Kui voolutugevus ahelas muutub, muutub magnetinduktsiooni voog läbi selle vooluringiga piiritletud pinna magnetinduktsiooni voo muutus ergastuseni Enese esilekutsutud emf. EMF-i suund osutub selliseks, et kui vool suureneb emf vooluringid takistab voolu suurenemist ja kui vool väheneb, siis voolu vähenemist.
EMF-i suurus on võrdeline voolu muutumise kiirusega I ja ahela induktiivsus L :
.Iseinduktsiooni nähtuse tõttu EMF-i allikaga elektriahelas ei teki vooluahela sulgemisel voolu mitte kohe, vaid mõne aja pärast. Sarnased protsessid toimuvad ka vooluringi avamisel ja iseinduktsiooni emf väärtus võib märkimisväärselt ületada lähte-emfi väärtust. Kõige sagedamini kasutatakse seda igapäevaelus autode süütepoolides. Tüüpiline iseinduktsiooni pinge 12V toitepingega on 7-25kV.
Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.
Vaadake, mis on "eneseinduktsiooni emf" teistes sõnaraamatutes:
eneseinduktsioon emf- - [Ja.N.Luginski, M.S.Fezi Žilinskaja, Ju.S.Kabirov. Inglise-vene elektrotehnika ja elektroenergeetika sõnastik, Moskva, 1999] Elektrotehnika teemad, põhimõisted EN iseindutseeritud emfFaraday pingeinduktiivsus pinge iseinduktsioon... ...
See on esinemise fenomen indutseeritud emf juhtivas ahelas, kui ahelat läbiv vool muutub. Kui voolutugevus ahelas muutub, siis magnetvoog läbi selle kontuuriga piiratud pinna. Muuda... ...Wikipedia
- (ladina keelest inductio guidance, motivation), magnetit iseloomustav väärtus. St Va elektriline. ketid. Juhtivas ahelas voolav vool tekitab ümbritsevas piirkonnas magnetvälja. välja ja vooluringi tungiv (sellega seotud) magnetvoog Ф on sirge... ... Füüsiline entsüklopeedia
reaktiivvõimsus- Väärtus, mis on võrdne sinusoidse elektrivooluga ja elektriline pinge pinge efektiivväärtuse korrutis voolu efektiivse väärtuse ja kaheklemmilise võrgu pinge ja voolu vahelise faasinihke siinuse võrra. [GOST R 52002 2003]… … Tehniline tõlkija juhend
Füüsika haru, mis hõlmab teadmisi selle kohta staatiline elekter, elektrivoolud ja magnetilised nähtused. ELEKTROSTAATIKA Elektrostaatika tegeleb puhkeolekus olevate objektidega seotud nähtustega. elektrilaengud. Vahel mõjuvate jõudude olemasolu ... ... Collieri entsüklopeedia
Elektrimasin, millel pole liikuvaid osi ja mis muundab ühe pingega vahelduvvoolu teise pingega vahelduvvooluks. Lihtsamal juhul koosneb see magnetahelast (südamikust) ja kahest sellel asuvast mähisest, primaar- ja... ... entsüklopeediline sõnaraamat
Eneseinduktsioon
Iga juht, mida läbib elektrivool, on oma magnetväljas.
Voolutugevuse muutumisel juhis muutub m.väli, st. selle voolu tekitatud magnetvoog muutub. Magnetvoo muutumine viib keerise elektrivälja tekkeni ja ahelasse ilmub indutseeritud emf.
Seda nähtust nimetatakse eneseinduktsiooniks.
Iseinduktsioon on nähtus, kus voolutugevuse muutumise tagajärjel tekib elektriahelas indutseeritud emf.
Saadud emfi nimetatakse iseindutseeritud emfiks
Eneseinduktsiooni nähtuse ilming
Vooluahela sulgemine
Kui elektriahelas on lühis, siis vool suureneb, mis põhjustab magnetvoo suurenemist mähises, tekib voolu vastu suunatud pööriselektriväli, st mähisesse tekib iseinduktiivne emf, mis takistab voolu suurenemist ahelas (pöörisväli pärsib elektrone).
Selle tulemusena süttib L1 hiljem kui L2.
Avatud vooluring
Elektriahela avamisel vool väheneb, toimub voo vähenemine mähises ja tekib pööriselektriväli, mis on suunatud nagu vool (püüdes säilitada sama voolutugevust), s.t. Mähises tekib iseindutseeritud emf, mis hoiab vooluahelas voolu.
Selle tulemusena vilgub L väljalülitamisel eredalt.
Elektrotehnikas ilmneb iseinduktsiooni nähtus, kui vooluahel on suletud ( elektrit suureneb järk-järgult) ja vooluringi avamisel (elektrivool ei kao kohe).
INDUKTANTS
Millest sõltub eneseindutseeritud emf?
Elektrivool loob oma magnetvälja. Ahelat läbiv magnetvoog on võrdeline induktsiooniga magnetväli(Ф ~ V), induktsioon on võrdeline voolutugevusega juhis
(B ~ I), seetõttu on magnetvoog võrdeline voolutugevusega (Ф ~ I).
Iseinduktsiooni emf sõltub voolu muutumise kiirusest elektriahelas, juhi omadustest (suurus ja kuju) ning selle keskkonna suhtelisest magnetilisest läbilaskvusest, milles juht asub.
Füüsikalist suurust, mis näitab iseinduktsiooni emf sõltuvust juhi suurusest ja kujust ning keskkonnast, kus juht asub, nimetatakse iseinduktsiooni koefitsiendiks või induktiivsuseks.
induktiivsus - füüsiline kogus, mis on arvuliselt võrdne iseinduktiivse emf-ga, mis tekib vooluringis, kui vool muutub 1 ampri võrra 1 sekundi jooksul.
Induktiivsust saab arvutada ka järgmise valemi abil:
kus Ф on vooluahelat läbiv magnetvoog, I on voolutugevus ahelas.
SI induktiivsuse ühikud:
Pooli induktiivsus sõltub:
pöörete arv, pooli suurus ja kuju ning kandja (võimalik, et südamiku) suhteline magnetiline läbilaskvus.
ISEINDUKTSIOONI EMF
Iseinduktiivne emf takistab voolu suurenemist vooluringi sisselülitamisel ja voolu vähenemist vooluringi avamisel.
VOOLU MAGNETVÄLJA ENERGIA
Voolu juhtiva juhi ümber on magnetväli, millel on energiat.
Kust see tuleb? Elektriahelas sisalduval vooluallikal on energiavaru.
Elektriahela sulgemise hetkel kulutab vooluallikas osa oma energiast tekkiva iseinduktiivse emfi mõju ületamiseks. See osa energiast, mida nimetatakse voolu enda energiaks, läheb magnetvälja moodustamiseks.
Magnetvälja energia on võrdne voolu siseenergiaga.
Voolu omaenergia on arvuliselt võrdne tööga, mida vooluallikas peab tegema, et ületada iseinduktsiooni emf, et tekitada vooluringis vool.
Voolu tekitatud magnetvälja energia on otseselt võrdeline voolu ruuduga.
Kuhu läheb magnetvälja energia pärast voolu peatumist? - paistab silma (kui ahel on piisavalt avatud suur jõud vool võib põhjustada sädeme või kaare)
KÜSIMUSED KONTROLLITÖÖLE
teemal "Elektromagnetiline induktsioon"
1. Loetlege 6 võimalust induktsioonvoolu saamiseks.
2. Elektromagnetilise induktsiooni nähtus (definitsioon).
3. Lenzi reegel.
4. Magnetvoog (definitsioon, joonis, valem, sisendsuurused, nende mõõtühikud).
5. Elektromagnetilise induktsiooni seadus (definitsioon, valem).
6. Pöörise elektrivälja omadused.
7. Ühtlases magnetväljas liikuva juhi induktsioon emf (ilmumise põhjus, joonis, valem, sisendsuurused, nende mõõtühikud).
8. Eneseinduktsioon (elektritehnika lühiilming, definitsioon).
9. Eneseinduktsiooni EMF (selle toime ja valem).
10. Induktiivsus (definitsioon, valemid, mõõtühikud).
11. Voolu magnetvälja energia (valem, kust voolu magnetvälja energia tuleb, kuhu voolu peatumisel kaob).
Füüsika 10-11 klass. ISEINDUKTSIOON
Iga juht, mida läbib elektrivool, on oma magnetväljas.
Voolutugevuse muutumisel juhis muutub m.väli, st. selle voolu tekitatud magnetvoog muutub. Magnetvoo muutumine viib keerise elektrivälja tekkeni ja ahelasse ilmub indutseeritud emf.
Seda nähtust nimetatakse eneseinduktsiooniks.
Iseinduktsioon on nähtus, kus voolutugevuse muutumise tagajärjel tekib elektriahelas indutseeritud emf.
Saadud emf-i nimetatakse Enese esilekutsutud emf
Eneseinduktsiooni nähtuse ilming
Vooluahela sulgemine
Kui elektriahelas on lühis, siis vool suureneb, mis põhjustab magnetvoo suurenemist mähises ja tekib keeriselektriväli, mis on suunatud voolu vastu, s.t. Mähises tekib iseinduktsiooni emf, mis takistab voolu suurenemist ahelas (keerisväli pärsib elektrone).
Tulemusena L1 süttib hiljem, kui L2.
Avatud vooluring
Elektriahela avamisel vool väheneb, toimub voo vähenemine mähises ja tekib pööriselektriväli, mis on suunatud nagu vool (püüdes säilitada sama voolutugevust), s.t. Mähises tekib iseindutseeritud emf, mis hoiab vooluahelas voolu.
Juhti läbiv elektrivool loob selle ümber magnetvälja. Selle juhi ahelat läbiv magnetvoog F on võrdeline ahela sees oleva magnetvälja induktsioonimooduliga B ja magnetvälja induktsioon on omakorda võrdeline voolutugevusega juhis. Seetõttu on ahelat läbiv magnetvoog otseselt võrdeline ahela vooluga:
Proportsionaalsuskoefitsienti vooluringis oleva voolutugevuse I ja selle voolu tekitatud magnetvoo F vahel nimetatakse induktiivsuseks. Induktiivsus sõltub juhi suurusest ja kujust, edasi magnetilised omadused keskkond, kus juht asub.
Induktiivsuse ühik.
Induktiivsuse ühiku kohta in Rahvusvaheline süsteem Henry on aktsepteeritud See ühik määratakse valemi (55.1) alusel:
Vooluahela induktiivsus on jõu korral võrdne alalisvool 1 Ahelat läbiv magnetvoog on võrdne
Eneseinduktsioon.
Kui voolutugevus mähises muutub, muutub selle voolu tekitatav magnetvoog. Mähist läbiva magnetvoo muutus peaks tekitama mähises indutseeritud emf-i. Indutseeritud emf-i esinemise nähtus
elektriahela voolutugevuse muutumise tulemusena selles ahelas nimetatakse iseinduktsiooniks.
Vastavalt Lenzi reeglile takistab iseinduktiivne emf voolutugevuse suurenemist vooluahela sisselülitamisel ja voolu vähenemist, kui vooluring on välja lülitatud.
Iseinduktsiooni nähtust saab jälgida suure induktiivsusega mähisest, takistist, kahest identsest hõõglambist ja vooluallikast elektriahela kokkupanemisel (joonis 197). Takistil peab olema sama elektritakistus, nagu mähise traat. Kogemused näitavad, et kui vooluring on suletud, süttib mähisega järjestikku ühendatud elektrilamp mõnevõrra hiljem kui takistiga järjestikku ühendatud lamp. Voolu suurenemist pooli ahelas sulgemise ajal hoiab ära iseinduktsiooni emf, mis tekib siis, kui poolis olev magnetvoog suureneb. Kui toiteallikas on välja lülitatud, vilguvad mõlemad tuled. Sel juhul hoiab vooluahelas voolu iseinduktsiooni emf, mis tekib siis, kui mähises olev magnetvoog väheneb.
Elektromagnetilise induktsiooni seaduse kohaselt induktiivsusega poolis tekkiv iseinduktsiooni emf on võrdne
Iseinduktiivne emf on otseselt võrdeline pooli induktiivsusega ja voolu muutumise kiirusega mähises.
Kasutades avaldist (55.3), saame anda induktiivsuse ühiku teise definitsiooni: elektriahela elemendil on induktiivsus, kui voolutugevuse ühtlasel muutumisel ahelas 1 A võrra 1 sekundi jooksul on iseinduktiivne. selles tekib 1 V emf.
Magnetvälja energia.
Kui induktiivpooli vooluallikast lahti ühendada, annab mähisega paralleelselt ühendatud hõõglamp lühiajalise sähvatuse. Voolu vooluringis toimub all EMF-i toimel eneseinduktsioon. Elektriahelas vabaneva energia allikaks on pooli magnetväli.
Induktiivpooli magnetvälja energiat saab arvutada järgmiselt. Arvutamise lihtsustamiseks kaaluge juhtumit, kui pärast mähise allikast lahtiühendamist väheneb voolutugevus ahelas aja jooksul vastavalt lineaarne seadus. Sel juhul on enda tekitatud emf püsiv väärtus, võrdne
E.m.f. eneseinduktsioon. E.m.f. e L, induktsiooni juhis või mähises sama juhi või pooli läbiva voolu poolt tekitatud magnetvoo muutumise tulemusena nimetatakse e. d.s. eneseinduktsioon (joonis 60). See e. d.s. tekib voolu muutumisel, näiteks sulgemisel ja avamisel elektriahelad, kui elektrimootorite koormus muutub jne Mida kiiremini muutub vool juhis või mähises, seda suurem on neisse tungiva magnetvoo muutumise kiirus ja seda suurem on e. d.s. neis kutsutakse esile eneseinduktsioon. Näiteks e. d.s. iseinduktsioon e L tekib AB juhis (vt joon. 54), kui seda läbiv vool i 1 muutub. Järelikult indutseerib muutuv magnetväli e. d.s. samas juhis, milles vool muutub, luues selle välja.
Suund e. d.s. eneseinduktsiooni määrab Lenzi reegel. E.m.f. iseinduktsioonil on alati suund, milles see takistab seda põhjustanud voolu muutumist. Järelikult voolu suurenedes juhis (poolis) indutseeritakse neis nt. d.s. iseinduktsioon on suunatud voolu vastu, st takistab selle suurenemist (joon. 61, a) ja vastupidi, kui voolu väheneb juhis (mähis), ilmub e.m. d.s. iseinduktsioon, mis kattub suunaga vooluga, st takistab selle vähenemist (joon. 61, b). Kui vool mähises ei muutu, siis e. d.s. eneseinduktsiooni ei toimu.
Eespool käsitletud reeglist e suuna määramiseks. d.s. eneseinduktsioon viitab sellele, et see e. d.s. avaldab pidurdavat mõju elektriahelate voolumuutustele. Selles suhtes on selle toime sarnane inertsijõu toimega, mis takistab keha asendi muutumist. Elektriskeemis (joonis 62, a), mis koosneb takistusega R ja mähisest K, tekib vool i ühistegevus pinge U allikas ja e. d.s. iseinduktsioon e L indutseeritud poolis. Kõnealuse vooluringi ühendamisel e allikaga. d.s. iseinduktsioon e L (vt pidev nool) piirab voolutugevuse suurenemist. Seetõttu saavutab vool i püsiseisundi väärtuse I=U/R (Oomi seaduse järgi) mitte hetkega, vaid teatud aja jooksul (joonis 62, b). Selle aja jooksul toimub elektriahelas mööduv protsess, mille käigus e L ja i muutuvad. Täpselt nii
Samuti ei vähene elektriahela väljalülitamisel vool i koheselt nullini, vaid e toimel. d.s. e L (vt katkendlik nool) väheneb järk-järgult.
Induktiivsus. Erinevate juhtide (poolide) võime indutseerida e. d.s. iseinduktsiooni hinnatakse induktiivsusega L. See näitab, mida e. d.s. iseinduktsioon toimub antud juhis (poolis), kui vool muutub 1 A võrra 1 s. Induktiivsust mõõdetakse henrys (H), 1 H = 1 Ohm*s. Praktikas mõõdetakse induktiivsust sageli henri-mikrohenri osades (mH) ja henri-mikrohenri miljondiku osades (µH).
Kas mähise induktiivsus sõltub mähise keerdude arvust? ja selle magnetahela magnettakistus R m, st selle magnetilisest läbilaskvusest? a ja geomeetrilised mõõtmed l ja s. Kui mähisesse sisestada terassüdamik, suureneb selle induktiivsus mähise magnetvälja tugevnemise tõttu järsult. Sel juhul tekitab 1 A vool oluliselt suurema magnetvoo kui ilma südamikuta mähises.
Kasutades induktiivsuse L mõistet, saab e jaoks saada. d.s. iseinduktsioon järgmise valemiga:
e L = – L ?i / ?t (53)
Kus?i on voolu muutus juhis (mähises) teatud aja jooksul?t.
Seega e. d.s. iseinduktsioon on võrdeline voolu muutumise kiirusega.
Alalisvooluahelate sisse- ja väljalülitamine induktiivpooliga. Kui R ja L sisaldav elektriahel on lüliti B1 abil ühendatud pingega U alalisvooluallikaga (joonis 63, a), ei suurene vool i hetkeliselt kuni püsiseisundi väärtuseni, mille seadsin =U/R, alates e. d.s. induktiivsuses tekkiv iseinduktiivsus e L mõjub rakendatavale pingele V vastu ja takistab voolu suurenemist. Vaadeldavat protsessi iseloomustab järkjärguline muutus vool i (joonis 63, b) ja pinged u a ja u L piki kõveraid - eksponentide juurde. Nimetatakse i, u a ja u L muutust piki näidatud kõveraid perioodiline.
Voolu suurenemise kiirust vooluringis ning pingete u a ja u L muutumist iseloomustab vooluahela ajakonstant
T = L/R (54)
Seda mõõdetakse sekundites, see sõltub ainult antud vooluahela parameetritest R ja L ning võimaldab hinnata voolu muutmise protsessi kestust ilma graafikuid koostamata. See kestus on teoreetiliselt lõpmatult pikk. Praktikas arvatakse tavaliselt, et see on (3-4) T. Selle aja jooksul ulatub voolutugevus ahelas 95-98% püsiseisundi väärtusest. Järelikult, mida suurem on takistus ja väiksem induktiivsus L, seda kiiremini toimub voolu muutumise protsess induktiivsusega elektriahelates. Ajakonstandi T aperioodilises protsessis saab defineerida kui lõiku AB, mis on lõigatud lähtepunktist vaadeldava kõvera puutujaga (näiteks vooluga i) joonel, mis vastab selle suuruse püsiseisundi väärtusele.
Induktiivsuse omadust aeglustada voolu muutumise protsessi kasutatakse ajaliste viivituste tekitamiseks erinevate seadmete kasutamisel (näiteks liivakastide töö juhtimisel, et veduri rataste alla perioodiliselt varustada liiva). Selle nähtuse kasutamisel põhineb ka elektromagnetilise aegrelee töö (vt § 94).
Lülitusliigpinged. E on eriti tugev. d.s. iseinduktsioon pooli sisaldavate ahelate avamisel suur hulk keerdudega ja terassüdamikega (näiteks generaatorite, elektrimootorite, trafode jne mähised), st suure induktiivsusega ahelad. Sel juhul saadakse tulemuseks e. d.s. iseinduktsioon e L võib olla mitu korda suurem kui allika pinge U ja sellega summeeritud tekitada elektriahelates liigpingeid (joon. 64, a), nn. ümberlülitamine(tekib siis, kui ümberlülitamine- elektriahelate lülitamine). Need on ohtlikud elektrimootorite, generaatorite ja trafode mähistele, kuna võivad põhjustada nende isolatsiooni purunemist.
Suur E. d.s. tekkele aitab kaasa ka eneseinduktsioon elektriline säde või kaared elektriseadmetes, mis lülitavad elektriahelaid. Näiteks hetkel avanevad lüliti kontaktid (joon. 64, b), tulemuseks nt. d.s. iseinduktsioon suurendab oluliselt potentsiaalset erinevust lüliti avatud kontaktide vahel ja murrab läbi õhupilu. Saadud elektrikaar mõnda aega hooldatud. d.s. iseinduktsioon, mis seega lükkab edasi voolu väljalülitamise protsessi ahelas. See nähtus on väga ebasoovitav, kuna kaar sulatab lahtiühendamisseadmete kontaktid, mis põhjustab nende kiiret riket. Seetõttu on kõigis elektriahelate avamiseks kasutatavates seadmetes ette nähtud spetsiaalsed kaarekustutusseadmed, mis tagavad kaare kiirema kustutamise.
Lisaks sellele olulise induktiivsusega toiteahelates (näiteks generaatorite ergutusmähised) paralleelselt ketid R-L(st vastav mähis) lülitage sisse tühjendustakisti R p (joonis 65, a). Sel juhul pärast lüliti B1 väljalülitamist R-L ahel ei katke, vaid suletakse takistile R p. Voolutugevus ahelas i ei vähene hetkega, vaid järk-järgult - eksponentsiaalselt (joon. 65.6), kuna e. d.s. induktiivsuses L tekkiv iseinduktsioon e L takistab voolu vähenemist. Ka pinge u p tühjendustakistil muutub voolu muutumise protsessi käigus eksponentsiaalselt. See võrdub pingega, mis on rakendatud R-L ahelale, st vastavate klemmidele
voolu mähis. IN algushetk U p esialgne = UR p /R, st sõltub tühjendustakisti takistusest; juures suured väärtused Rp see pinge võib olla ülemäära kõrge ja ohtlik elektripaigaldise isolatsioonile. Praktikas võetakse tekkivate liigpingete piiramiseks tühjendustakisti takistust R p mitte rohkem kui 4-8 korda suuremaks kui vastava mähise takistus R.
Mööduvate protsesside esinemise tingimused. Nimetatakse ülalpool käsitletud protsessid R-L ahela sisse- ja väljalülitamisel üleminekuprotsessid. Need tekivad allika või ahela üksikute sektsioonide sisse- ja väljalülitamisel, samuti töörežiimi muutmisel, näiteks äkiliste koormuse muutuste, katkestuste ja lühiste ajal. Samad siirdeprotsessid toimuvad kindlaksmääratud tingimustes ja vooluahelates, mis sisaldavad kondensaatoreid mahtuvusega C. Mõnel juhul on siirdeprotsessid ohtlikud allikatele ja vastuvõtjatele, kuna tekkivad voolud ja pinged võivad olla mitu korda suuremad kui nimiväärtused. mille jaoks need on mõeldud seadmed. Mõnes elektriseadmete elemendis, eriti tööstuselektroonika seadmetes, on aga siirdeprotsessid töörežiimid.
Füüsiliselt on siirdeprotsesside esinemine seletatav asjaoluga, et induktiivpoolid ja kondensaatorid on energiasalvestid ning energia akumuleerumise ja vabanemise protsess nendes elementides ei saa toimuda koheselt, seetõttu ei saa induktiivpooli vool ja kondensaatori pinge ei saa koheselt muutuda. Siirdeprotsessi aeg, mille jooksul toimub voolu ja pinge järkjärguline muutus vooluahela sisse-, välja- ja töörežiimi muutmisel, määratakse ahela R, L ja C väärtustega ning see võib ulatuda murdosadeks ja sekundiühikuteks. Pärast üleminekuprotsessi lõppu omandavad vool ja pinge uued väärtused, mida nimetatakse asutatud.