nyheter

Arbeidsprinsippet for induktans er veldig abstrakt. For å forklare hva induktans er, tar vi utgangspunkt i det grunnleggende fysiske fenomenet.

1. To fenomener og en lov: elektrisitetsindusert magnetisme, magnetismeindusert elektrisitet og Lenz lov

1.1 Elektromagnetisk fenomen

Det er et eksperiment i fysikk på videregående: når en liten magnetisk nål plasseres ved siden av en leder med strøm, avbøyer retningen til den lille magnetnålen, noe som indikerer at det er et magnetfelt rundt strømmen. Dette fenomenet ble oppdaget av den danske fysikeren Oersted i 1820.

Hvis vi vikler lederen inn i en sirkel, kan magnetfeltene som genereres av hver sirkel av lederen overlappe hverandre, og det totale magnetfeltet vil bli sterkere, noe som kan tiltrekke seg små gjenstander. På figuren er spolen energisert med en strøm på 2~3A. Merk at den emaljerte ledningen har en merkestrømgrense, ellers vil den smelte på grunn av høy temperatur.

2. Magnetoelektrisitetsfenomen

I 1831 oppdaget den britiske forskeren Faraday at når en del av lederen til en lukket krets beveger seg for å kutte magnetfeltet, vil elektrisitet genereres på lederen. Forutsetningen er at kretsen og magnetfeltet er i et relativt skiftende miljø, så det kalles "dynamisk" magnetoelektrisitet, og den genererte strømmen kalles indusert strøm.

Vi kan gjøre et eksperiment med en motor. I en vanlig DC-børstet motor er statordelen en permanent magnet og rotordelen en spoleleder. Manuell rotering av rotoren betyr at lederen beveger seg for å kutte de magnetiske kraftlinjene. Ved å bruke et oscilloskop for å koble sammen de to elektrodene til motoren, kan spenningsendringen måles. Generatoren er laget basert på dette prinsippet.

3. Lenzs lov

Lenzs lov: Retningen til den induserte strømmen generert av endringen av magnetisk fluks er retningen som motsetter seg endringen av magnetisk fluks.

En enkel forståelse av denne setningen er: når magnetfeltet (det ytre magnetfeltet) i lederens miljø blir sterkere, er magnetfeltet generert av dens induserte strøm motsatt av det eksterne magnetfeltet, noe som gjør det totale magnetfeltet svakere enn det ytre. magnetisk felt. Når magnetfeltet (det eksterne magnetfeltet) i lederens miljø blir svakere, er magnetfeltet som genereres av dens induserte strøm motsatt av det eksterne magnetfeltet, noe som gjør det totale magnetiske feltet sterkere enn det eksterne magnetfeltet.

Lenz's lov kan brukes til å bestemme retningen til den induserte strømmen i kretsen.

2. Spiralrørspole – forklarer hvordan induktorer fungerer Med kunnskap om de to ovennevnte fenomenene og én lov, la oss se hvordan induktorer fungerer.

Den enkleste induktoren er en spiralrørspole:

Situasjon under oppstart

Vi kutter en liten del av spiralrøret og kan se to spoler, spole A og spiral B:

Under oppstartsprosessen er situasjonen som følger:

① Spole A passerer gjennom en strøm, forutsatt at retningen er som vist av den blå heltrukket linje, som kalles den eksterne eksitasjonsstrømmen;
②I henhold til prinsippet om elektromagnetisme genererer den eksterne eksitasjonsstrømmen et magnetfelt, som begynner å spre seg i det omkringliggende rommet og dekker spole B, som tilsvarer spole B som skjærer de magnetiske kraftlinjene, som vist med den blå stiplede linjen;
③I henhold til prinsippet om magnetoelektrisitet genereres en indusert strøm i spolen B, og retningen er som vist med den grønne heltrukket linje, som er motsatt av den eksterne eksitasjonsstrømmen;
④I henhold til Lenzs lov skal magnetfeltet som genereres av den induserte strømmen motvirke magnetfeltet til den eksterne eksitasjonsstrømmen, som vist med den grønne stiplede linjen;

Situasjonen etter oppstart er stabil (DC)

Etter at strømmen er stabil, er den eksterne eksitasjonsstrømmen til spole A konstant, og magnetfeltet den genererer er også konstant. Det magnetiske feltet har ingen relativ bevegelse med spolen B, så det er ingen magnetoelektrisitet, og det er ingen strøm representert av den grønne heltrukne linjen. På dette tidspunktet tilsvarer induktoren en kortslutning for ekstern eksitasjon.

3. Karakteristikk av induktans: strøm kan ikke endres plutselig

Etter å ha forstått hvordan eninduktorfungerer, la oss se på dens viktigste egenskap – strømmen i induktoren kan ikke endres plutselig.

På figuren er den horisontale aksen til høyre kurve tid, og den vertikale aksen er strømmen på induktoren. Øyeblikket bryteren lukkes tas som opprinnelsen til tiden.

Det kan sees at: 1. I det øyeblikket bryteren er lukket, er strømmen på induktoren 0A, som tilsvarer at induktoren er åpen. Dette er fordi den øyeblikkelige strømmen endres kraftig, noe som vil generere en enorm indusert strøm (grønn) for å motstå den eksterne eksitasjonsstrømmen (blå);

2. I prosessen med å nå en stabil tilstand, endres strømmen på induktoren eksponentielt;

3. Etter å ha nådd en stabil tilstand er strømmen på induktoren I=E/R, som tilsvarer at induktoren er kortsluttet;

4. Tilsvarende den induserte strømmen er den induserte elektromotoriske kraften, som virker mot E, så den kalles Back EMF (revers elektromotorisk kraft);

4. Hva er egentlig induktans?

Induktans brukes til å beskrive en enhets evne til å motstå strømendringer. Jo sterkere evnen er til å motstå strømendringer, jo større er induktansen, og omvendt.

For DC-eksitasjon er induktoren til slutt i en kortslutningstilstand (spenningen er 0). Men under oppstartsprosessen er ikke spenningen og strømmen 0, noe som betyr at det er strøm. Prosessen med å samle denne energien kalles lading. Den lagrer denne energien i form av et magnetfelt og frigjør energi når det er nødvendig (for eksempel når ekstern eksitasjon ikke kan opprettholde den nåværende størrelsen i en jevn tilstand).

Induktorer er treghetsenheter i det elektromagnetiske feltet. Treghetsenheter liker ikke endringer, akkurat som svinghjul i dynamikk. De er vanskelige å begynne å spinne i begynnelsen, og når de først begynner å spinne, er de vanskelige å stoppe. Hele prosessen er ledsaget av energiomdannelse.

Hvis du er interessert, vennligst besøk nettsidenwww.tclmdcoils.com.