Induktivnost: formula. Merjenje induktivnosti. Induktivnost vezja

Kdo v šoli ni študiral fizike? Za nekoga je bilo zanimivo in razumljivo, in nekdo se je dotikal učbenikov, ki se je naučil zapletenih konceptov. Toda vsak od nas je spomnil, da svet temelji na fizičnem znanju. Danes se bomo pogovarjali o takih konceptih, kot so trenutna induktivnost, zanke induktivnost, in ugotoviti, kakšne vrste kondenzatorjev in kaj je solenoid.

Električno vezje in induktivnost

Induktivnost služi za karakterizacijo magnetnih lastnosti električnega tokokroga. Opredeljen je kot koeficient proporcionalnosti med trenutnim električnim tokom in magnetnim tokom v zaprti zanki. Tok nastaja skozi tok skozi konturno površino. Druga opredelitev je, da je induktivnost parameter električnega vezja in določa EMF samoučinkovanja. Izraz se uporablja za označevanje elementa verige in je treba opredeliti učinek samoindustrije, ki sta jo neodvisno drug od drugega odkrila D. Henry in M. Faraday. Induktivnost je povezana z obliko, velikostjo konture in vrednostjo magnetne prepustnosti okolja. V merilni enoti SI se ta vrednost meri v henryju in se označi kot L.

Samonastavljivost in merjenje induktivnosti

Induktivnost je količina, ki je enaka razmerju magnetnega pretoka, ki poteka skozi vse obračanja tokokroga na trenutno moč:

• L = N × F: I.

Induktivnost vezja je odvisna od oblike, velikosti vezja in od magnetnih lastnosti medija, v katerem se nahaja. Če električni tok teče v zaprti zanki, nastane spreminjanje magnetnega polja. To bo posledično povzročilo nastanek EMF. Rojstvo indukcijskega toka v zaprtem krogu se imenuje "samoindustrija". V skladu z Lenzovim pravilom vrednost ne dopušča sprememba toka v vezju. Če je zaznana lastna induktivnost, se lahko uporabi električni tokokrog, pri katerem sta vzporedno priključena upor in tuljava z železnim jedrom. V seriji z njimi so priključene električne žarnice. V tem primeru je upor upora enak kot upor na neposredni tok tuljave. Rezultat bo svetlo gorenje svetilk. Pojav samoindustrije zaseda eno od glavnih mest na področju radio inženiringa in elektrotehnike.

Kako najti induktivnost

Formula, ki je najpreprostejši za iskanje vrednosti, je naslednja:

• L = F: I,

kjer je F magnetni tok, in I je tok v tokokrogu.

Skozi induktivnost lahko izrazimo EMF samoučinkovanja:

• Ei = -L x dI: dt.

Formula predlaga sklep o numerični enakosti indukcije z EMF, ki se pojavi v vezju, ko se trenutna moč spremeni za en ampermeter na sekundo.

Spremenljiva induktivnost omogoča iskanje energije magnetnega polja:

• W = L I² : 2.

"Navoj tuljave"

Induktivna tuljava je bakrene žice, izolirane z navojem, na trdni podlagi. Kar se tiče izolacije, je izbira materiala široka - to je lak, izolacija žice in tkanina. Velikost magnetnega pretoka je odvisna od površine cilindra. Če se tok v tuljavi poveča, bo magnetno polje postalo večje in obratno.

Če se na tuljavo nanese električni tok, se v njej prikaže napetost nasproti tokovnemu toku, vendar nenadoma izgine. Ta vrsta stresa se imenuje elektromotorna sila samoinduciranje. Ko se napetost nanaša na tuljavo, tok spremeni svojo vrednost z 0 na določeno število. Napetost v tem trenutku se spreminja tudi po zakonu Ohma:

• I = U: R,

kjer je značilen trenutna moč, U - prikazuje napetost, R - odpornost na tuljavo.

Druga posebnost tuljave je naslednje dejstvo: če se odpre krog "vir toka tuljave", se EMF doda napetosti. Tok bo tudi v začetku začel, nato pa se bo zmanjšal. To pomeni prvi komutacijski zakon, ki navaja, da se tok v induktorju ne spremeni takoj.

Tuljavo lahko razdelimo na dve vrsti:

1. Z magnetnim konico. V vlogi materiala srca so feriti in železo. Jedro služi za povečanje induktivnosti.
2. Z nemagnetnimi. Uporablja se v primerih, ko induktivnost ni večja od pet miligramov.

Naprave se razlikujejo po izgledu in notranji strukturi. Odvisno od takšnih parametrov najdemo induktivnost tuljave. Formula v vsakem primeru je drugačna. Na primer, za enoslojno tuljavo bo induktivnost:

• L = 10 mikro-0Pi-N²R² : 9R + 10l.

In tukaj že za večplastno drugo formulo:

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

Glavni zaključki, ki se nanašajo na delo tuljav:

1. Na cilindričnem feritu se na sredini pojavlja največja induktivnost.
2. Da bi dosegli maksimalno induktivnost, je potrebno tuljavo tesno naviti na tuljavi.
3. Induktivnost je manjša, manjše je število zavojev.
4. V toroidnem jedru razdalja med zavoji ne igra vloge tuljave.
5. Vrednost induktivnosti je odvisna od "obračanja v kvadrat".
6. Če so induktorji povezani v zaporedju, potem je njihova skupna vrednost enaka vsoti induktorjev.
7. Pri vzporedni povezavi je treba paziti, da so indukcijske tuljave ločene na plošči. V nasprotnem primeru bodo njihovi odčitki napačni zaradi vzajemnega vpliva magnetnih polj.

Solenoid

Ta izraz se nanaša na cilindrično navitje iz žice, ki se lahko navije v eni ali več plasti. Dolžina jeklenke je precej večja od premera. Zaradi te lastnosti, ko se električni tok izklopi, se proizvaja magnetno polje. Hitrost spremembe magnetnega pretoka je sorazmerna spremembi toka. Induktivnost solenoida se v tem primeru izračuna na naslednji način:

• df: dt = L dl: dt.

Druga vrsta tuljave se imenuje elektromehanski pogon s snemljivo jedro. V tem primeru je elektromagnet dobavljen z zunanjim feromagnetnim magnetnim jarmom.

Danes lahko naprava združuje hidravliko in elektroniko. Na tej podlagi so ustvarjeni štirje modeli:

• Prvi je sposoben nadzirati tlak v liniji.
• Drugi model se razlikuje od drugega s prisilnim nadzorom blokade sklopke v pretvornikih navora.
• Tretji model v svoji sestavi vsebuje regulatorje tlaka, ki so odgovorni za preklop hitrosti.
• Četrti je hidravlično krmiljen ali ventili.

Potrebne formule za izračune

Za iskanje elektromagnetne induktivnosti se formula uporablja, kot sledi:

• L = mikro-0n²V,

kjer mikro-0 prikazuje magnetno prepustnost vakuuma, n je število zavojev, V je volumen solenoida.

Poleg tega je mogoče izračunati induktivnost solenoida z uporabo druge formule:

• L = mikro-0N²S: l,

kjer je S površina prečnega prereza in l je dolžina solenoida.

Če želite poiskati indukcijo elektromagneta, formula uporablja katerokoli, ki ustreza rešitvi tega problema.

Delo na neposrednem in izmeničnem toku

Magnetno polje, ki je nastalo znotraj tuljave, je usmerjeno vzdolž osi in je enako:

• B = mikro-0nI,

kjer mikro-0 je magnetna prepustnost vakuuma, n je število zavojev in I je trenutna vrednost.

Ko se tok premika vzdolž elektromagneta, tuljava shrani energijo, kar je enako delu, ki je potrebno za določitev toka. Za izračun induktivnosti v tem primeru se formula uporabi tako:

• E = LI² :2,

kjer L prikazuje vrednost induktivnosti in E - energijo shranjevanja.

EMF samodejne indukcije se pojavi, ko se tok v elektromagnetu spremeni.

V primeru delovanja AC se pojavi izmenično magnetno polje. Smer privlačne sile se lahko spreminja ali ostane nespremenjena. Prvi primer se zgodi, ko se kot elektromagnet uporablja elektromagnet. In drugi, ko je sidro iz mehkega magnetnega materiala. AC solenoid ima kompleksen upor, ki vključuje upogibni upor in njegovo induktivnost.

Najpogostejša uporaba solenoidov prve vrste (enosmerni tok) je v vlogi progresivnega pogona. Jakost je odvisna od strukture jedra in telesa. Primeri uporabe so delo škarij pri rezanju pregledov v blagajnah, ventili v motorjih in hidravličnih sistemih, ključavnice ključavnic. Solenoidi drugega tipa se uporabljajo kot induktorji za indukcijsko ogrevanje v žarilnih pečeh.

Oscilacijski konture

Najenostavnejše resonančno vezje je sekvenčno oscilatorno vezje, ki ga sestavljajo vključeni induktorji in kondenzator, skozi katerega teče izmenični tok. Določiti induktivnost tuljave, uporabljena formula je:

• XL = Š x L,

kjer XL označuje reaktanco tuljave in W je krožna frekvenca.

Če je reaktiven odpornost kondenzatorja, formula bo videti tako:

Xc = 1: W x C

Pomembne karakteristike oscilacijskega vezja so resonančna frekvenca, impedanca valov in faktor kakovosti vezja. Prva označuje frekvenco, kjer je odpornost zanke aktivne narave. Drugi pokazuje, kako reaktanca na resonančni frekvenci prehaja med takšnimi količinami, kot sta kapacitivnost in induktivnost nihajnega kroga. Tretja značilnost določa amplitudo in širino amplitudno-frekvenčne značilnosti (AFC) resonanco in prikazuje velikost zaloge energije v tokokrogu v primerjavi z izgubami energije v enem oscilacijskem obdobju. V tehniki so frekvenčne karakteristike vezja ocenjene s frekvenčnim odzivom. V tem primeru se vezje šteje za omrežje s štirimi terminali. Pri načrtovanju grafov se uporablja vrednost koeficienta prenosa napetosti (K). Ta vrednost prikazuje razmerje med izhodno napetostjo in vhodno napetostjo. Pri tokokrogih, ki ne vsebujejo energetskih virov in različnih ojačevalnih elementov, vrednost koeficienta ni večja od enote. Narašča na nič, ko je na frekvencah, ki niso resonančni, odpornost vezja visoka. Če je vrednost upora minimalna, potem je koeficient blizu enotnosti.

Z vzporednim oscilacijskim vezjem sta vključena dva reaktivna elementa z različno reaktivnostjo. Uporaba te vrste kontur pomeni, da je treba pri vzporedni vključitvi elementov dodati le njihovo prevodnost, ne pa tudi odpornost. Na resonančni frekvenci je skupna prevodnost vezja nič, kar kaže na neskončno veliko upornost na izmenični tok. Za vezje, v katerem so vzporedno vključeni kapacitivnost (C), odpornost (R) in induktivnost, formula, ki ju združuje in Q (Q), je:

• Q = Rradik-C: L.

Ko vzporedna zanka deluje v enem oscilacijskem obdobju, se med kondenzatorjem in tuljavo dvakrat izmenjuje energija. V tem primeru se pojavi tokovni tok, ki je veliko večji od trenutne vrednosti zunanjega vezja.

Delovanje kondenzatorja

Naprava je dvodelna mreža z nizko prevodnostjo in s spremenljivo ali konstantno kapacitivno vrednostjo. Ko kondenzator ni napolnjen, je njegova odpornost blizu nič, sicer je enaka neskončnosti. Če je trenutni vir prekinjen od tega elementa, postane ta vir, dokler se ne izprazni. Uporaba kondenzatorja v elektroniki je vloga filtrov, ki odstranjujejo hrup. Ta naprava v napajalnih enotah na napajalnih tokokrogih se uporablja za napajanje sistema pri visokih obremenitvah. To temelji na zmožnosti elementa, da prenese izmenično komponento, temveč nekonstantni tok. Višja je frekvenca komponente, manjša je odpornost kondenzatorja. Kot rezultat, prek kondenzatorja utihnejo vse motnje, ki presegajo DC napetost.

Odpornost elementa je odvisna od kapacitete. Iz tega sledi, da bo kondenzatorje bolj natancno razdeliti v razlicne tovore, da bi ujeli razlicne vrste motenj. Zaradi zmožnosti naprave, da prenaša enosmerni tok le v času polnjenja, se uporablja kot zamuden element v generatorjih ali kot oblikovalna povezava impulza.

Kondenzatorji so v mnogih vrstah. Na splošno klasifikacija temelji na vrsti dielektrika, saj ta parameter določa stabilnost kapacitivnosti, izolacijsko upornost in tako naprej. Sistematizacija te vrednosti je naslednja:

1. Kondenzatorji s plinastim dielektrikom.
2. Vakuum.
3. S tekočim dielektrikom.
4. S trdnim anorganskim dielektrikom.
5. S trdnim organskim dielektrikom.
6. Trdno stanje.
7. Elektrolitsko.

Obstaja klasifikacijski kondenzatorji destinacija (skupno ali namenskega), narava zaščito pred zunanjimi dejavniki (zaščiten in nezaščiten, izoliramo in neizolirani, pakiran in zapečaten) namestitev tehnika (spojka, tisk, površine, s pin vijakom, zaskočni zatič ). Poleg tega se naprave lahko razlikujejo glede na sposobnost spreminjanja kapacitivnosti:

1. Konstantni kondenzatorji, to je, katerih kapacitivnost je vedno konstantna.
2. Obrezovanje. Njihova zmogljivost se ne spreminja z delovanjem opreme, vendar jo je mogoče prilagoditi enkrat ali občasno.
3. Spremenljivke. To so kondenzatorji, ki omogočajo spremembo kapacitivnosti med delovanjem opreme.

Induktivnost in kondenzator

Elementi toka, ki nosijo to napravo, lahko ustvarijo lastno induktivnost. To so strukturni deli, kot so zidarska dela, povezovalne avtobuse, tokovni vodi, terminali in varovalke. Lahko ustvarite dodatno kondenzatorsko induktivnost s pritrditvijo vodil. Način delovanja električnega tokokroga je odvisen od induktivnosti, kapacitivnosti in aktivnega upora. Formula za izračun induktivnosti, ki se pojavi pri približevanju resonančne frekvence, je naslednja:

• Ce = C: (1 - 4Pi-²f²LC),

kjer Ce določa dejansko kapaciteto kondenzatorja, C označuje dejansko kapacitivnost, f je frekvenca, L je induktivnost.

Vrednost induktivnosti je vedno treba upoštevati pri delu z močnostnimi kondenzatorji. Za impulzne kondenzatorje je najpomembnejša intrinzična induktivnost. Njihov izpust pade na induktivno vezje in ima dve vrsti - aperiodični in oscilacijski.

Induktivnost v kondenzatorju je odvisna od vezne sheme elementov v njej. Na primer, z vzporedno povezavo odsekov in avtobusov je ta vrednost enaka vsoti indukcij glavne linije vodila in čepa. Da bi našli takšno induktivnost, je formula naslednja:

• Lk = Lp + Lm + Lb,

kjer Lk prikazuje induktivnost naprave, Lp-paket, Lm-glavna vodila in Lb-induktivnost terminalov.

Če se s paralelno povezavo tok vodila spremeni vzdolž njegove dolžine, se enakovredna induktivnost določi, kot sledi:

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

kjer je l dolžina pnevmatik, b je njegova širina in d je razdalja med pnevmatikami.

Da bi zmanjšali induktivnost naprave, je treba pozicionirati dele kondenzatorja, ki delujejo s tovorom, tako da se njihova magnetna polja medsebojno kompenzirajo. Povedano drugače, deli, ki se trenutno nosijo, z istim trenutnim gibanjem, morajo biti čim bolj odstranjeni drug od drugega in z nasprotno smerjo združeni. Pri združevanju tokovnih kolektorjev z zmanjšanjem debeline dielektrika se lahko induktivnost preseka zmanjša. To je mogoče doseči tudi z delitvijo enega dela z veliko količino na več z manjšo zmogljivostjo.