Formula kojom se određuje emf samoindukcije. Generator impulsa samoindukcije emf

Taj se fenomen naziva samoindukcija. (Pojam je vezan uz pojam uzajamne indukcije, kao njezin poseban slučaj).

Smjer EMF samoindukcije uvijek se pokazuje takvim da kada se struja u krugu povećava, EMF samoindukcije sprječava taj porast (usmjeren protiv struje), a kada se struja smanjuje, smanjuje se (suusmjeren sa strujom). Ovo svojstvo emf samoindukcije slično je inercijskoj sili.

Veličina EMF samoindukcije proporcionalna je brzini promjene struje:

Faktor proporcionalnosti naziva se koeficijent samoindukcije ili induktivnost krug (zavojnica).

Samoindukcija i sinusna struja

U slučaju sinusne ovisnosti struje koja teče kroz zavojnicu o vremenu, samoinduktivna emf u svitku zaostaje za strujom u fazi za (tj. 90°), a amplituda te emf je proporcionalna amplituda struje, frekvencija i induktivitet (). Uostalom, brzina promjene funkcije je njezina prva derivacija, a.

Da izračunam više-manje složeni sklopovi koji sadrže induktivne elemente, odnosno zavoje, zavojnice itd. uređaje u kojima se promatra samoindukcija, (osobito potpuno linearne, odnosno ne sadrže nelinearne elemente) u slučaju sinusoidnih struja i napona metoda kompleksnih impedancija je ili, u jednostavnijim slučajevima, manje moćan, ali vizualnija opcija je metoda vektorskog dijagrama.

Imajte na umu da je sve opisano primjenjivo ne samo izravno na sinusne struje i napone, već i praktično na proizvoljne, jer se potonji gotovo uvijek mogu proširiti u Fourierov red ili integral i tako svesti na sinusne.

U više ili manje izravnoj vezi s tim, možemo spomenuti korištenje fenomena samoindukcije (i, sukladno tome, induktora) u raznim titrajnim krugovima, filtrima, linijama za odgodu i drugim raznim elektroničkim i električnim krugovima.

Samoindukcija i udar struje

Zbog fenomena samoindukcije u strujni krug s izvorom EMF, kada je krug zatvoren, struja se ne uspostavlja odmah, već nakon nekog vremena. Slični se procesi događaju kada se krug otvori, a (s oštrim otvaranjem) vrijednost EMF-a samoindukcije u ovom trenutku može značajno premašiti EMF izvora.

Najčešće u uobicajen život koristi se u zavojnicama za paljenje automobila. Tipični napon paljenja s naponom baterije od 12 V je 7-25 kV. Međutim, višak EMF-a u izlaznom krugu nad EMF-om baterije ovdje je uzrokovan ne samo oštrim prekidom struje, već i omjerom transformacije, budući da se najčešće ne koristi jednostavna zavojnica induktora , ali svitak transformatora, čiji je sekundarni namot obično mnogo puta velika količina zavoja (odnosno, u većini slučajeva sklop je nešto složeniji od onog čiji bi se rad u potpunosti objasnio kroz samoindukciju; međutim, fizika njegova rada u ovoj verziji djelomično se podudara s fizikom rada kruga s jednostavna zavojnica).

Ova pojava se također koristi za paljenje. fluorescentne svjetiljke u standardu tradicionalna shema(Ovdje govorimo o konkretno o strujnom krugu s jednostavnim induktorom – prigušnicom).

Osim toga, uvijek se mora uzeti u obzir pri otvaranju kontakata, ako struja teče kroz opterećenje s primjetnom induktivnošću: rezultirajući skok EMF-a može dovesti do kvara međukontaktnog razmaka i/ili drugih neželjenih učinaka, kako bi se suzbio koji u ovom slučaju, u pravilu, potrebno je poduzeti razne posebne mjere.

Bilješke

Linkovi

• O samoindukciji i međusobnoj indukciji iz “Škole za električare”

Zaklada Wikimedia. 2010.

Pogledajte što je "samoindukcija" u drugim rječnicima:

Samoindukcija... Pravopisni rječnik-priručnik

Pojava inducirane emf u vodljivom krugu kada se u njemu mijenja jakost struje; posebni slučajevi elektromagnetska indukcija. Promjenom struje u krugu mijenja se i magnetski tok. indukcija kroz površinu ograničenu ovom konturom, što rezultira ... Fizička enciklopedija

Pobuda elektromotorne sile indukcije (emf) u električnom krugu pri promjeni električna struja u ovom lancu; poseban slučaj elektromagnetska indukcija. Elektromotorna sila samoindukcije izravno je proporcionalna brzini promjene struje;... ... Veliki enciklopedijski rječnik

SAMOINDUKCIJA, samoindukcija, ž. (fizički). 1. samo jedinice Pojava da se pri promjeni struje u vodiču u njemu javlja elektromotorna sila koja sprječava tu promjenu. Samoindukcijski svitak. 2. Uređaj sa... ... Rječnik Ushakova

- (Samoindukcija) 1. Uređaj s induktivnom reaktancijom. 2. Fenomen da kada električna struja promijeni veličinu i smjer u vodiču, u njemu se pojavljuje elektromotorna sila koja to sprječava... ... Marine Dictionary

Indukcija elektromotorne sile u žicama, kao iu električnim namotima. strojeva, transformatora, aparata i instrumenata kada se promijeni veličina ili smjer struje koja kroz njih teče. Trenutno Struja koja teče kroz žice i namotaje stvara oko njih... ... Tehnički željeznički rječnik

Samoindukcija- elektromagnetska indukcija uzrokovana promjenom prianjanja na krug magnetski tok, izazvan električnom strujom u ovom krugu... Izvor: ELEKTROTEHNIKA. POJMOVI I DEFINICIJE OSNOVNIH POJMOVA. GOST R 52002 2003 (odobren... ... Službena terminologija

Imenica, broj sinonima: 1 pobuda elektromotorne sile (1) Rječnik sinonima ASIS. V.N. Trishin. 2013… Rječnik sinonima

samoindukcija- Elektromagnetska indukcija uzrokovana promjenom magnetskog toka koji je povezan s krugom, uzrokovana električnom strujom u ovom krugu. [GOST R 52002 2003] EN samoindukcija elektromagnetske indukcije u strujnoj cijevi zbog varijacija… … Vodič za tehničke prevoditelje

SAMOINDUKCIJA- poseban slučaj elektromagnetske indukcije (vidi (2)), koji se sastoji u pojavi inducirane (inducirane) emf u krugu i uzrokovane promjenama u vremenu magnetsko polje, stvoren promjenjivom strujom koja teče u istom krugu.... ... Velika politehnička enciklopedija

knjige

• Set stolova. Fizika. Elektrodinamika (10 tablica), . Edukativni album od 10 listova. Električna struja, jakost struje. Otpornost. Ohmov zakon za dio kruga. Ovisnost otpora vodiča o temperaturi. Spajanje žica. EMF. Ohmov zakon…

Samoindukcija je indukcija EMF-a u vodiču kada se električna struja u tom vodiču mijenja.

Kada se na zavojnicu elektromagneta primijeni napon, struja se ne povećava odmah. Postupno se povećava. Porast struje je inhibiran rezultirajućim naponom, koji je suprotan primijenjenom. Ovaj napon je elektromotorna sila (EMS) samoindukcije. Vrijednost EMF postupno se smanjuje, a struja u elektromagnetu raste do nominalne vrijednosti.

Međudjelovanje električnog i magnetskog polja uzrok je samoindukcije

Električna i magnetska polja su međusobno povezana: struja ili promjena električno polje stvara magnetsko polje.

Zauzvrat, promjenjivo magnetsko polje stvara električno polje.

Razmotrimo procese u vodljivom krugu kada se električna struja u njemu mijenja (na primjer, uključuje se ili isključuje).

• EMF se inducira u vodiču koji se nalazi u promjenjivom magnetskom polju.

• Ako se u vodiču promijeni veličina električne struje, javlja se promjenjivo magnetsko polje.

• Promjenjivo magnetsko polje koje stvara struja u vodiču inducira samoinduktivnu emf u istom vodiču.

Nemaju svi električni krugovi samoindukciju. Žarulja sa žarnom niti trenutno treperi kada se dovede struja, a gasi se odmah kada se ugasi, a u elektromagnetu, na koji se dovodi konstantan napon i isključuje, procesi se produljuju tijekom vremena. Žarulja i elektromagnet imaju različitu inerciju.

U mehanici, mjera inercije je masa: da biste pokrenuli masivni objekt, morate neko vrijeme djelovati silom.

U elektrotehnici, mjera tromosti je veličina koja se naziva induktivitet. Označeno je simbolom L. Jedinica induktiviteta je Henry (H), kao i izvedene jedinice: miliHenry (mH), mikroHenry (μH) i tako dalje. Što je veći induktivitet kruga, to su prijelazni procesi duži i snažniji. Žarulja sa žarnom niti ima vrlo mali induktivitet, dok elektromagnet ima veliki induktivitet.

U radiotehnici i elektrotehnici koriste se prigušnice - dijelovi koji imaju standardizirane vrijednosti induktiviteta.

Slika prikazuje dijagram eksperimenta koji demonstrira fenomen samoindukcije.

Zavojnica namotana na feritnu jezgru ima značajan induktivitet. Izvor napajanja je baterija nominalne vrijednosti od jednog i pol volta. Dok je prekidač uključen, žarulja slabo svijetli jer joj napon baterije nije dovoljan. Nakon otvaranja prekidača, svjetlo bljeska jako i zatim se gasi.

Zašto svjetlo treperi nakon isključivanja napajanja? Kroz njega se prazni EMF samoindukcije induciran u zavojnici u trenutku isključenja napona.

Ali zašto svjetlo ne samo da nastavlja gorjeti, nego treperi jače nego kad je prekidač bio uključen? Samoinducirana emf premašuje nazivni napon baterije. Razmotrimo o čemu ovisi ovaj učinak.

O čemu ovisi samoinducirana emf?

Samoinduktivna emf koja se javlja u električnom krugu ovisi o njegovom induktivitetu i brzini promjene struje u krugu.

Brzina promjene struje ima važno. Ako se odmah isključi, to jest, brzina promjene je vrlo velika, tada je EMF samoindukcije također velik. Inducirani napon se odvodi kroz paralelne grane strujnog kruga (u pokusu sa žaruljom - kroz žarulju).

Samoindukcija i prijelazni procesi u električnim krugovima

Induktivitet električni štednjak ili žarulja sa žarnom niti je vrlo mala, a struja u tim električnim uređajima, kada se uključi i isključi, pojavljuje se ili nestaje gotovo trenutno. Induktivitet elektromotora je visok i on se “proradi” za nekoliko minuta.

Isključite li struju u velikom elektromagnetu sa velika vrijednost indukcija, dopuštanje velika brzina Ako se struja smanji, između kontakata prekidača bljesne iskra, a ako je struja velika, može se zapaliti naponski luk. Ovaj opasna pojava, stoga se u krugovima s visokim induktivitetom struja postupno smanjuje pomoću reostata (elementa s promjenjivim električnim otporom).

Sigurno isključivanje napajanja – ozbiljan problem. Svi prekidači su podložni "udarnim opterećenjima" koja nastaju zbog samoinduktivne emf kada je struja isključena, a prekidači "iskre". Za svaku vrstu sklopke navedena je najveća vrijednost struje koja se može uključiti. Ako struja premaši dopuštena vrijednost, prekidač može treptati električni luk.

U opasnim industrijama, rudnicima ugljena i skladištima naftnih derivata, jednostavno iskrenje prekidača je neprihvatljivo. Ovdje se koriste prekidači otporni na eksploziju, pouzdano zaštićeni zatvorenim plastičnim kućištem. Cijena takvih prekidača je desetke puta veća od običnih - ovo je potrebno plaćanje za sigurnost.

Fizika 10-11 razred. SAMOINDUKCIJA

Svaki vodič kroz koji teče električna struja nalazi se u vlastitom magnetskom polju.

Pri promjeni jakosti struje u vodiču mijenja se m.polje,tj. mijenja se magnetski tok koji stvara ova struja. Promjena magnetskog toka dovodi do pojave vrtložnog električnog polja i u krugu se pojavljuje inducirana emf.

Taj se fenomen naziva samoindukcija.
Samoindukcija je pojava pojave inducirane EMF u električnom krugu kao posljedica promjene jakosti struje.
Rezultirajuća emf naziva se Samoinducirana emf

Manifestacija fenomena samoindukcije

Zatvaranje kruga

Pri kratkom spoju u električnom krugu dolazi do povećanja struje, što uzrokuje povećanje magnetskog toka u zavojnici, te se pojavljuje vrtložno električno polje, usmjereno protiv struje, tj. EMF samoindukcije nastaje u zavojnici, sprječavajući povećanje struje u krugu (vrtložno polje inhibira elektrone).
Kao rezultat L1 svijetli kasnije, nego L2.

Otvoreni krug

Kada se električni krug otvori, struja se smanjuje, dolazi do smanjenja fluksa u zavojnici i pojavljuje se vrtložno električno polje, usmjereno poput struje (nastojeći zadržati istu jakost struje), tj. Samoinducirana emf nastaje u svitku, održavajući struju u krugu.

Struja koja se mijenja u veličini uvijek stvara promjenjivo magnetsko polje, koje zauzvrat uvijek inducira emf. Pri svakoj promjeni struje u zavojnici (ili općenito u vodiču) u njoj se inducira samoinduktivna emf; ona ovisi o brzini promjene struje. Što je veća brzina promjene struje, veća je EMF samoindukcije.

Veličina EMF-a samoindukcije također ovisi o broju zavoja svitka i njegovoj veličini. Što je veći promjer zavojnice i broj njezinih zavoja, veća je EMF samoindukcije. Ova ovisnost ima veliki značaj u elektrotehnici. Smjer EMF-a samoindukcije određuje Lenzov zakon:

Samoinducirana emf ima Stalnotakav smjer u kojem onemogućuje promjenu struje koja ju je izazvala.

Drugim riječima, smanjenje struje u zavojnici povlači za sobom pojavu EMF samoindukcije usmjerene u smjeru struje, tj. sprječava njegovo smanjenje. I, obrnuto, kada se struja povećava u zavojnici, pojavljuje se samoindukcija emf, usmjerena protiv struje, tj. sprječava njezino povećanje. Ako se struja u zavojnici ne mijenja, tada ne dolazi do EMF samoindukcije. Pojava samoindukcije posebno je izražena u strujnom krugu koji sadrži zavojnicu s čeličnom jezgrom, budući da čelik značajno povećava magnetski tok zavojnice, a time i veličinu EMF samoindukcije.

Fenomen samoindukcije može se pokazati provođenjem sljedećeg pokusa. Sastavimo električni krug koji se sastoji od baterije, rastavljača i dva paralelna kruga: u prvom - žarulja i otpornik, au drugom - žarulja i svitak, a otpor obje žarulje je isti , a otpor otpornika i svitka također je isti.

1. Kada je rastavljač uključen, žaruljica L1 će zasvijetliti s odgodom, jer samoindukcija emf zavojnice sprječava brzo povećanje struje u krugu žarulje L1 (sl. 1a i 1b).

2. Kada je rastavljač isključen, obje lampice će kratko treptati, budući da je EMF samoindukcije zavojnice veća od EMF baterije. Kada emf samoindukcije presuši, obje žarulje se gase istovremeno (sl. 2a i 2b).

Fenomen samoindukcije ima i pozitivne i negativna svojstva, a oboje se manifestiraju tijekom rada uređaja i električnih krugova metroa:

• Induktivni shunt, spojen paralelno s pobudnim namotima vučnih motora, izglađuje oscilacije visoki napon na kontaktnoj tračnici (ili tijekom kratkotrajnog odvajanja pantografa). Induktivitet ovog shunta je usporediv s induktivitetom pobudnih namota, a njegov EMF uvijek je usmjeren suprotno EMF-u OF TED-a. Dakle, kada se visoki napon smanji ili ukloni s kontaktne tračnice, EMF induktivnog šanta sprječava smanjenje struje, a kada se napon povećava, sprječava povećanje struje, što sprječava pojavu hitnog načina rada u strujni krug i formiranje kružne vatre duž komutatora elektromotora.

• Ako otvorite strujni krug koji sadrži zavojnicu s visokim induktivitetom, kada se kontakti otvore, nastat će električni luk, što može dovesti do uništenja sklopnog uređaja, pa je u takvim slučajevima potrebno koristite uređaj za gašenje luka ili (za niskonaponske krugove) spojite kondenzator paralelno s kontaktima.

Električna struja koja prolazi kroz vodič stvara magnetsko polje oko njega. Magnetski tok F kroz strujni krug ovog vodiča proporcionalan je modulu indukcije B magnetskog polja unutar kruga, a indukcija magnetskog polja je pak proporcionalna jakosti struje u vodiču. Stoga je magnetski tok kroz petlju izravno proporcionalan struji u petlji:

Koeficijent proporcionalnosti između jakosti struje I u krugu i magnetskog toka F koji ta struja stvara naziva se induktivitet. Induktivitet ovisi o veličini i obliku vodiča, na magnetska svojstva okolina u kojoj se vodič nalazi.

Jedinica induktiviteta.

Jedinica induktiviteta u međunarodnom sustavu je henry. Ova jedinica se određuje na temelju formule (55.1):

Induktivitet kruga je jednak ako je na silu istosmjerna struja 1 Magnetski tok kroz krug jednak je

Samoindukcija.

Kada se struja u zavojnici mijenja, mijenja se i magnetski tok koji stvara ta struja. Promjena magnetskog toka koji prolazi kroz zavojnicu trebala bi uzrokovati pojavu inducirane emf u zavojnici. Fenomen pojave inducirane emf u

električnog kruga kao rezultat promjene jakosti struje u ovom krugu naziva se samoindukcija.

U skladu s Lenzovim pravilom, EMF samoindukcije sprječava povećanje struje kada je krug uključen i smanjenje struje kada je krug isključen.

Pojavu samoindukcije možemo promatrati sastavljanjem električnog kruga od zavojnice velikog induktiviteta, otpornika, dvije jednake žarulje sa žarnom niti i izvora struje (slika 197). Otpornik mora imati isti električni otpor, poput žice zavojnice. Iskustvo pokazuje da kada je krug zatvoren, električna žarulja spojena u seriju sa zavojnicom svijetli nešto kasnije od žarulje spojene u seriju s otpornikom. Povećanje struje u krugu zavojnice tijekom zatvaranja sprječava se emf samoindukcije, koja se javlja kada se poveća magnetski tok u zavojnici. Kada je izvor napajanja isključen, obje lampice trepću. U tom slučaju, struja u krugu održava se samoindukcijom emf koja se javlja kada se magnetski tok u zavojnici smanji.

EMF samoindukcije koja nastaje u zavojnici s induktivitetom prema zakonu elektromagnetske indukcije jednaka je

EMF samoindukcije izravno je proporcionalna induktivitetu zavojnice i brzini promjene struje u zavojnici.

Koristeći izraz (55.3), možemo dati drugu definiciju jedinice induktiviteta: element električnog kruga ima induktivitet ako, uz jednoliku promjenu jakosti struje u krugu za 1 A u 1 s, samoinduktivni u njemu nastaje emf od 1 V.

Energija magnetskog polja.

Kada je zavojnica induktora isključena iz izvora struje, žarulja sa žarnom niti spojena paralelno sa zavojnicom daje kratkotrajni bljesak. Struja u krugu nastaje pod utjecajem emf samoindukcije. Izvor energije koja se oslobađa u električnom krugu je magnetsko polje zavojnice.

Energija magnetskog polja induktora može se izračunati na sljedeći način. Da bismo pojednostavili izračun, razmotrimo slučaj kada se, nakon odspajanja zavojnice od izvora, struja u krugu smanjuje s vremenom prema linearnom zakonu. U ovom slučaju, emf samoindukcije ima konstantnu vrijednost jednaku