מהי אינדוקציה עצמית - מילים פשוטות
הגדרה
אינדוקציה עצמית היא המראה במוליך של כוח אלקטרוני (EMF) המכוון לכיוון ההפוך ביחס למתח של מקור הכוח כאשר הזרם זורם. יתר על כן, הוא מתעורר ברגע בו חוזק הזרם במעגל משתנה. זרם חשמלי משתנה מייצר שדה מגנטי משתנה, אשר בתורו משרה EMF במוליך.
זה דומה לניסוח החוק של אינדוקציה אלקטרומגנטית של פאראדיי, שם כתוב:
כאשר שטף מגנטי עובר במוליך, מופיע emk באחרון. זה פרופורציונלי לשיעור השינוי של השטף המגנטי (נגזרת של זמן).
כלומר:
E = dF / dt,
כאשר E הוא EMF ההשראה העצמית, שנמדד בוולט, F הוא השטף המגנטי, יחידת המדידה היא Wb (וובר, הוא גם שווה לוולט / ים)
השראות
כבר אמרנו שאינדוקציה עצמית טמונה במעגלים אינדוקטיביים, לכן אנו רואים בתופעה של אינדוקציה עצמית באמצעות דוגמה של משרן.
משרן הוא אלמנט שהוא סליל של מוליך מבודד. כדי להגדיל את השראות, גדל מספר הסיבובים או שמים בתוך הסליל ליבה של חומר מגנטי רך או אחר.
יחידת השראות היא הנרי (GN). השראות מאפיינת עד כמה חזק המוליך נוגד זרם חשמלי. מכיוון שנוצר שדה מגנטי סביב כל מוליך שדרכו זורם, ואם אתה מציב את המוליך בשדה מתחלף, יופיע בו זרם. בתורו, השדות המגנטיים של כל סיבוב סליל מתווספים. ואז יופיע שדה מגנטי חזק סביב הסליל דרכו הזרם זורם. בעת שינוי כוחו בסליל, גם השטף המגנטי סביבו ישתנה.
על פי חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי, אם הסליל מנוקב על ידי שטף מגנטי מתחלף, אז יופיע בו EMF זרם והשראה עצמית. הם יפריעו לזרם הזורם בהשראות ממקור הכוח לעומס. הם נקראים גם זרמי זרם של אינדוקציה עצמית של EMF.
הנוסחה ל EMF להשראה עצמית על השראות היא:
כלומר, ככל שהשראות גדלה וככל שהזרם משתנה יותר ויותר, כך יתפח הזרם ב- emk.
עם הגדלת הזרם בסליל מתרחשת EMF של אינדוקציה עצמית, המכוונת נגד המתח של מקור הכוח, בהתאמה, עליית הזרם תאט.אותו דבר קורה כשירידה - אינדוקציה עצמית תוביל להופעת EMF, שתשמור על הזרם בסליל באותו כיוון כמו קודם. מכאן עולה כי המתח במסופי הסליל יהיה הפוך לקוטביות של מקור הכוח.
באיור שלמטה אתה רואה שכאשר אתה מפעיל / מכבה את המעגל האינדוקטיבי, הזרם אינו מתעורר בצורה חדה, אלא משתנה בהדרגה. זה מצוין גם על ידי חוקי המיתוג.
הגדרה נוספת של השראות היא כדלקמן: השטף המגנטי פרופורציונלי לזרם, אך בנוסחו הנושא השראות משמש כמקדם מידתיות.
F = L * I
שנאי וגיוס הדדי
אם אתה ממקם שני סלילים בסמיכות, למשל, על אותו גרעין, אז נצפתה תופעה של אינדוקציה הדדית. בוא נדלג על זרם חילופין בראשון, ואז זרימת החילופין שלו תחדור לסיבובי השני ו- EMF יופיע על המסופים שלו.
EMF זה יהיה תלוי באורך החוט, בהתאמה, במספר הסיבובים, כמו גם בעוצמת החדירות המגנטית של המדיום. אם הם פשוט ממוקמים אחד ליד השני, ה- EMF יהיה נמוך, ואם תיקח ליבה העשויה מפלדה רכה מגנטית, ה- EMF יהיה גדול בהרבה. למעשה, כך מסדרים את השנאי.
מעניין: השפעה הדדית זו של הסלילים זה על זה נקראת צימוד אינדוקטיבי.
תועלת ופגיעה
אם אתה מבין את החלק התיאורטי, כדאי לקחת בחשבון היכן מיושמת הלכה למעשה תופעת ההשראה העצמית. שקול את הדוגמאות של מה שאנו רואים בחיי היומיום והטכנולוגיה. אחד היישומים השימושיים ביותר הוא שנאי, שקלנו כבר את עקרון פעולתו. כיום נפוצות פחות ופחות, אך בעבר היו צינורות פלורסנט יומיומיים במנורות תאורה. עקרון עבודתם מבוסס על תופעת ההשראה העצמית. אתה יכול לראות את התרשימים שלה למטה.
לאחר הפעלת מתח, הזרם זורם במעגל: שלב - משרן - ספירלה - מתנע - ספירלה - אפס.
או להפך (שלב ואפס). לאחר הפעלת המתנע, אנשי הקשר שלו נפתחים ואז מצערת (סליל עם השראות גדול) מבקש לשמור על זרם באותו כיוון, גורם EMF להשראה עצמית בעוצמה גדולה והמנורות נדלקות.
באופן דומה, תופעה זו חלה על מעגל ההצתה של מכונית או אופנוע שרצים על בנזין. בהם מותקן מתג מכני (מסוק) או מוליך למחצה (טרנזיסטור במחשב) במרווח שבין המשרן למינוס (הקרקע). מפתח זה, ברגע בו צריך להיווצר ניצוץ בצילינדר כדי להצית את הדלק, שובר את מעגל אספקת החשמל של הסליל. ואז האנרגיה שנשמרת בליבת הסליל גורמת לעלייה ב emk של אינדוקציה עצמית והמתח באלקטרודה של הנר גדל עד להתמוטטות פער הניצוץ, או עד שהסליל שורף.
באספקת חשמל וציוד שמע, לרוב יש צורך להסיר את האות, הרעש או התדר העודפים מהאות. לשם כך משתמשים במסננים עם תצורות שונות. אפשרות אחת היא מסנני LC, LR. בשל המכשול לצמיחת הזרם וההתנגדות של זרם חילופין, בהתאמה, ניתן להשיג את המטרות.
EMF אינדוקציה עצמית מזיק למגעים של מתגים, מפסקים, שקעים, מכונות אוטומטיות ודברים אחרים. יתכן ששמת לב שכשאתה שולף את התקע של שואב אבק עובד מהשקע, מבזק בתוכו לעיתים קרובות מורגש. זו ההתנגדות לשינוי הזרם בסליל (מנוע מתפתל במקרה זה).
במתגי מוליכים למחצה, המצב קריטי יותר - אפילו השראות קטנות במעגל יכולות להביא להתמוטטותן כאשר מגיעים לערכי השיא של Uke או Usi. כדי להגן עליהם מותקנים מעגלי סנאבר עליהם מתפזרת האנרגיה של פרצי אינדוקציה.
סיכום
לסכם. התנאים להופעת אינדוקציה עצמית של EMF הם: נוכחות השראות במעגל ושינוי הזרם בעומס. זה יכול להתרחש הן בפעולה, בעת שינוי מצבים או השפעות מטרידות, וגם בעת החלפת מכשירים.תופעה זו עלולה לפגוע במגעים של ממסרים ומתחילים, כפי שהיא מובילה קשתות בעת פתיחת מעגלים אינדוקטיביים, למשל, מנועים חשמליים. כדי להפחית את ההשפעה השלילית, רוב ציוד המיתוג מצויד בתאי קשתות.
למטרות מועילות משתמשים בתופעת EMF לעיתים קרובות למדי, החל מסנן ועד אדוות זרם חלק ומסנן תדרים בציוד שמע, ועד שנאים וסלילי הצתה במתח גבוה במכוניות.
לבסוף, אנו ממליצים לצפות בסרטון וידאו שימושי בנושא שבוחן בקצרה ובפירוט את תופעת ההשראה העצמית:
אנו מקווים שעכשיו התברר לך מהי אינדוקציה עצמית, כיצד היא באה לידי ביטוי והיכן ניתן להשתמש בה. אם יש לך שאלות, שאל אותם בתגובות תחת המאמר!
חומרים קשורים:
טעינה...
