Indukčnost: vzorec. Měření indukčnosti. Indukčnost obvodu

Kteří studovali fyziku ve škole? Pro některé to bylo zajímavé a pochopitelné, zatímco jiní se sklonil nad knihami a snažil se zapamatovat si složité pojmy. Ale každý z nás si uvědomit, že svět je založen na fyzikální poznatky. Dnes hovoříme o pojmy, jako je induktance proudové smyčky indukčnost, a zjistit, jaké jsou kondenzátory a to je elektromagnet.

Elektrický obvod a indukčnost

Indukčnost slouží k charakterizaci magnetických vlastností elektrického obvodu. Je definován jako koeficient proporcionality mezi proudovým elektrickým proudem a magnetickým tokem v uzavřené smyčce. Průtok vytváří tento proud přes obrysový povrch. Další definice spočívá v tom, že indukčnost je parametrem elektrického obvodu a určuje EMF samočiní. Termín je používán k označení prvku řetězce a je nutné charakterizovat účinek sebeindukce, který D. Henry a M. Faraday objevili nezávisle na sobě. Indukčnost je spojena s tvarem, velikostí obrysu a hodnotou magnetické propustnosti prostředí. V měřicí jednotce SI se tato hodnota měří v henry a je označena jako L.

Měření indukčnosti a indukčnosti

Induktivita je množství, které se rovná poměru magnetického toku procházejícího všemi obratmi obvodu k proudové síle:

• L = N × F: I.

Induktance obvodu závisí na tvaru, rozměrech obvodu a na magnetických vlastnostech média, ve kterém je umístěn. Pokud elektrický proud proudí v uzavřené smyčce, pak dochází ke změně magnetického pole. To následně povede k vzniku EMF. Narození indukčního proudu v uzavřeném obvodu se nazývá "samoindukce". Podle pravidla Lenz hodnota neumožňuje změnit proud v okruhu. Pokud je detekována samoinduktance, může být použit elektrický obvod, v němž jsou paralelně zapojeny odpor a cívka se železným jádrem. V sérii s nimi jsou připojeny elektrické výbojky. V tomto případě se odpor odporu rovná odporu na přímý proud cívky. Výsledkem bude jasné spalování lamp. Fenomén samočinné induktivity zaujímá jedno z hlavních míst v oblasti radiotechniky a elektrotechniky.

Jak najít indukčnost

Vzorec, který je nejjednodušší pro zjištění hodnoty, je následující:

• L = F: I,

kde F je magnetický tok a já je proud v obvodu.

Přes indukčnost lze vyjádřit EMF samočiní:

• Ei = -L x dI: dt.

Vzorec naznačuje závěr o číselné rovnosti indukce s EMF, který vzniká v obvodu, zatímco proudová síla se mění o jeden ampermetr za sekundu.

Variabilní indukčnost umožňuje nalézt energii magnetického pole:

• W = L I² : 2.

"Závitová cívka"

Indukční cívka je měděný drát izolovaný rázem na pevné bázi. Pokud jde o izolaci, je výběr materiálu široký - to je lak, izolace drátů a tkanina. Velikost magnetického toku závisí na ploše válce. Pokud se zvýší proud v cívce, magnetické pole se zvětší a naopak.

Pokud se na cívku aplikuje elektrický proud, v něm se objeví napětí proti proudu, ale náhle zmizí. Tento typ napětí je nazýván elektromotorická síla samoindukce. Když je napětí na cívce aplikováno, proud změní jeho hodnotu z 0 na určité číslo. Napětí se v tomto okamžiku také mění podle Ohmova zákona:

• I = U: R,

kde charakterizuji proudovou sílu, U - ukazuje napětí, R - odpor cívky.

Dalším zvláštním znakem cívky je následující skutečnost: pokud je otevřen okruh "cívkového zdroje", EMF bude přidán k napětí. Aktuální proud také poroste na začátku, a pak klesne. To znamená první komutační zákon, který říká, že proud v induktoru se nemění okamžitě.

Cívka může být rozdělena do dvou typů:

1. S magnetickým hrotem. V roli materiálu srdce jsou ferity a železo. Jádra slouží ke zvýšení indukčnosti.
2. S nemagnetickým. Používá se v případech, kdy indukčnost není větší než pět miligramů.

Zařízení se liší ve vzhledu a vnitřní struktuře. V závislosti na těchto parametrech je zjištěna indukčnost cívky. Vzorec je v každém případě odlišný. Například pro jednovrstvou cívku bude indukčnost:

• L = 10 mikro-0Pi-N²R² : 9R + 10l.

A tady už pro vícevrstvý jiný vzorec:

• L = mikro-0N²R² :2Pi- (6R + 9l + 10w).

Hlavní závěry týkající se práce svitků:

1. Na válcovém feritu vznikají největší indukčnosti uprostřed.
2. Pro získání maximální indukčnosti je nutné cívky těsně navinout na cívku.
3. Indukčnost je menší, tím menší je počet otáček.
4. V toroidním jádru vzdálenost mezi závity nehraje úlohu cívky.
5. Hodnota indukčnosti závisí na "zatáčkách v náměstí".
6. Pokud jsou induktory zapojeny do série, jejich celková hodnota se rovná součtu indukčností.
7. Při paralelním připojení je třeba dbát na to, aby byly tlumivky umístěné na desce. V opačném případě budou jejich hodnoty nesprávné kvůli vzájemnému působení magnetických polí.

Solenoid

Tento termín se týká válcového vinutí vyrobeného z drátu, který může být navinut v jedné nebo více vrstvách. Délka válce je mnohem větší než průměr. Vzhledem k tomuto vlastnostem, když se na dutinu elektromagnetického pole aplikuje proud, vzniká magnetické pole. Rychlost změny magnetického toku je úměrná změně proudu. Induktance solenoidu v tomto případě se vypočítá následovně:

• df: dt = L dl: dt.

Jiný typ cívky se nazývá elektromechanický ovladač se zasouvatelným jádrem. V tomto případě je solenoid dodáván s vnějším feromagnetickým magnetickým třmenem.

V současné době může zařízení kombinovat hydrauliku a elektroniku. Na tomto základě jsou vytvořeny čtyři modely:

• První je schopen ovládat tlak v potrubí.
• Druhý model se odlišuje od druhého pomocí nuceného ovládání zamykání spojky v měničích točivého momentu.
• Třetí model obsahuje ve svém složení regulátory tlaku, které jsou odpovědné za práci se spínacími rychlostmi.
• Čtvrtý je hydraulicky řízený nebo ventily.

Potřebné vzorce pro výpočty

Ke zjištění indukčnosti solenoidu platí následující vzorec:

• L = micro-0n²V,

kde micro-0 ukazuje magnetickou permeabilitu vakua, n je počet závitů, V je objem solenoidu.

Je také možné vypočítat indukčnost solenoidu pomocí jiného vzorce:

• L = mikro-0N²S: l,

kde S je plocha průřezu a l je délka solenoidu.

Ke zjištění indukčnosti solenoidu platí vzorec kterýkoliv, který odpovídá tomuto problému.

Práce na přímém a střídavém proudu

Magnetické pole, které je vytvořeno uvnitř cívky, je orientováno podél osy a je rovno:

• B = mikro-0nI,

kde micro-0 je magnetická propustnost vakua, n je počet otáček a I je aktuální hodnota.

Když se proud pohybuje podél solenoidu, cívka ukládá energii, která se rovná práci potřebné k vytvoření proudu. Pro výpočet indukčnosti se v tomto případě použije vzorec takto:

• E = LI² :2,

kde L ukazuje hodnotu indukčnosti a E - energii ukládání.

EMF samoindukce nastane, když se změní proud ve solenoidu.

V případě střídavého chodu se objeví střídavé magnetické pole. Směr přitažlivosti se může lišit nebo může zůstat nezměněn. První případ nastane, když se jako elektromagnet používá solenoid. A druhý, když je kotva vyrobena z měkkého magnetického materiálu. AC solenoid má složitý odpor, který zahrnuje odpor vinutí a jeho indukčnost.

Nejběžnější využití elektromagnetů prvního typu (DC) - translační síly jako pohonu. Síla závisí na struktuře jádra a pláště. Příkladem je použití nůžek při řezání pracovních kontrol pokladen, motory a ventily v hydraulických systémech, zamkne karty. Solenoidy druhého typu jsou používány jako induktory pro indukční ohřev v kelímkových pecích.

Oscilační obrysy

Nejjednodušší rezonanční obvod je sekvenční oscilační obvod sestávající z indukčních členů a kondenzátoru, kterým proudí střídavý proud. Určit indukčnost cívky, použitý vzorec je:

• XL = W x L,

kde XL indikuje reaktanci cívky a W je kruhová frekvence.

Je-li reaktivní odpor kondenzátoru, vzorec bude vypadat takto:

Xc = 1: W x C.

Důležitými charakteristikami oscilačního obvodu jsou rezonanční frekvence, vlnová impedance a faktorem kvality obvodu. První charakterizuje frekvenci, kdy je smyčkový odpor aktivního charakteru. Druhý ukazuje, jak reaktance na rezonanční frekvenci prochází mezi takovými veličinami, jako je kapacita a indukčnost oscilačního obvodu. Třetí charakteristika určuje amplitudu a šířku amplitudově-frekvenční charakteristiky (AFC) rezonanci a ukazuje velikost rezervy energie v obvodu ve srovnání s energetickými ztrátami v jednom kmitočtovém období. V této technice jsou frekvenční charakteristiky obvodů odhadnuty pomocí frekvenční odezvy. V tomto případě je obvod považován za čtyřpólovou síť. Při vykreslování grafů se používá hodnota přenosového koeficientu napětí (K). Tato hodnota zobrazuje poměr výstupního napětí k vstupnímu napětí. U obvodů, které neobsahují zdroje energie a různé zesilovací prvky, není hodnota koeficientu větší než jednota. To má tendenci k nule, když je u jiných frekvencí než rezonanční odpor obvodu vysoký. Pokud je hodnota odporu minimální, pak je koeficient blízký jednotě.

V paralelní rezonanční obvod obsahuje dvě tryskové člen, který má jinou silou reaktivitu. Použití tohoto typu obvodu předpokládá znalost, že paralelní obvodové prvky nutné přidat pouze jejich vodivost, ale ne odpor. Při rezonanční frekvenci celkové vodivosti obvodu je rovna nule, což znamená, že na nekonečně velké odolnosti proti proudu. U obvodu, který zahrnuje paralelní kapacitní (C), odpor (R) a indukčnost, vzorec, který je a faktoru kvality (Q) spojuje, a to následovně:

• Q = Rradic-C: L.

Když paralelní smyčka pracuje v jednom kmitání, dochází k výměně energie mezi kondenzátorem a cívkou dvakrát. V tomto případě se objeví smyčkový proud, který je mnohem větší než aktuální hodnota v externím obvodu.

Provoz kondenzátoru

Přístroj je dvoukoncová síť s nízkou vodivostí a s proměnnou nebo konstantní kapacitou. Když není kondenzátor nabitý, jeho odpor je téměř nulový, jinak se rovná nekonečnu. Pokud je zdroj odpojen od tohoto prvku, stává se tímto zdrojem, dokud není vybit. Použití kondenzátoru v elektronice je úloha filtrů, které odstraňují hluk. Toto zařízení v napájecích zdrojích na napájecích obvodech se používá k napájení systému při vysokém zatížení. To je založeno na schopnosti prvku projít střídavou složku, ale nekonstantní proud. Čím vyšší je frekvence součásti, tím nižší je odpor kondenzátoru. Výsledkem je, že přes kondenzátor jsou všechny rušení, které přecházejí stejnosměrným napětím, tlumeny.

Odolnost prvku závisí na kapacitě. Vycházíme z toho, že je správnější umístit kondenzátory s různými objemy, abychom zachytili různé druhy rušení. Vzhledem k schopnosti zařízení přenášet stejnosměrný proud pouze během doby nabíjení se používá jako časově náročný prvek v generátorech nebo jako tvarovací spojka impulsu.

Kondenzátory jsou v mnoha typech. Obecně platí, že klasifikace je založena na typu dielektrika, protože tento parametr určuje stabilitu kapacity, izolačního odporu a tak dále. Systematizace této hodnoty je následující:

1. Kondenzátory s plynným dielektrikem.
2. Vakuum.
3. S kapalným dielektrikem.
4. S pevným anorganickým dielektrikem.
5. S pevným organickým dielektrikem.
6. Pevný stav.
7. Elektrolytické.

K dispozici je určení zařazení kondenzátory (sdílené nebo vyhrazené), povaha ochranu před vnějšími faktory (chráněné a nechráněné, izolované i neizolované, zabaleny a utěsněny) instalační technika (spojka, tisk, povrch, s kolíkem šroubem, hračka kolík ). Zařízení může být rovněž rozlišeny schopnost měnit výkon:

1. Konstantní kondenzátory, tj. Jejichž kapacita je vždy konstantní.
2. Řezání. Jejich kapacita se při provozu zařízení nemění, ale může být nastavena jednou nebo periodicky.
3. Proměnné. Jedná se o kondenzátory, které umožňují změnu kapacity během provozu zařízení.

Indukčnost a kondenzátor

Proudové prvky zařízení mohou vytvářet vlastní indukčnost. Jedná se o takové konstrukční díly jako zdiva, spojovací sběrnice, proudové vodiče, svorky a pojistky. Můžete vytvořit další indukčnost kondenzátoru připojením přípojnic. Provozní režim elektrického obvodu závisí na indukčnosti, kapacitě a aktivním odporu. Vzorec pro výpočet indukčnosti, který se objevuje při přibližování se k rezonanční frekvenci, je následující:

• Ce = C: (1-4Pi-²f²LC),

kde Ce určuje účinnou kapacitu kondenzátoru, C označuje skutečnou kapacitu, f je frekvence, L je indukčnost.

Hodnota indukčnosti by měla být vždy brána v úvahu při práci s výkonovými kondenzátory. U pulzních kondenzátorů je nejdůležitější hodnota vnitřní indukčnosti. Jejich výboj spadá na indukční obvod a má dva typy - aperiodické a oscilační.

Induktance v kondenzátoru závisí na schématu připojení prvků v něm. Například s paralelním spojením sekcí a sběrnic se tato hodnota rovná součtu indukcí hlavního sběrnicového a kolíkového balíčku. Ke zjištění takové indukčnosti je vzorec následující:

• Lk = Lp + Lm + Lb,

kde Lk ukazuje indukčnost zařízení, Lp-balíček, Lm - hlavní sběrnici a Lb - indukčnost terminálů.

Pokud se při paralelním propojení sběrnicový proud změní podél své délky, pak je ekvivalentní indukčnost definována následovně:

• Lk = Lc: n + mikro-0 l x d: (3b) + Lb,

kde l je délka pneumatik, b je jeho šířka a d je vzdálenost mezi pneumatikami.

Aby se snížila indukčnost zařízení, je nutné umístit proudové části kondenzátoru tak, aby jejich magnetické pole bylo vzájemně kompenzováno. Jinými slovy, proudové části se stejným proudovým pohybem musí být vzájemně odstraněny co možná nejvíce a spolu s opačným směrem. Při kombinaci proudových kolektorů s poklesem tloušťky dielektrika se může snížit indukčnost úseku. Toho lze dosáhnout i dělením jedné části s velkým objemem do několika s menší kapacitou.