktans, hvis den er to eller flere spoler kombinert med hverandre. Dette fenomenet er basert på Faradays lov, også kjent som den elektromagnetiske induksjonsloven, som indikerer at det er mulig å generere et elektrisk felt fra et variabelt magnetfelt.

1886 Fysikeren, matematikeren, elektrikeringeniøren og engelsk radiofrafer Oliver Heaviside ga de første indikasjonene om selvinduksjon. Deretter ga den amerikanske fysikeren Joseph Henry også viktige bidrag til elektromagnetisk induksjon; Derfor bærer induktansmålingsenheten navnet hans.

På samme måte postulerte den tyske fysikeren Heinrich Lenz Lenzs lov, der retningen på den induserte elektromotorstyrken er oppgitt. I følge Lenz er denne kraften indusert av spenningsforskjellen påført en driver i motsatt retning av retningen til strømmen som sirkulerer gjennom dette.

Induktans er en del av kretsimpedansen; det vil si at dens eksistens innebærer en viss motstand mot sirkulasjonen av strømmen.

Matematiske formler

Induktansen er vanligvis representert med brevet "L", til ære for bidragene fra fysikeren Heinrich Lenz om emnet. 

Den matematiske modelleringen av det fysiske fenomenet innebærer elektriske variabler som magnetisk fluks, potensialforskjellen og elektrisk strøm i studiekretsen.

Formel for intensiteten til strømmen

Matematisk er formelen for magnetisk induktans definert som forholdet mellom den magnetiske strømmen i element (krets, elektrisk spole, spiral, etc.), og den elektriske strømmen som sirkulerer gjennom elementet.

I denne formelen:

• L: Induktans [H].
• Φ: Magnetisk flux [WB].
• I: Intensiteten til elektrisk strøm [a].
• N: Antall svingete spoler [uten enhet].

Den magnetiske fluksen som nevnes i denne formelen er strømmen som produseres bare på grunn av sirkulasjonen av den elektriske strømmen.

For at dette uttrykket skal være gyldige, bør andre elektromagnetiske strømmer generert av eksterne faktorer som magneter eller elektromagnetiske bølger utenfor studiekretsen ikke vurderes.

Induktansverdien er omvendt proporsjonal med intensiteten til strømmen. Dette betyr at jo større induktans, desto lavere er gjeldende sirkulasjon gjennom kretsen, og omvendt.

For sin del er størrelsen på induktans direkte proporsjonal med antall svinger (eller svinger) som samsvarer med spolen. Jo flere spiraler induktoren har, jo større er verdien av dens induktans.

Denne egenskapen varierer også avhengig av de fysiske egenskapene til den ledende tråden som danner spolen, så vel som lengden på dette.

Formel for indusert spenning

Den magnetiske fluksen relatert til en spole eller driver er en vanskelig variabel å måle. Imidlertid er det mulig å oppnå den elektriske potensielle differensialen forårsaket av variasjonene av nevnte strømning.

Kan tjene deg: ordelementer

Denne siste variabelen er ikke annet enn elektrisk spenning, som er en målbar variabel gjennom konvensjonelle instrumenter som et voltmeter eller et multimeter. Dermed er det matematiske uttrykket som definerer spenningen i induktorterminalene som følger:

I dette uttrykket:

• V_L: Potensiell forskjell i induktoren [V].
• L: Induktans [H].
• ∆I: Gjeldende differensial [i].
• ∆T: Tidsdifferensial [S].

Hvis det er en enkelt spole, så V_L Det er den selvinduserte spenningen til induktoren. Polariteten til denne spenningen vil avhenge av om størrelsen på strømmen øker (positivt tegn) eller reduseres (negativt tegn) ved å sirkulere fra en pol til en annen.

Til slutt, når du rydder induktansen til det forrige matematiske uttrykket, er følgende:

Størrelsen på induktans kan oppnås ved å dele verdien av selvindusert spenning med differensialet av strømmen med hensyn til tid.

Formel for induktoregenskaper

Induktorproduksjon og geometri spiller spiller en grunnleggende rolle i induktansverdien. Det vil si i tillegg til intensiteten til strømmen, er det andre faktorer som påvirker den.

Formelen som beskriver verdien av induktans basert på de fysiske egenskapene til systemet er som følger:

I denne formelen:

• L: Induktans [H].
• N: Antall spisespoler [uten enhet].
• µ: Magnetisk permeabilitet av materialet [WB/A · m].
• S: Området til tverrsnittet av kjernen [m²].
• L: Flytlinjelengde [M].

Størrelsen på induktansen er direkte proporsjonal med kvadratet for antall svinger, til området av tverrsnittet av spolen og den magnetiske permeabiliteten til materialet.

For sin del er magnetisk permeabilitet egenskapen som materialet må tiltrekke seg magnetfelt og bli krysset av disse. Hvert materiale har en annen magnetisk permeabilitet.

I sin tur er induktansen omvendt proporsjonal med spolenes lengde. Hvis induktoren er veldig lang, vil induktansverdien være lavere.

Måleenhet

I det internasjonale systemet (SI) er induktansens enhet Henrio, til ære for den amerikanske fysikeren Joseph Henry.

I henhold til formelen for å bestemme induktans avhengig av magnetisk fluks og intensiteten til strømmen, må den:

På den annen side, hvis vi bestemmer måleenhetene som utgjør Henrio basert på induktansformelen basert på den induserte spenningen, har vi:

Det er verdt å merke seg at begge uttrykkene, når det gjelder måleenhet, er perfekt likeverdige. De vanligste størrelsene på induktanser uttrykkes vanligvis i Milihenrios (MH) og Microhenrios (μH).

Selvinduktans

Selvinduksjon er et fenomen som oppstår når en elektrisk strøm sirkulerer gjennom en spole og dette induserer en egen elektromotorisk kraft i systemet.

Kan tjene deg: spiralmodell: historie, egenskaper, stadier, eksempel

Denne elektromotorkraften kalles den induserte spenningen eller spenningen, og oppstår som et resultat av tilstedeværelsen av en variabel magnetisk fluks.

Elektromotivkraften er proporsjonal med hastigheten på variasjonen av strømmen som sirkulerer gjennom spolen. På sin side induserer denne nye spenningsforskjellen sirkulasjonen av en ny elektrisk strøm som går i motsatt retning av kretsens primære strøm.

Selvinduktans oppstår som et resultat av påvirkningen som forsamlingen utøver på seg selv, på grunn av tilstedeværelsen av variable magnetfelt.

Målingsenheten for selvinduktans er også Henrio [H], og er vanligvis representert i litteraturen med bokstaven L.

Relevante aspekter

Det er viktig å skille hvor hvert fenomen oppstår: den tidsmessige variasjonen av den magnetiske fluksen skjer på en åpen overflate; det vil si rundt spolen av interesse.

På den annen side er den induserte elektromotorkraften i systemet potensialforskjellen i den lukkede sløyfen som avgrenser den åpne overflaten av kretsen.

På sin side er den magnetiske fluksen som krysser hver bit av en spole direkte proporsjonal med intensiteten til strømmen som forårsaker den.

Denne proporsjonalitetsfaktoren mellom magnetisk fluks og intensiteten til strømmen er det som er kjent som selvinduksjonskoeffisient, eller hva som er den samme, selvinduktansen til kretsen.

Gitt proporsjonaliteten mellom begge faktorene, hvis intensiteten til strømmen varierer avhengig av tid, vil den magnetiske strømmen ha en lignende oppførsel.

Dermed presenterer kretsen en endring i sine egne aktuelle variasjoner, og denne variasjonen vil øke i den grad intensiteten til strømmen varierer betydelig.

Selvinduktans kan forstås som en slags elektromagnetisk treghet, og dens verdi vil avhenge av systemgeometri, forutsatt at proporsjonaliteten mellom magnetstrømmen og intensiteten til strømmen er oppfylt.

Gjensidig induktans

Gjensidig induktans kommer fra induksjon av en elektromotorisk kraft i en spole (spole nr. 2), på grunn av sirkulasjonen av en elektrisk strøm i en nærliggende spole (spole nr. 1).

Derfor er gjensidig induktans definert som proporsjonsfaktoren mellom elektromotorkraften generert i spole nr. 2 og strømvariasjonen i spole nr. 1.

Målingsenheten for gjensidig induktans er Henrio [H] og er representert i litteraturen med bokstaven m. Dermed er gjensidig induktans en som oppstår mellom to spoler kombinert med hverandre, siden den nåværende sirkulasjonen gjennom en spole gir en spenning i terminalene til den andre.

Induksjonsfenomenet med en elektromotorisk kraft i den koblede spolen er basert på Faradays lov.

I henhold til denne loven er den induserte spenningen i et system proporsjonal med variasjonshastigheten i den magnetiske fluksen i tid.

Kan tjene deg: tekniske kreasjoner

For sin del er polariteten til den induserte elektromotoriske kraften gitt av Lenzs lov, hvor denne elektromotorkraften vil motsette seg sirkulasjonen av strømmen som produserer den.

Gjensidig induktans av FEM

Den induserte elektromotoriske kraften i spole nr. 2 er gitt av følgende matematiske uttrykk:

I dette uttrykket:

• FEM: Elektromotiv kraft [V].
• M₁₂: Gjensidig induktans mellom spole nr. 1 og spole nr. 2 [H].
• ∆I₁: Nåværende variasjon i spole nr. 1 [a].
• ∆T: Midlertidig variasjon [S].

Ved å rydde den gjensidige induktansen til det forrige matematiske uttrykket, er følgende:

Den mest vanlige anvendelsen av gjensidig induktans er transformatoren.

Gjensidig induktans med magnetisk fluks

På den annen side er det også mulig.

I det uttrykket:

• M₁₂: Gjensidig induktans mellom spole nr. 1 og spole nr. 2 [H].
• Φ₁₂: Magnetisk fluks mellom spoler nr. 1 og nr. 2 [WB].
• Yo₁: Intensitet av elektrisk strøm gjennom spole nr. 1 [a].

Ved evaluering av magnetiske strømmer av hver spole, er hver av disse proporsjonal med gjensidig induktans og strømmen til den spolen. Deretter blir den magnetiske fluksen assosiert med spole nr. 1 gitt av følgende ligning:

Tilsvarende vil den magnetiske fluksen som ligger i den andre spolen oppnås fra formelen nedenfor:

Likestilling av gjensidige induktanser

Verdien av gjensidig induktans vil også avhenge av geometrien til de koblede spolene, på grunn av forholdet proporsjonalt med magnetfeltet som krysser de tverrgående seksjonene av de tilknyttede elementene.

Hvis koblingsgeometri forblir konstant, vil gjensidig induktans også forbli uten variasjon. Følgelig vil variasjonen av elektromagnetisk strømning bare avhenge av intensiteten til strømmen.

I henhold til prinsippet om gjensidighet av media med konstante fysiske egenskaper, er gjensidige induktanser identiske med hverandre, som beskrevet i følgende ligning:

Det vil si at induktansen til spole nr. 1 i forhold til spole nr. 2 er lik induktansen til spole nr. 2 i forhold til spole nr. 1.

applikasjoner

MR.

Den nåværende sirkulasjonen gjennom den primære viklingen av transformatoren induserer en elektromotorisk kraft i den sekundære viklingen som igjen oversettes til sirkulasjonen av en elektrisk strøm.

Enhetstransformasjonsforholdet er gitt av antall svinger på hver vikling, noe som er mulig for å bestemme sekundærspenningen til transformatoren.

Produktet av spenning og elektrisk strøm (det vil si strøm) forblir konstant, bortsett fra noen tekniske tap på grunn av den iboende ineffektiviteten i prosessen.