Självinduktion och ömsesidig induktion
EMF för självinduktion
En variabel ström skapar alltid en variabel magnetiskt fält, vilket i sin tur alltid orsakar EMF... Med varje förändring av strömmen i spolen (eller i allmänhet i tråden), inducerar den själv en EMF av självinduktion.
När en emk i en spole induceras av en förändring i dess eget magnetiska flöde, beror storleken på den emk på strömmens förändringshastighet. Ju större förändringshastigheten för strömmen är, desto större EMF för självinduktionen.
Storleken på självinduktionens emk beror också på antalet varv av spolen, tätheten av deras lindning och storleken på spolen. Ju större diameter spolen är, antalet varv och lindningens täthet, desto större är självinduktionens EMF. Detta beroende av självinduktionens EMF på förändringshastigheten för strömmen i spolen, antalet varv och dimensioner är av stor betydelse inom elektroteknik.
Riktningen för självinduktionens emk bestäms av Lenz lag. Självinduktionens EMF har alltid en riktning i vilken den förhindrar en förändring i strömmen som orsakade den.
Med andra ord leder minskningen av strömmen i spolen till uppkomsten av en EMF av självinduktion riktad i strömmens riktning, d.v.s. förhindrar dess reduktion. Omvänt, när strömmen ökar i spolen, uppstår en EMF av självinduktion, riktad mot strömmen, det vill säga förhindrar dess ökning.
Det bör inte glömmas att om strömmen i spolen inte ändras, så uppstår ingen EMF av självinduktion. Fenomenet självinduktion är särskilt uttalat i en krets som innehåller en spole med en järnkärna, eftersom järn avsevärt ökar spolens magnetiska flöde och följaktligen storleken på självinduktionens EMF när den ändras.
Induktans
Så vi vet att storleken på självinduktions-EMK i spolen, förutom förändringshastigheten för strömmen i den, också beror på spolens storlek och antalet varv.
Spolar av olika utformning med samma strömändringshastighet är därför kapabla att självinducera emk av självinduktion av olika storlek.
För att särskilja spolar från varandra genom deras förmåga att inducera EMF av självinduktion i sig själva, introducerades begreppet induktiva spolar, eller självinduktionskoefficient.
Spolens induktans är en kvantitet som kännetecknar spolens egenskap att inducera självinduktionens EMF av sig själv.
Induktansen för en given spole är ett konstant värde, oberoende av både styrkan på strömmen som passerar genom den och hastigheten för dess förändring.
Henry - detta är induktansen för en sådan spole (eller tråd) där, när strömstyrkan ändras med 1 ampere på 1 sekund, uppstår en självinduktions-EMK på 1 volt.
I praktiken behöver du ibland en spole (eller spole) som inte har någon induktans. I det här fallet lindas tråden på en spole, efter att den tidigare vikts två gånger. Denna lindningsmetod kallas bifilar.
EMF av ömsesidig induktion
Vi vet att induktionens EMF i en spole inte kan orsakas av att elektromagneten flyttas i den, utan genom att endast ändra strömmen i dess spole. Men vad, för att orsaka en EMF av induktion i en spole på grund av en förändring i ström i en annan, är det absolut inte nödvändigt att sätta en av dem i den andra, men du kan ordna dem bredvid varandra
Och i det här fallet, när strömmen i en spole ändras, kommer det resulterande alternerande magnetiska flödet att penetrera (korsa) varven på den andra spolen och orsaka EMF i den.
Ömsesidig induktion gör det möjligt att koppla ihop olika elektriska kretsar med hjälp av ett magnetfält. Denna anslutning kallas vanligtvis en induktiv koppling.
Storleken på den ömsesidiga induktions-emk beror i första hand på hastigheten med vilken strömmen i den första spolen förändras... Ju snabbare strömändringar i den, desto större EMF för den ömsesidiga induktionen.
Dessutom beror storleken på den ömsesidiga induktions-EMK på storleken på induktansen för de två spolarna och deras relativa position, såväl som omgivningens magnetiska permeabilitet.
Därför kan spolar, som är olika i sin induktans och inbördes arrangemang och i olika miljöer, inducera i varandra, olika i storlek, ömsesidiga induktions-EMK.
Att kunna skilja mellan olika par av spolar genom deras förmåga att ömsesidigt inducera en EMF, begreppet ömsesidig induktans eller ömsesidig induktionskoefficient.
Ömsesidig induktans betecknas med bokstaven M. Enheten för dess mätning, liksom induktans, är Henry.
En henry är en sådan ömsesidig induktans av två spolar att en förändring i ström i en spole på 1 amp under 1 sekund orsakar en emk av ömsesidig induktion lika med 1 volt i den andra spolen.
Storleken på den ömsesidiga induktions-EMK påverkas av omgivningens magnetiska permeabilitet. Ju större den magnetiska permeabiliteten är för mediet genom vilket det alternerande magnetiska flödet som förbinder spolarna är stängt, desto starkare är den induktiva kopplingen av spolarna och desto större är EMF-värdet för den ömsesidiga induktionen.
Arbetet bygger på fenomenet ömsesidig induktion i en så viktig elektrisk anordning som en transformator.
Principen för driften av transformatorn
Principen för driften av transformatorn är baserad på fenomenet elektromagnetisk induktion och är som följer. Två spolar är lindade på järnkärnan, en av dem är ansluten till en växelströmskälla och den andra till en strömsänka (motstånd).
En spole ansluten till en AC-källa skapar ett alternerande magnetiskt flöde i kärnan, vilket inducerar en EMF i den andra spolen.
Spolen som är ansluten till AC-källan kallas primär och spolen som konsumenten är ansluten till kallas sekundär. Men eftersom det alternerande magnetiska flödet samtidigt penetrerar båda spolarna, induceras en alternerande EMF i var och en av dem.
Storleken på EMF för varje varv, liksom EMF för hela spolen, beror på storleken på det magnetiska flödet som penetrerar spolen och hastigheten för dess förändring.Förändringshastigheten för det magnetiska flödet beror endast på frekvensen av likväxelström för en given ström. Storleken på det magnetiska flödet är också konstant för denna transformator. Därför, i den övervägda transformatorn, beror EMF i varje lindning endast på antalet varv i den.
Förhållandet mellan primär och sekundär spänning är lika med förhållandet mellan antalet varv av primär- och sekundärlindningarna. Detta förhållande kallas transformationsfaktor (K).
Om nätspänningen läggs på en av transformatorns lindningar, kommer spänningen att tas bort från den andra lindningen, som är större eller mindre än nätspänningen lika många gånger som antalet varv på sekundärlindningen är fler eller mindre.
Om en spänning tas bort från sekundärlindningen som är större än den som tillförs primärlindningen, så kallas en sådan transformator step-up. Tvärtom, om en spänning tas bort från sekundärlindningen, mindre än den primära, kallas en sådan transformator nedtrappning. Varje transformator kan användas som upp- eller nedsteg.
Omvandlingsförhållandet anges vanligtvis i transformatorns pass som förhållandet mellan den högsta spänningen och den lägsta, det vill säga den är alltid större än en.