Induktivitet: formula. Mjerenje induktiviteta. Induktivnost kruga

Tko u školi nije studirao fiziku? Za nekoga je bilo zanimljivo i razumljivo, a netko se nalazio iznad udžbenika, pokušavajući naučiti složene koncepte srcem. Ali svatko od nas se prisjetio da se svijet temelji na fizičkom znanju. Danas ćemo govoriti o konceptima poput trenutne induktivnosti, indukcije petlje i saznati kakve su kondenzatori i što je solenoid.

Električni krug i induktivnost

Induktivitet služi za obilježavanje magnetskih svojstava električnog kruga. Određuje se kao koeficijent proporcionalnosti između trenutne struje i magnetskog toka u zatvorenoj petlji. Tijek je stvoren ovim strujom kroz površinu konture. Druga je definicija da je induktivnost parametar električnog kruga i određuje EMF samoindukcije. Pojam se koristi za označavanje elementa lanca i potrebno je karakterizirati učinak samoindukcije, kojeg su D. Henry i M. Faraday otkrili neovisno jedan od drugoga. Induktivnost je povezana s oblikom, veličinom konture i vrijednošću magnetske permeabilnosti okoliša. U mjernoj jedinici SI ta se vrijednost mjeri u henry i označava se kao L.

Samoinduktivnost i mjerenje induktiviteta

Induktivitet je količina koja je jednaka omjeru magnetskog toka koji prolazi kroz sve krugove strujnog kruga na trenutnu snagu:

• L = N × F: I.

Induktivnost kruga ovisi o obliku, dimenzijama kruga i o magnetskim svojstvima medija u kojem se nalazi. Ako električna struja teče u zatvorenoj petlji, nastaje magnetsko polje koje se mijenja. To će potom dovesti do pojave EMF-a. Rođenje indukcijske struje u zatvorenom krugu naziva se "samoindukcijom". Prema pravilu Lenz, vrijednost ne dopušta promjenu struje u krugu. Ako se detektira samoinduktivnost, tada se može koristiti električni krug u kojem su paralelno spojeni otpornik i zavojnica sa željeznom jezgrom. Serija s njima su spojena i električne svjetiljke. U tom slučaju otpor otpornika je jednak otporu na izravna struja zavojnica. Rezultat će biti sjajno paljenje svjetiljki. Fenomen samousuktivnosti zauzima jedno od glavnih mjesta u radio-inženjeringu i elektrotehnici.

Kako pronaći induktivitet

Formula, koja je najjednostavnija za pronalaženje vrijednosti, je sljedeća:

• L = F: I,

gdje F je magnetski tok, a I je struja u krugu.

Kroz induktivitet se može izraziti EMF samoindukcije:

• Ei = -L x dI: dt.

Formula sugerira zaključak o numeričkoj ravnopravnosti indukcije s EMF-om, koji nastaje u krugu kao trenutne promjene snage po jednom ampermetru u sekundi.

Varijabilna induktivnost omogućuje pronalaženje energije magnetskog polja:

• W = L I² : 2.

"Zavojnica navoja"

Induktivna zavojnica je bakrena žica izolirana rana na čvrstu podlogu. Što se tiče izolacije, izbor materijala je širok - to je lak, žičana izolacija i tkanina. Magnituda magnetskog toka ovisi o području cilindra. Ako se struja u spiralu povećava, magnetsko polje će postati veće i obrnuto.

Ako se električnom strujom nanese na svitak, na njemu se pojavljuje napona suprotna struji, ali iznenada nestaje. Ova vrsta stresa se naziva elektromotorna sila samoinduktivnost. Kada se napon primjeni na zavojnicu, struja mijenja vrijednost od 0 do određenog broja. Napetost u ovom trenutku također se mijenja, prema Ohmovom zakonu:

• I = U: R,

gdje sam karakterizira trenutnu snagu, U - pokazuje napon, otpor R-zavojnice.

Druga posebna značajka zavojnice je sljedeća činjenica: ako se otvori "strujni izvor napona", EMF će biti dodan naponom. Struja će također rasti u početku, a onda će se smanjiti. To podrazumijeva prvi zakon o komutaciji, koji navodi da struja u induktoru ne mijenja trenutačno.

Zavojnica se može podijeliti u dvije vrste:

1. S magnetskim vrhom. U ulozi materijala srca su feriti i željezo. Jezgre služe za povećanje induktivnosti.
2. S nemagnetskim. Koristi se u slučajevima gdje induktivitet nije veći od pet miligrama.

Uređaji se razlikuju po izgledu i unutarnjoj strukturi. Ovisno o takvim parametrima, pronađena je induktivnost zavojnice. Formula je u svakom slučaju drugačija. Na primjer, za jednoslojnu zavojnicu, induktivitet će biti:

• L = 10micro-0Pi-N²R² : 9R + 10l.

I ovdje već za višeslojnu drugu formulu:

• L = mikro-0n²R² :2Pi- (6R + 9l + 10w).

Glavni zaključci vezani uz rad spirala:

1. Na cilindričnom feritumu najveća induktivnost javlja se u sredini.
2. Da bi se postigla maksimalna induktivnost, potrebno je blisko navijati zavojnice na zavojnicu.
3. Induktivnost je manja, to je manji broj zavoja.
4. U toroidalnoj jezgri, udaljenost između zavoja ne igra ulogu zavojnice.
5. Vrijednost induktiviteta ovisi o "okretima na trgu".
6. Ako su induktori spojeni u seriju, njihova ukupna vrijednost je jednaka zbroju induktiviteta.
7. Kada se paralelno povezujete, treba paziti da su induktori razmaknuti na ploči. Inače, njihova očitanja neće biti točna zbog međusobnog utjecaja magnetskih polja.

solenoid

Ovaj se izraz odnosi na cilindrično navijanje izrađeno od žice koja se može ranu u jednom ili više slojeva. Duljina cilindra je mnogo veća od promjera. Zbog ove značajke, kada se struja primjeni na solenoidnu šupljinu, proizvodi se magnetsko polje. Brzina promjene magnetnog toka proporcionalna je promjeni struje. Induktivnost solenoida u ovom slučaju izračunava se na sljedeći način:

• df: dt = L dl: dt.

Druga vrsta zavojnice naziva se elektromehanički aktuator s uvlačivom jezgrom. U ovom slučaju, solenoid se isporučuje s vanjskim feromagnetnim magnetnim jarmom.

Danas, uređaj može kombinirati hidrauliku i elektroniku. Na temelju toga stvaraju se četiri modela:

• Prvi je u stanju kontrolirati tlak u cjevovodu.
• Drugi model razlikuje se od ostalih prisilnom kontrolom zaključavanja kvačila u pretvaračima momenta.
• Treći model sadrži u svom sastavu regulatori tlaka odgovorni za rad prebacivanja brzina.
• Četvrti je hidraulički upravljan ili ventili.

Potrebne formule za izračunavanje

Da biste pronašli induktivnost solenoida, formula se primjenjuje na sljedeći način:

• L = mikro-0n²V,

gdje mikro-0 prikazuje magnetsku permeabilnost vakuuma, n je broj zavoja, V je volumen solenoida.

Također je moguće izračunati induktivnost solenoida pomoću druge formule:

• L = mikro-0n²S: l,

gdje je S presjek poprečnog presjeka, a l je duljina solenoida.

Da biste pronašli induktivitet solenoida, formula primjenjuje bilo koji koji odgovara rješenju ovog problema.

Radite na izravnoj i izmjeničnoj struji

Magnetsko polje, koje se stvara unutar svitka, usmjereno je uzduž osi i jednako je:

• B = mikro-0nI,

gdje mikro-0 je magnetska permeabilnost vakuuma, n je broj zavoja, a I je trenutna vrijednost.

Kada se struja pomiče duž solenoida, svitak pohranjuje energiju, što je jednako radu koji je potreban za uspostavljanje struje. Za izračun induktivnosti u ovom slučaju, formula se koristi kako slijedi:

• E = LI² :2

gdje L pokazuje vrijednost induktiviteta, i E - energiju skladištenja.

EMF samoindukcije javlja se kada se struja u solenoidu mijenja.

U slučaju AC radnje pojavljuje se izmjenično magnetsko polje. Smjer snage privlačenja može varirati ili može ostati nepromijenjen. Prvi slučaj nastaje kada se solenoid koristi kao elektromagnet. A drugi, kada je sidro napravljeno od mekog magnetskog materijala. AC solenoid ima složeni otpor, koji uključuje otpor navijanja i njegovu induktivnost.

Najčešća primjena solenoida prvog tipa (izravna struja) je u ulozi naprednog pogonskog pogona. Snaga ovisi o strukturi jezgre i tijela. Primjeri upotrebe su rad škara pri rezanju čekova u blagajni, ventilima u motorima i hidrauličkim sustavima, bravama brave. Solenoidi drugog tipa koriste se kao induktori za indukcijsko grijanje u plastičnim pećima.

Oscilirajuće konture

Najjednostavniji resonantni krug je sekvencijski oscilatorni sklop koji se sastoji od uključenih induktora i kondenzatora kroz koji struja izmjenične struje. Utvrditi induktivnost zavojnice, formula koja se koristi je:

• XL = W x L,

gdje XL označava reaktanciju svitka, a W je kružna frekvencija.

Ako je reaktivan otpornost kondenzatora, formula će izgledati ovako:

Xc = 1: W x C.

Važne karakteristike oscilatorskog kruga su frekvencija rezonancije, valna impedancija i faktor kvalitete kruga. Prvo označava frekvenciju u kojoj je otpor petlje aktivne prirode. Drugi pokazuje kako reaktancija na rezonantnoj frekvenciji prolazi između takvih veličina kao kapacitet i induktivnost oscilirajućeg kruga. Treća karakteristika određuje amplitudu i širinu karakteristike amplitude frekvencije (AFC) rezonanciju i pokazuje veličinu energetske rezerve u krugu u usporedbi s gubitkom energije u jednom oscilacijskom razdoblju. U tehnici se frekvencijske karakteristike sklopova procjenjuju pomoću frekvencijskog odziva. U ovom slučaju, krug se smatra kao četveroputna mreža. Prilikom iscrtavanja grafikona koristi se vrijednost koeficijenta prijenosa napona (K). Ova vrijednost prikazuje omjer izlaznog napona na ulazni napon. Za krugove koji ne sadrže energetske izvore i različite pojačavajuće elemente, vrijednost koeficijenta nije više od jedinstva. Obično nestaje kada je na frekvencijama koje nisu rezonantne, otpor kruga je visok. Ako je vrijednost otpora minimalna, onda je koeficijent blizu jedinstva.

S paralelnim oscilirajućim krugom uključeni su dva reaktivna elementa s različitom reaktivnošću. Upotreba ove vrste konture podrazumijeva znanje da kad se paralelno uključivanje elemenata treba dodati samo njihovu vodljivost, ali ne i otpor. Na rezonantnoj frekvenciji, ukupna provodljivost kruga je nula, što ukazuje na beskonačno veliku otpornost na izmjeničnu struju. Za krug u kojem su uključeni kapaciteti (C), otpornost (R) i induktivnost paralelno, formula koja ih kombinira i Q (Q) je:

• Q = Rradic-C: L.

Kada paralelna petlja radi u jednom razdoblju oscilacije, između kondenzatora i zavojnice dolazi do razmjene energije dvaput. U tom slučaju pojavljuje se struja petlje koja je znatno veća od trenutne vrijednosti u vanjskom krugu.

Rad kondenzatora

Uređaj je dvosmjernu mrežu niske provodljivosti i varijabilnom ili konstantnom kapacitivnom vrijednošću. Kada kondenzator nije napunjen, njegova otpornost je blizu nula, inače je jednaka beskonačnosti. Ako je trenutni izvor isključen iz ovog elementa, postaje taj izvor dok se ne isprazni. Korištenje kondenzatora u elektronici je uloga filtera koji uklanjaju buku. Ovaj uređaj u jedinicama napajanja na sklopovima napajanja koristi se za napajanje sustava pri velikim opterećenjima. To se temelji na sposobnosti elementa da prođe izmjeničnu komponentu, ali ne konstantnu struju. Što je veća frekvencija komponente, to je niža otpornost kondenzatora. Kao rezultat toga, preko kondenzatora sve smetnje koje prolaze preko istosmjernog napona se utišavaju.

Otpor elementa ovisi o kapacitetu. Slijedom toga, to će biti ispravnije staviti kondenzatora s različitim količinama kako bi uhvatili različite vrste smetnji. Zbog sposobnosti uređaja da prenosi istosmjernu struju samo tijekom perioda punjenja, koristi se kao dio koji troši vrijeme u generatorima ili kao oblikujuća veza impulsa.

Kondenzatori dolaze u mnoge vrste. Općenito, klasifikacija se temelji na vrsti dielektričnog, jer ovaj parametar određuje stabilnost kapaciteta, otpornost na izolaciju i tako dalje. Sustavizacija ove vrijednosti je sljedeća:

1. Kondenzatori s plinovitim dielektrikama.
2. Vakuum.
3. S tekućinom dielektrikom.
4. S čvrstim anorganskim dielektrikama.
5. S čvrstim organskim dielektričnim.
6. Kruto stanje.
7. Elektrolitički.

Postoji klasifikacija kondenzatora odredište (zajednička ili namjenski), priroda zaštitu od vanjskih čimbenika (zaštićenih i nezaštićenih, izolirana i ne-izolirani, upakiran i zapečaćen) tehnika instalacije (kvačilo, tisak, površina, s pin vijkom, ugriz pin ). Također, uređaji se mogu razlikovati sposobnošću promjene kapaciteta:

1. Konstantni kondenzatori, tj. Čiji kapacitet je uvijek konstantan.
2. Trimer. Njihov kapacitet se ne mijenja s radom opreme, ali se može prilagoditi jednom ili povremeno.
3. Varijabli. To su kondenzatori koji omogućuju promjenu kapaciteta tijekom rada opreme.

Induktivnost i kondenzator

Elementi koji nose struje uređaja mogu stvoriti vlastitu induktivnost. To su strukturni dijelovi kao što su zidanje, povezivanje autobusa, strujni vodovi, priključci i osigurači. Možete stvoriti dodatnu induktivnost kondenzatora pričvršćenjem sabirnica. Način rada električnog kruga ovisi o induktivnosti, kapacitetu i aktivnom otporu. Formula za izračunavanje induktivnosti, koja se pojavljuje pri približavanju rezonantnoj frekvenciji, je sljedeća:

• Ce = C: (l-4Pi-²f²LC),

gdje Ce određuje efektivni kapacitet kondenzatora, C označava stvarni kapacitet, f je frekvencija, L je induktivnost.

Vrijednost induktivnosti uvijek treba uzeti u obzir pri radu s kondenzatorima snage. Za impulsne kondenzatore, vrijednost intrinzične induktivnosti je najvažnija. Njihovo ispuštanje pada na induktivni krug i ima dvije vrste - aperiodni i oscilatorni.

Induktivnost u kondenzatoru ovisi o shemi spajanja elemenata u njemu. Na primjer, s paralelnom vezom odjeljaka i autobusa, ta je vrijednost jednaka zbroju induktiviteta glavnog sabirnika i sabirnice. Da biste pronašli takvu induktivnost, formula je sljedeća:

• Lk = Lp + Lm + Lb,

gdje Lk pokazuje induktivitet uređaja, Lp-paket, Lm - glavni autobus i Lb-induktivnost terminala.

Ako se paralelnom vezom promijeni struja sabirnice duž svoje dužine, tada je ekvivalentna induktivnost definirana kako slijedi:

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

gdje je l dužina guma, b je njegova širina, a d je udaljenost između guma.

Kako bi se smanjila induktivnost uređaja, potrebno je postaviti dijelove kondenzatora koji nose struje tako da njihova magnetna polja međusobno nadoknađuju. Drugim riječima, dijelovi koji se trenutno nose s istom trenutnom kretnjom moraju se ukloniti jedan od drugoga koliko god je to moguće i s suprotnim smjerom spojeni. Kod kombiniranja strujnih kolektora s smanjenjem debljine dielektričnog, induktivnost sekcije može se smanjiti. To se može postići čak i dijeljenjem jednog odjeljka s velikim volumenom u nekoliko s manjim kapacitetom.