Når strømmen i kredsløbet ændres, ændres fluxen af magnetisk induktion gennem overfladen afgrænset af dette kredsløb; ændringen i fluxen af magnetisk induktion fører til excitation Selvfremkaldt emf. Retningen af EMF viser sig at være sådan, at når strømmen stiger ind emf kredsløb forhindrer strømmen i at stige, og når strømmen falder, forhindrer det strømmen i at falde.
Størrelsen af EMF er proportional med strømmens ændringshastighed jeg og sløjfeinduktans L :
.På grund af fænomenet med selvinduktion i et elektrisk kredsløb med en EMF-kilde, når kredsløbet er lukket, etableres strømmen ikke øjeblikkeligt, men efter nogen tid. Lignende processer opstår, når kredsløbet åbnes, og værdien af selvinduktions-emk kan væsentligt overstige kilde-emk. Oftest i hverdagen bruges dette i biltændingsspoler. Den typiske selvinduktionsspænding med en forsyningsspænding på 12V er 7-25kV.
Wikimedia Foundation. 2010.
Se, hvad "selv-induktion emf" er i andre ordbøger:
selvinduktion emf- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Engelsk-russisk ordbog for elektroteknik og elkraftteknik, Moskva, 1999] Emner om elektroteknik, grundlæggende begreber EN selvinduceret emfFaraday spændingsinduktans spændingselvinduktion... ...
Dette er fænomenet forekomst induceret emf i et ledende kredsløb, når strømmen, der løber gennem kredsløbet, ændres. Når strømmen i kredsløbet ændres, vil magnetisk flux gennem overfladen afgrænset af denne kontur. Skift... ...Wikipedia
- (fra latin inductio guidance, motivation), en værdi, der karakteriserer en magnet. St. Va elektrisk. kæder. Strømmen i det ledende kredsløb skaber et magnetfelt i det omkringliggende område. felt, og den magnetiske flux Ф, der trænger ind i kredsløbet (linket til det), er lige... ... Fysisk encyklopædi
reaktiv effekt- En værdi lig med sinusformet elektrisk strøm og elektrisk spænding produktet af den effektive værdi af spændingen ved den effektive værdi af strømmen og ved sinus af faseforskydningen mellem spændingen og strømmen af to-terminal netværket. [GOST R 52002 2003]… … Teknisk oversættervejledning
Afdeling af fysik, der dækker viden om statisk elektricitet, elektriske strømme og magnetiske fænomener. ELEKTROSTATIK Elektrostatik beskæftiger sig med fænomener forbundet med genstande i hvile. elektriske ladninger. Tilstedeværelsen af kræfter, der virker mellem... ... Colliers Encyclopedia
En elektrisk maskine, der ikke har bevægelige dele og omdanner vekselstrøm af en spænding til vekselstrøm af en anden spænding. I det enkleste tilfælde består det af et magnetisk kredsløb (kerne) og to viklinger placeret på det, den primære og... ... encyklopædisk ordbog
Selvinduktion
Hver leder, som elektrisk strøm løber igennem, er i sit eget magnetfelt.
Når strømstyrken ændres i lederen, ændres m.feltet, dvs. den magnetiske flux skabt af denne strøm ændres. En ændring i magnetisk flux fører til fremkomsten af et elektrisk hvirvelfelt, og en induceret emk vises i kredsløbet.
Dette fænomen kaldes selvinduktion.
Selvinduktion er fænomenet med forekomsten af induceret emk i et elektrisk kredsløb som følge af en ændring i strømstyrken.
Den resulterende emk kaldes selv-induceret emk
Manifestation af fænomenet selvinduktion
Kredsløbslukning
Når der er en kortslutning i det elektriske kredsløb, stiger strømmen, hvilket medfører en stigning i den magnetiske flux i spolen, et elektrisk hvirvelfelt opstår rettet mod strømmen, dvs. der opstår en selvinduktiv emk i spolen, hvilket forhindrer stigningen i strøm i kredsløbet (hvirvelfeltet hæmmer elektroner).
Som et resultat lyser L1 senere end L2.
Åbent kredsløb
Når det elektriske kredsløb åbnes, falder strømmen, der sker et fald i fluxen i spolen, og der opstår et elektrisk hvirvelfelt, rettet som en strøm (forsøger at opretholde den samme strømstyrke), dvs. En selvinduceret emf opstår i spolen, der opretholder strømmen i kredsløbet.
Som et resultat blinker L kraftigt, når den er slukket.
I elektroteknik manifesterer fænomenet selvinduktion sig, når et kredsløb er lukket ( elektricitet stiger gradvist), og når kredsløbet åbnes (den elektriske strøm forsvinder ikke med det samme).
INDUKTANS
Hvad afhænger selv-induceret emf af?
Elektrisk strøm skaber sit eget magnetfelt. Den magnetiske flux gennem kredsløbet er proportional med induktionen magnetfelt(Ф ~ V), induktion er proportional med strømstyrken i lederen
(B ~ I), derfor er den magnetiske flux proportional med strømstyrken (Ф ~ I).
Selvinduktions-emk afhænger af strømændringshastigheden i det elektriske kredsløb, af lederens egenskaber (størrelse og form) og af den relative magnetiske permeabilitet af mediet, hvori lederen er placeret.
En fysisk størrelse, der viser afhængigheden af selvinduktions-emf'en af lederens størrelse og form og af det miljø, hvori lederen er placeret, kaldes selvinduktionskoefficienten eller induktansen.
Induktans - fysisk mængde, numerisk lig med den selvinduktive emk, der opstår i kredsløbet, når strømmen ændres med 1 Ampere på 1 sekund.
Induktansen kan også beregnes ved hjælp af formlen:
hvor Ф er den magnetiske flux gennem kredsløbet, I er strømstyrken i kredsløbet.
SI induktansenheder:
Spolens induktans afhænger af:
antallet af vindinger, spolens størrelse og form og den relative magnetiske permeabilitet af mediet (evt. en kerne).
SELVINDUKTION EMF
Den selvinduktive emf forhindrer strømmen i at stige, når kredsløbet tændes, og strømmen i at falde, når kredsløbet åbnes.
ENERGI AF DET MAGNETISKE STRØMSFELT
Omkring en strømførende leder er der et magnetfelt, der har energi.
Hvor kommer det fra? Den strømkilde, der er inkluderet i det elektriske kredsløb, har en energireserve.
I det øjeblik, hvor det elektriske kredsløb lukkes, bruger strømkilden en del af sin energi på at overvinde effekten af den selvinduktive emk, der opstår. Denne del af energien, kaldet strømmens egen energi, går til dannelsen af et magnetfelt.
Magnetfeltets energi er lig med strømmens iboende energi.
Strømmens selvenergi er numerisk lig med det arbejde, strømkilden skal udføre for at overvinde selvinduktions-emk'en for at skabe en strøm i kredsløbet.
Energien af det magnetiske felt, der skabes af strømmen, er direkte proportional med strømmens kvadrat.
Hvor går magnetfeltets energi hen, efter at strømmen stopper? - skiller sig ud (når kredsløbet åbnes med tilstrækkelig stor styrke strøm kan forårsage en gnist eller lysbue)
SPØRGSMÅL TIL TESTPAPIR
om emnet "Elektromagnetisk induktion"
1. Nævn 6 måder at opnå induktionsstrøm på.
2. Fænomenet elektromagnetisk induktion (definition).
3. Lenz' regel.
4. Magnetisk flux (definition, tegning, formel, inputmængder, deres måleenheder).
5. Loven om elektromagnetisk induktion (definition, formel).
6. Egenskaber af det elektriske hvirvelfelt.
7. Induktions-emk af en leder, der bevæger sig i et ensartet magnetfelt (årsag til udseende, tegning, formel, inputmængder, deres måleenheder).
8. Selvinduktion (kort manifestation i elektroteknik, definition).
9. EMF af selvinduktion (dens handling og formel).
10. Induktans (definition, formler, måleenheder).
11. Energi af strømmens magnetfelt (formlen hvor energien af strømmens magnetfelt kommer fra, hvor den forsvinder, når strømmen stopper).
Fysik 10-11 klasse. SELVINDUKTION
Hver leder, som elektrisk strøm løber igennem, er i sit eget magnetfelt.
Når strømstyrken ændres i lederen, ændres m.feltet, dvs. den magnetiske flux skabt af denne strøm ændres. En ændring i magnetisk flux fører til fremkomsten af et elektrisk hvirvelfelt, og en induceret emk vises i kredsløbet.
Dette fænomen kaldes selvinduktion.
Selvinduktion er fænomenet med forekomsten af induceret emk i et elektrisk kredsløb som følge af en ændring i strømstyrken.
Den resulterende emf kaldes Selvfremkaldt emf
Manifestation af fænomenet selvinduktion
Kredsløbslukning
Når der er kortslutning i det elektriske kredsløb, stiger strømmen, hvilket medfører en stigning i den magnetiske flux i spolen, og der opstår et elektrisk hvirvelfelt, rettet mod strømmen, dvs. En selvinduktions-emf opstår i spolen, der forhindrer stigningen i strøm i kredsløbet (hvirvelfeltet hæmmer elektronerne).
Som resultat L1 lyser senere, end L2.
Åbent kredsløb
Når det elektriske kredsløb åbnes, falder strømmen, der sker et fald i fluxen i spolen, og der opstår et elektrisk hvirvelfelt, rettet som en strøm (forsøger at opretholde den samme strømstyrke), dvs. En selvinduceret emf opstår i spolen, der opretholder strømmen i kredsløbet.
Elektrisk strøm, der passerer gennem en leder, skaber et magnetisk felt omkring den. Den magnetiske flux F gennem denne leders kredsløb er proportional med induktionsmodulet B af magnetfeltet inde i kredsløbet, og magnetfeltinduktionen er igen proportional med strømstyrken i lederen. Derfor er den magnetiske flux gennem sløjfen direkte proportional med strømmen i sløjfen:
Proportionalitetskoefficienten mellem strømstyrken I i kredsløbet og den magnetiske flux F skabt af denne strøm kaldes induktans. Induktans afhænger af størrelsen og formen af lederen, på magnetiske egenskaber miljø, hvori lederen er placeret.
Induktansenhed.
Pr. induktansenhed i Internationalt system Henry er accepteret. Denne enhed er bestemt ud fra formel (55.1):
Induktansen af kredsløbet er lig, hvis den er ved kraft jævnstrøm 1 En magnetisk flux gennem kredsløbet er lig med
Selvinduktion.
Når strømmen i spolen ændres, ændres den magnetiske flux skabt af denne strøm. En ændring i den magnetiske flux, der passerer gennem spolen, skulle forårsage fremkomsten af en induceret emk i spolen. Fænomenet med forekomsten af induceret emk i
af et elektrisk kredsløb som følge af en ændring i strømstyrken i dette kredsløb kaldes selvinduktion.
I overensstemmelse med Lenz's regel forhindrer den selvinduktive emf, at strømmen stiger, når kredsløbet er tændt, og strømmen i at falde, når kredsløbet slukkes.
Fænomenet selvinduktion kan observeres ved at samle et elektrisk kredsløb fra en spole med høj induktans, en modstand, to identiske glødelamper og en strømkilde (fig. 197). Modstanden skal have det samme elektrisk modstand, ligesom spoleledningen. Erfaringen viser, at når kredsløbet er lukket, lyser en elektrisk lampe, der er seriekoblet med spolen, noget senere end en lampe, der er seriekoblet med en modstand. Stigningen i strøm i spolekredsløbet under lukning forhindres af selvinduktions-emk, som opstår, når den magnetiske flux i spolen stiger. Når strømkilden er slukket, blinker begge lamper. I dette tilfælde opretholdes strømmen i kredsløbet af den selvinduktions-emk, der opstår, når den magnetiske flux i spolen falder.
Den selvinduktions-emk, der opstår i en spole med induktans ifølge loven om elektromagnetisk induktion, er lig med
Den selvinduktive emk er direkte proportional med spolens induktans og hastigheden for ændring af strøm i spolen.
Ved hjælp af udtryk (55.3) kan vi give en anden definition af induktansenheden: et element i et elektrisk kredsløb har induktans, hvis, med en ensartet ændring i strømstyrken i kredsløbet med 1 A på 1 s, en selvinduktiv emk på 1 V opstår i den.
Magnetisk feltenergi.
Når induktorspolen er afbrudt fra strømkilden, giver en glødelampe forbundet parallelt med spolen et kortvarigt blink. Strømmen i kredsløbet opstår under ved indvirkning af EMF selvinduktion. Kilden til energi, der frigives i det elektriske kredsløb, er spolens magnetiske felt.
Energien af induktorens magnetfelt kan beregnes på følgende måde. For at forenkle beregningen skal du overveje det tilfælde, hvor strømmen i kredsløbet efter frakobling af spolen aftager over tid iflg. lineær lov. I dette tilfælde har den selv-inducerede emf konstant værdi, lige
E.m.f. selvinduktion. E.m.f. e L, induktion i en leder eller spole som følge af en ændring i magnetisk flux skabt af en strøm, der går gennem den samme leder eller spole, kaldes f.eks. d.s. selvinduktion (fig. 60). Dette e. d.s. opstår, når der er nogen ændring i strøm, for eksempel ved lukning og åbning elektriske kredsløb, når belastningen af elektriske motorer ændrer sig osv. Jo hurtigere strømmen i en leder eller spole ændres, jo større er ændringshastigheden af den magnetiske flux, der trænger ind i dem, og jo større er f.eks. d.s. selvinduktion induceres i dem. F.eks. d.s. selvinduktion e L opstår i AB-lederen (se fig. 54), når strømmen i 1, der løber igennem den, ændres. Følgelig inducerer et skiftende magnetfelt f.eks. d.s. i den samme leder, hvor strømmen ændres, hvilket skaber dette felt.
Retning e. d.s. selvinduktion er bestemt af Lenz' regel. E.m.f. selvinduktion har altid en retning, i hvilken den forhindrer ændringen i strømmen, der forårsagede den. Som følge heraf, efterhånden som strømmen i lederen (spolen) stiger, vil den fx inducerede i dem. d.s. selvinduktion vil være rettet mod strømmen, dvs. den vil forhindre dens stigning (fig. 61, a), og omvendt, når strømmen falder i lederen (spolen), e.m. d.s. selvinduktion, der falder sammen i retning med strømmen, dvs. forhindrer dens fald (fig. 61, b). Hvis strømmen i spolen ikke ændres, så f.eks. d.s. ingen selvinduktion forekommer.
Fra reglen diskuteret ovenfor til bestemmelse af retningen af f.eks. d.s. selvinduktion indebærer, at dette f.eks. d.s. har en bremsevirkning på strømændringer i elektriske kredsløb. I denne henseende ligner dens virkning virkningen af inertikraften, som forhindrer en ændring i kroppens position. I et elektrisk kredsløb (fig. 62, a), bestående af en modstand med modstand R og spole K, skabes strøm i fælles aktion spænding U-kilde og f.eks. d.s. selvinduktion e L induceret i spolen. Ved tilslutning af det pågældende kredsløb til en kilde til f.eks. d.s. selvinduktion e L (se udtrukket pil) begrænser stigningen i strømstyrken. Derfor når den nuværende i steady-state værdien I=U/R (ifølge Ohms lov) ikke øjeblikkeligt, men inden for et bestemt tidsrum (fig. 62, b). I løbet af denne tid sker der en forbigående proces i det elektriske kredsløb, hvor e L og i ændres. Nemlig
Også, når det elektriske kredsløb er slukket, falder strømmen i ikke øjeblikkeligt til nul, men på grund af virkningen af f. d.s. e L (se stiplet pil) falder gradvist.
Induktans. Forskellige lederes (spolers) evne til at inducere f.eks. d.s. selvinduktion estimeres ved induktans L. Den viser, hvad f.eks. d.s. selvinduktion sker i en given leder (spole), når strømmen ændres med 1 A i 1 s. Induktansen måles i Henry (H), 1 H = 1 Ohm*s. I praksis måles induktansen ofte i dele af en henry - millihenry (mH) og i dele af en milliontedel af en henry - mikrohenry (µH).
Er induktansen af en spole afhængig af antallet af vindinger af spolen? og magnetisk modstand Rm af dets magnetiske kredsløb, dvs. fra dets magnetiske permeabilitet? a og geometriske dimensioner l og s. Hvis en stålkerne indsættes i en spole, stiger dens induktans kraftigt på grund af styrkelsen af spolens magnetiske felt. I dette tilfælde skaber en strøm på 1 A en væsentlig større magnetisk flux end i en spole uden kerne.
Ved at bruge begrebet induktans L kan man opnå for f.eks. d.s. selvinduktion følgende formel:
e L = – L?i/?t (53)
Hvor?i er ændringen i strøm i lederen (spolen) over en periode?t.
Derfor, e. d.s. selvinduktion er proportional med strømmens ændringshastighed.
Tænd og sluk DC-kredsløb med en induktor. Når et elektrisk kredsløb indeholdende R og L er forbundet til en jævnstrømskilde med spænding U ved afbryder B1 (fig. 63, a), stiger strømmen i ikke til den konstante værdi, jeg indstiller =U/R, ikke øjeblikkeligt, siden e. d.s. selvinduktansen e L, der opstår i induktansen, virker mod den påtrykte spænding V og forhindrer strømmen i at stige. Processen under overvejelse er præget af gradvis ændring strøm i (fig. 63, b) og spændinger u a og u L langs kurverne - til udstillere.Ændringen i i, u a og u L langs de angivne kurver kaldes aperiodisk.
Satsen for stigning i strøm i kredsløbet og ændring i spændinger u a og u L er karakteriseret ved kredsløbets tidskonstant
T = L/R (54)
Det måles i sekunder, afhænger kun af parametrene R og L i et givet kredsløb og giver dig mulighed for at estimere varigheden af processen med at ændre strømmen uden at konstruere grafer. Denne varighed er teoretisk uendelig lang. I praksis antages det normalt, at det er (3-4) T. I løbet af denne tid når strømmen i kredsløbet 95-98% af steady-state værdien. Følgelig, jo større modstand og jo mindre induktans L, jo hurtigere sker processen med at ændre strøm i elektriske kredsløb med induktans. Tidskonstanten T i en aperiodisk proces kan defineres som et segment AB afskåret af en tangent trukket fra origo til den betragtede kurve (for eksempel strøm i) på linjen svarende til steady-state værdien af denne størrelse.
Egenskaben ved induktans til at sænke processen med strømændringer bruges til at skabe tidsforsinkelser ved drift af forskellige enheder (for eksempel ved styring af driften af sandkasser til periodisk tilførsel af dele af sand under et lokomotivs hjul). Driften af et elektromagnetisk tidsrelæ er også baseret på brugen af dette fænomen (se § 94).
Skifte overspændinger. E er især stærk. d.s. selvinduktion ved åbning af kredsløb indeholdende spoler med et stort antal drejninger og med stålkerner (for eksempel viklinger af generatorer, elektriske motorer, transformere osv.), dvs. kredsløb med høj induktans. I dette tilfælde vil den resulterende e. d.s. selvinduktion e L kan være mange gange højere end kildens spænding U og summeret med den forårsage overspændinger i elektriske kredsløb (fig. 64, a), kaldet skifte(opstår når skifte- kobling af elektriske kredsløb). De er farlige for viklingerne af elektriske motorer, generatorer og transformere, da de kan forårsage nedbrydning af deres isolering.
Store E. d.s. selvinduktion bidrager også til fremkomsten elektrisk gnist eller lysbuer i elektriske enheder, der skifter elektriske kredsløb. For eksempel i det øjeblik, kontakterne åbner (fig. 64, b), resulterer f.eks. d.s. selvinduktion øger i høj grad potentialforskellen mellem kontaktens åbne kontakter og bryder gennem luftgabet. Det resulterende elektrisk lysbue vedligeholdt i nogen tid. d.s. selvinduktion, som dermed forsinker processen med at slukke for strømmen i kredsløbet. Dette fænomen er meget uønsket, da lysbuen smelter kontakterne på frakoblingsenhederne, hvilket fører til deres hurtige fejl. Derfor er der i alle enheder, der bruges til at åbne elektriske kredsløb, specielle lysbueslukningsanordninger tilvejebragt for at sikre hurtigere lysbueslukning.
Derudover i strømkredsløb med betydelig induktans (for eksempel excitationsviklinger af generatorer), parallelt kæder R-L(dvs. den tilsvarende vikling) tænd for afladningsmodstanden R p (fig. 65, a). I dette tilfælde, efter afbrydelse af kontakt B1, afbrydes R-L-kredsløbet ikke, men lukkes til modstand R p. Strømmen i kredsløb i falder ikke øjeblikkeligt, men gradvist - eksponentielt (fig. 65.6), da f.eks. d.s. selvinduktion e L, der opstår i induktans L forhindrer strømmen i at falde. Spændingen up over afladningsmodstanden ændres også eksponentielt under den nuværende ændringsproces. Det er lig med den spænding, der påføres R-L-kredsløbet, dvs. til terminalerne på den tilsvarende
nuværende vikling. I startmoment U p initial = UR p/R, dvs. afhænger af udladningsmodstandens modstand; på store værdier Rp denne spænding kan være for høj og farlig for isoleringen af den elektriske installation. I praksis, for at begrænse de resulterende overspændinger, tages modstanden Rp af udladningsmodstanden ikke mere end 4-8 gange større end modstanden R af den tilsvarende vikling.
Betingelser for forekomsten af forbigående processer. Processerne diskuteret ovenfor, når R-L-kredsløbet tændes og slukkes, kaldes overgangsprocesser. De opstår når du tænder og slukker for kilden eller individuelle sektioner af kredsløbet, samt når du ændrer driftstilstanden for eksempel ved pludselige belastningsændringer, brud og kortslutninger. De samme transiente processer forekommer under de specificerede forhold og i kredsløb, der indeholder kondensatorer med en kapacitans C. I nogle tilfælde er transiente processer farlige for kilder og modtagere, da de resulterende strømme og spændinger kan være mange gange højere end de nominelle værdier for hvilke disse er designet enheder. I nogle dele af elektrisk udstyr, især i industrielle elektroniske enheder, er transiente processer imidlertid driftsformer.
Fysisk forklares forekomsten af forbigående processer af det faktum, at induktorer og kondensatorer er energilagringsenheder, og processen med akkumulering og frigivelse af energi i disse elementer kan ikke forekomme øjeblikkeligt; derfor er strømmen i induktoren og spændingen på kondensatoren kan ikke ændre sig med det samme. Tidspunktet for den transiente proces, hvor der opstår en gradvis ændring i strøm og spænding, når du tænder, slukker og ændrer kredsløbets driftstilstand, bestemmes af værdierne af R, L og C i kredsløbet og kan beløbe sig til til brøker og enheder af sekunder. Efter afslutningen af overgangsprocessen får strømmen og spændingen nye værdier, som kaldes etableret.