Che cos'è l'autoinduzione - parole semplici
definizione
L'autoinduzione è l'apparizione nel conduttore di una forza elettromotrice (EMF) diretta nella direzione opposta rispetto alla tensione della fonte di alimentazione quando la corrente scorre. Inoltre, si verifica nel momento in cui la forza attuale nel circuito cambia. Una corrente elettrica mutevole genera un campo magnetico mutevole, che a sua volta induce un EMF nel conduttore.
Questo è simile alla formulazione della legge di induzione elettromagnetica di Faraday, dove dice:
Quando un flusso magnetico passa attraverso un conduttore, un emf appare in quest'ultimo. È proporzionale alla velocità di variazione del flusso magnetico (mat. Derivata temporale).
Questo è:
E = dF / dt,
Dove E è l'EMF di autoinduzione, misurata in volt, F è il flusso magnetico, l'unità di misura è Wb (weber, è anche uguale a V / s)
induttanza
Abbiamo già detto che l'autoinduzione è inerente ai circuiti induttivi, pertanto, consideriamo il fenomeno dell'autoinduzione usando un esempio di induttore.
Un induttore è un elemento che è una bobina di un conduttore isolato. Per aumentare l'induttanza, il numero di giri viene aumentato o all'interno della bobina viene inserito un nucleo di materiale magnetico morbido o altro materiale.
L'unità di induttanza è Henry (GN). L'induttanza caratterizza la forza con cui il conduttore contrasta la corrente elettrica. Poiché attorno a ciascun conduttore si forma un campo magnetico attraverso il quale scorre la corrente e se si posiziona il conduttore in un campo alternato, apparirà una corrente in esso. A loro volta, vengono aggiunti i campi magnetici di ogni giro della bobina. Quindi un forte campo magnetico apparirà intorno alla bobina attraverso la quale scorre la corrente. Quando si cambia la sua forza nella bobina, cambia anche il flusso magnetico attorno ad essa.
Secondo la legge dell'induzione elettromagnetica di Faraday, se un flusso magnetico alternato penetra nella bobina, apparirà un EMF di corrente e autoinduzione. Impediranno la corrente che scorre nell'induttanza dalla fonte di alimentazione al carico. Sono anche chiamati extracorrenti di autoinduzione EMF.
La formula per l'auto-induzione EMF sull'induttanza è:
Cioè, maggiore è l'induttanza, e più veloce e veloce cambia la corrente, più forte sarà l'impennata nell'EMF.
Con l'aumento della corrente nella bobina, si verifica un EMF di autoinduzione, che è diretto contro la tensione della fonte di alimentazione, rispettivamente, l'aumento della corrente rallenterà.Lo stesso accade quando diminuisce: l'autoinduzione porterà alla comparsa di un EMF, che manterrà la corrente nella bobina nella stessa direzione di prima. Ne consegue che la tensione ai terminali della bobina sarà opposta alla polarità della fonte di alimentazione.
Nella figura seguente, vedi che quando accendi / spegni il circuito induttivo, la corrente non si alza bruscamente, ma cambia gradualmente. Ciò è indicato anche dalle leggi di commutazione.
Un'altra definizione di induttanza è la seguente: il flusso magnetico è proporzionale alla corrente, ma nella sua formula l'induttanza agisce come un coefficiente di proporzionalità.
F = L * I
Trasformatore e mutua induzione
Se si posizionano due bobine nelle immediate vicinanze, ad esempio, sullo stesso nucleo, si osserverà il fenomeno dell'induzione reciproca. Saltiamo la corrente alternata nel primo, quindi il suo flusso alternato penetrerà nelle curve del secondo e EMF apparirà sui suoi terminali.
Questo EMF dipenderà dalla lunghezza del filo, rispettivamente, dal numero di giri, nonché dall'entità della permeabilità magnetica del mezzo. Se vengono semplicemente posizionati uno accanto all'altro, l'EMF sarà basso e se prendi un nucleo in acciaio magneticamente morbido, l'EMF sarà molto più grande. In realtà, è così che è organizzato il trasformatore.
meraviglia I: questa influenza reciproca delle bobine l'una sull'altra si chiama accoppiamento induttivo.
Beneficio e danno
Se capisci la parte teorica, vale la pena considerare dove viene applicato in pratica il fenomeno dell'autoinduzione. Considera gli esempi di ciò che vediamo nella vita e nella tecnologia di tutti i giorni. Una delle applicazioni più utili è un trasformatore, abbiamo già considerato il principio del suo funzionamento. Ora negli apparecchi sono stati utilizzati tubi fluorescenti sempre meno comuni, ma precedentemente quotidiani. Il principio del loro lavoro si basa sul fenomeno dell'autoinduzione. Puoi vedere i suoi diagrammi qui sotto.
Dopo aver applicato la tensione, la corrente scorre attraverso il circuito: fase - induttore - spirale - avviamento - spirale - zero.
O viceversa (fase e zero). Dopo l'attivazione dello starter, i suoi contatti si aprono, quindi soffocamento (una bobina con una grande induttanza) cerca di mantenere la corrente nella stessa direzione, induce un EMF di auto-induzione di grande magnitudine e le lampade sono accese.
Allo stesso modo, questo fenomeno si applica al circuito di accensione di un'auto o di una motocicletta che funziona a benzina. In essi, un interruttore meccanico (interruttore) o semiconduttore (transistor nel computer) è installato nello spazio tra l'induttore e il meno (terra). Questa chiave, nel momento in cui dovrebbe formarsi una scintilla nel cilindro per accendere il carburante, interrompe il circuito di alimentazione della bobina. Quindi l'energia immagazzinata nel nucleo della bobina provoca un aumento dell'emf di autoinduzione e la tensione sull'elettrodo della candela aumenta fino a quando si verifica una rottura del gap di scintilla o fino a quando la bobina si esaurisce.
Negli alimentatori e nelle apparecchiature audio, è spesso necessario rimuovere l'ondulazione, il rumore o la frequenza in eccesso dal segnale. Per questo, vengono utilizzati filtri di diverse configurazioni. Un'opzione è LC, filtri LR. A causa dell'ostacolo alla crescita della corrente e alla resistenza della corrente alternata, rispettivamente, è possibile raggiungere gli obiettivi.
L'EMF a induzione automatica è dannoso per i contatti di interruttori, interruttori automatici, prese, macchine e altre cose. Avrai notato che quando si estrae la spina di un aspirapolvere funzionante dalla presa, è molto evidente un lampo all'interno di esso. Questa è la resistenza al cambiamento della corrente nella bobina (avvolgimento del motore in questo caso).
Negli interruttori a semiconduttore, la situazione è più critica: anche una piccola induttanza nel circuito può portare alla loro rottura quando vengono raggiunti i valori di picco di Uke o Usi. Per proteggerli, sono installati circuiti di snubber, su cui viene dissipata l'energia delle esplosioni induttive.
conclusione
Riassumendo. Le condizioni per il verificarsi dell'autoinduzione EMF sono: la presenza di induttanza nel circuito e la variazione di corrente nel carico. Ciò può verificarsi sia durante il funzionamento, quando si cambiano le modalità o influenze disturbanti, sia quando si cambiano i dispositivi.Questo fenomeno può danneggiare i contatti dei relè e dei motorini di avviamento, in quanto provoca arco quando si aprono circuiti induttivi, ad esempio motori elettrici. Per ridurre l'impatto negativo, la maggior parte delle apparecchiature di commutazione è dotata di camere ad arco.
Per scopi utili, il fenomeno EMF viene usato abbastanza spesso, da un filtro per attenuare le increspature di corrente e un filtro di frequenza nelle apparecchiature audio, ai trasformatori e alle bobine di accensione ad alta tensione nelle auto.
Infine, ti consigliamo di guardare un utile video sull'argomento, che discute brevemente e in dettaglio il fenomeno dell'autoinduzione:
Speriamo che ora sia diventato chiaro per te cos'è l'autoinduzione, come si manifesta e dove può essere utilizzata. Se hai domande, chiedile nei commenti sotto l'articolo!
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