A fórmula pela qual a fem de auto-indução é determinada. Gerador de pulso emf auto-indução
Leia também
Este fenômeno é chamado de auto-indução. (O conceito está relacionado ao conceito de indução mútua, sendo, por assim dizer, um caso especial dele).
A direção do EMF de auto-indução sempre acaba sendo tal que quando a corrente no circuito aumenta, o EMF de auto-indução impede esse aumento (direcionado contra a corrente) e quando a corrente diminui, diminui (co -dirigido com a corrente). Com esta propriedade, a EMF de auto-indução é semelhante à força de inércia.
O valor do EMF de auto-indução é proporcional à taxa de variação da corrente:
.O fator de proporcionalidade é chamado coeficiente de auto-indução ou indutância circuito (bobina).
Auto-indução e corrente senoidal
No caso de uma dependência senoidal da corrente que flui através da bobina no tempo, a autoindução EMF na bobina está atrasada em relação à corrente em fase (ou seja, 90 °), e a amplitude dessa EMF é proporcional à corrente amplitude, frequência e indutância (). Afinal, a taxa de variação de uma função é sua primeira derivada, e .
Para calcular mais ou menos esquemas complexos contendo elementos indutivos, isto é, espiras, bobinas, etc. de dispositivos em que se observa a auto-indução, (especialmente, completamente linear, ou seja, não contendo elementos não lineares) no caso de correntes e tensões senoidais, o complexo O método de impedância é usado ou, em casos mais simples, menos poderoso, mas sua versão mais visual é o método de diagramas vetoriais.
Observe que tudo o que foi descrito é aplicável não apenas diretamente às correntes e tensões senoidais, mas também praticamente às arbitrárias, pois estas podem quase sempre ser expandidas para uma integral em série ou de Fourier e, portanto, reduzidas a senoidais.
Em conexão mais ou menos direta com isso, pode-se mencionar o uso do fenômeno de auto-indução (e, consequentemente, indutores) em uma variedade de circuitos oscilatórios, filtros, linhas de atraso e vários outros circuitos em eletrônica e engenharia elétrica.
Auto-indução e surto de corrente
Devido ao fenômeno da auto-indução em circuito elétrico com uma fonte EMF, quando o circuito é fechado, a corrente não é estabelecida instantaneamente, mas após algum tempo. Processos semelhantes também ocorrem quando o circuito é aberto, enquanto (com uma abertura acentuada) o valor da fem de auto-indução pode neste momento exceder significativamente a fem da fonte.
Na maioria das vezes em vida comumé usado nas bobinas de ignição de automóveis. A tensão de ignição típica na tensão da bateria de 12V é de 7-25 kV. No entanto, o excesso de EMF no circuito de saída sobre o EMF da bateria aqui se deve não apenas a uma interrupção acentuada da corrente, mas também à relação de transformação, pois na maioria das vezes não é uma simples bobina indutora que é usada , mas uma bobina de transformador, cujo enrolamento secundário, via de regra, tem muitas vezes grande quantidade voltas (ou seja, na maioria dos casos, o circuito é um pouco mais complexo do que aquele cujo funcionamento seria totalmente explicado por auto-indução; no entanto, a física de seu funcionamento nesta versão coincide parcialmente com a física do funcionamento de um circuito com uma bobina simples).
Este fenômeno também se aplica à ignição lâmpadas fluorescentes no padrão padrão tradicional(aqui nós estamos falando sobre especificamente sobre um circuito com um indutor simples - um estrangulamento).
Além disso, deve-se sempre levar em consideração ao abrir os contatos, se a corrente flui através da carga com uma indutância perceptível: o salto resultante no EMF pode levar a uma quebra da folga entre os contatos e / ou outros efeitos indesejáveis, para suprimir que neste caso, como regra, é necessário tomar uma variedade de medidas especiais.
Notas
Links
- Sobre auto-indução e indução mútua da "Escola para um Eletricista"
Fundação Wikimedia. 2010.
Veja o que é "Auto-indução" em outros dicionários:
Auto-indução... Dicionário de ortografia
A ocorrência de uma fem de indução em um circuito condutor quando a intensidade da corrente muda nele; casos especiais Indução eletromagnética. Quando a corrente no circuito muda, o fluxo magnético muda. indução através da superfície delimitada por este contorno, resultando em ... Enciclopédia Física
A excitação da força eletromotriz de indução (fem) em um circuito elétrico ao mudar corrente elétrica nesta cadeia; caso especial Indução eletromagnética. A força eletromotriz de auto-indução é diretamente proporcional à taxa de variação da corrente; ... ... Grande Dicionário Enciclopédico
AUTO-INDUÇÃO, auto-indução, esposas. (fisica). 1. apenas unidades O fenômeno que quando uma corrente muda em um condutor, uma força eletromotriz aparece nele, impedindo essa mudança. Bobina de auto-indução. 2. Um dispositivo que tem ... ... Dicionário Ushakov
- (Auto indução) 1. Um dispositivo com resistência indutiva. 2. O fenômeno que consiste no fato de que quando uma corrente elétrica muda de magnitude e direção em um condutor, surge nele uma força eletromotriz que impede isso ... ... Dicionário Marinho
Orientação da força eletromotriz nos fios, bem como nos enrolamentos de eletr. máquinas, transformadores, aparelhos e instrumentos ao alterar a magnitude ou direção da corrente elétrica que flui através deles. atual. A corrente que flui através dos fios e enrolamentos cria em torno deles ... ... Dicionário técnico ferroviário
auto indução- indução eletromagnética causada por uma mudança no intertravamento com o circuito fluxo magnético, causado pela corrente elétrica neste circuito... Fonte: ELEKTROTEHNIKA. TERMOS E DEFINIÇÕES DE CONCEITOS BÁSICOS. GOST R 52002 2003 (aprovado ... ... Terminologia oficial
Exist., número de sinônimos: 1 excitação de força eletromotriz (1) Dicionário de sinônimos ASIS. V.N. Trishin. 2013... Dicionário de sinônimos
auto-indução- Indução eletromagnética, causada por uma mudança no fluxo magnético interligado com o circuito, devido à corrente elétrica neste circuito. [GOST R 52002 2003] EN auto-indução indução eletromagnética em um tubo de corrente devido a variações… … Manual do Tradutor Técnico
AUTO-INDUÇÃO- um caso especial de indução eletromagnética (ver (2)), consistindo na ocorrência de um EMF induzido (induzido) no circuito e devido a mudanças no tempo campo magnético criado por uma corrente variável fluindo no mesmo circuito. ... ... Grande Enciclopédia Politécnica
Livros
- Um conjunto de mesas. Física. Eletrodinâmica (10 tabelas), . Álbum educativo de 10 folhas. Corrente elétrica, força atual. Resistência. Lei de Ohm para uma seção de circuito. Dependência da resistência do condutor com a temperatura. Conexão do fio. EMF. A lei de Ohm…
Auto-indução é a indução de um EMF em um condutor quando a corrente elétrica neste condutor muda.
Quando a tensão é aplicada à bobina de um eletroímã, a corrente não aumenta imediatamente. Aumenta gradualmente. O aumento da corrente é inibido pela tensão oposta à tensão aplicada. Esta tensão é a força eletromotriz (EMF) de auto-indução. O valor EMF diminui gradualmente e a corrente no eletroímã aumenta para o valor nominal.
A interação de campos elétricos e magnéticos é a causa da auto-indução
Campos elétricos e magnéticos estão interconectados: corrente elétrica ou mudança campo elétrico cria um campo magnético.
Por sua vez, o campo magnético variável cria um campo elétrico.
Considere os processos em um circuito condutor quando a corrente elétrica muda nele (por exemplo, ele é ligado ou desligado).
- Uma fem é induzida em um condutor colocado em um campo magnético variável.
- Se a corrente elétrica no condutor muda, surge um campo magnético variável.
- O campo magnético variável criado pela corrente no condutor induz a autoindução EMF no mesmo condutor.
Nem todos os circuitos elétricos têm o efeito de auto-indução. Uma lâmpada incandescente pisca instantaneamente quando a corrente é aplicada e se apaga instantaneamente quando é desligada, e em um eletroímã, ao qual uma tensão constante é aplicada e desligada, os processos são estendidos no tempo. Uma lâmpada e um eletroímã têm inércias diferentes.
Na mecânica, a medida da inércia é a massa: para colocar em movimento um objeto massivo, é preciso aplicar força por algum tempo.
Em engenharia elétrica, uma medida de inércia é uma quantidade chamada indutância. Está marcado com o símbolo eu. A unidade de indutância é Henry (H), bem como unidades derivadas: milliHenry (mH), microHenry (µH), e assim por diante. Quanto maior a indutância do circuito, mais longos e mais poderosos são os transientes. Uma lâmpada incandescente tem uma indutância muito pequena, enquanto um eletroímã tem uma grande indutância.
Em engenharia de rádio e engenharia elétrica, são usados chokes - peças que possuem valores de indutância normalizados.
A figura mostra um diagrama de um experimento demonstrando o fenômeno da auto-indução.
Uma bobina enrolada em um núcleo de ferrite tem uma indutância significativa. A fonte de alimentação é uma bateria com um valor nominal de um volt e meio. Enquanto a chave seletora está no estado ligado, a luz fica fracamente acesa, porque a tensão da bateria não é suficiente para isso. Depois de abrir o interruptor de alternância, a luz pisca brilhantemente e depois se apaga.
Por que a lâmpada pisca depois que a energia é desligada? Através dele, o EMF de auto-indução induzido na bobina no momento em que a tensão é desligada é descarregado.
Mas por que a luz não apenas permanece acesa, mas pisca mais forte do que quando a chave seletora está ligada? A fem de auto-indução excede a tensão nominal da bateria. Vamos considerar do que esse efeito depende.
De que depende o CEM da auto-indução?
A fem de auto-indução que ocorre em um circuito elétrico depende de sua indutância e da taxa de variação da corrente no circuito.
A taxa de mudança atual importância. Se ele desligar instantaneamente, ou seja, a taxa de mudança for muito grande, então o EMF de auto-indução é grande. A tensão induzida é descarregada através dos ramos paralelos do circuito (no experimento da lâmpada, através da lâmpada).
Processos de auto-indução e transientes em circuitos elétricos
Indutância telhas elétricas ou incandescentes é muito pequena, e a corrente nesses aparelhos elétricos, quando ligada e desligada, aparece ou desaparece quase instantaneamente. A indutância do motor elétrico é grande e ele "entra no modo" em poucos minutos.
Se você desligar a corrente em um grande eletroímã com grande valor indução, permitindo alta velocidade diminuição da corrente, uma faísca pisca entre os contatos do interruptor e, no caso de uma grande corrente, um arco voltaico pode acender. isto fenômeno perigoso, portanto, em circuitos com alta indutância, a corrente é reduzida gradualmente usando um reostato (elemento com resistência elétrica variável).
Desligamento Seguro - problema sério. Todos os disjuntores estão sujeitos a “cargas de choque” devido à autoindução EMF quando a corrente é desligada e os disjuntores “faísca”. Para cada tipo de interruptor é indicado o valor máximo de corrente que pode ser comutado. Se a corrente exceder valor permitido, o interruptor pode piscar arco eletrico.
Em indústrias perigosas, em minas de carvão, instalações de armazenamento de petróleo, a simples ignição de interruptores é inaceitável. Chaves à prova de explosão são usadas aqui, protegidas de forma confiável por uma caixa de plástico selada. O preço desses interruptores é dezenas de vezes maior que os convencionais - este é um pagamento necessário para a segurança.
Física grau 10-11. AUTO-INDUÇÃO
Cada condutor através do qual a corrente elétrica flui está em seu próprio campo magnético.
Quando a intensidade da corrente muda no condutor, o campo m muda, ou seja, o fluxo magnético criado por esta corrente muda. Uma mudança no fluxo magnético leva ao surgimento de um campo elétrico de vórtice e uma indução EMF aparece no circuito.
Este fenômeno é chamado de auto-indução.
Auto-indução - o fenômeno da ocorrência de EMF de indução em um circuito elétrico como resultado de uma mudança na força da corrente.
A fem resultante é chamada Auto-indução EMF
Manifestação do fenômeno da auto-indução
Fechando o circuito
Quando um circuito é fechado, a corrente aumenta, o que provoca um aumento no fluxo magnético na bobina, surge um campo elétrico de vórtice, direcionado contra a corrente, ou seja. um EMF de auto-indução ocorre na bobina, o que impede que a corrente suba no circuito (o campo de vórtices desacelera os elétrons).
Como resultado L1 acende mais tarde, do que L2.
Circuito aberto
Quando o circuito elétrico é aberto, a corrente diminui, há uma diminuição no fluxo m. na bobina, um campo elétrico de vórtice aparece, direcionado como uma corrente (tendendo a manter a mesma intensidade de corrente), ou seja, Uma fem auto-indutiva aparece na bobina, que mantém a corrente no circuito.
Uma corrente variável sempre cria um campo magnético variável, que, por sua vez, sempre induz um EMF. Com qualquer mudança na corrente na bobina (ou em geral no condutor), uma EMF de auto-indução é induzida nela mesma, depende da taxa de mudança da corrente. Quanto maior a taxa de mudança de corrente, maior o EMF de auto-indução.
O valor do EMF de auto-indução também depende do número de voltas da bobina e de suas dimensões. Quanto maior o diâmetro da bobina e o número de suas voltas, maior o EMF de auto-indução. Essa dependência tem grande importância em engenharia elétrica. A direção da EMF de auto-indução determina Lei de Lenz:
EMF de auto-indução tem sempreuma direção na qual impede uma mudança na corrente que a causou.
Em outras palavras, uma diminuição da corrente na bobina acarreta o aparecimento de um EMF de auto-indução direcionado na direção da corrente, ou seja, impedindo sua diminuição. E, inversamente, com o aumento da corrente na bobina, ocorre uma EMF de auto-indução, direcionada contra a corrente, ou seja, impedindo seu aumento. Se a corrente na bobina não mudar, não ocorre EMF de auto-indução. O fenômeno de auto-indução é especialmente pronunciado em um circuito contendo uma bobina com núcleo de aço, pois o aço aumenta significativamente o fluxo magnético da bobina e, consequentemente, a magnitude do EMF de auto-indução.
Você pode demonstrar o fenômeno da auto-indução conduzindo o seguinte experimento. Vamos montar um circuito elétrico composto por uma bateria, um seccionador e dois circuitos paralelos: no primeiro - uma lâmpada e um resistor, e no segundo - uma lâmpada e uma bobina, e a resistência de ambas as lâmpadas é a mesma, e a resistência do resistor e da bobina também é a mesma.
1. Ao ligar o seccionador, a lâmpada L1 acenderá com retardo, pois a autoindução EMF da bobina impede um rápido aumento de corrente no circuito da lâmpada L1 (Fig. 1a e 1b).
2. Quando o seccionador é desligado, ambas as lâmpadas piscarão por um curto período de tempo, pois a autoindução EMF da bobina é maior que a EMF da bateria. Quando o EMF de auto-indução seca, ambas as lâmpadas se apagam simultaneamente (Fig. 2a e 2b).
O fenômeno da auto-indução tem efeitos positivos e propriedades negativas, e ambos se manifestam durante a operação de dispositivos e circuitos elétricos do material circulante do metrô:
- derivação indutiva, conectado em paralelo com os enrolamentos de excitação dos motores de tração, suaviza as vibrações alta voltagem em um trilho de contato (ou com uma separação de curto prazo de coletores de corrente). A indutância desta derivação é comparável à indutância dos enrolamentos de excitação, e sua EMF é sempre direcionada contra a EMF do OB TED. Assim, quando a alta tensão é reduzida ou retirada do trilho de contato, a EMF do shunt indutivo impede que a corrente diminua, e quando a tensão aumenta, impede que a corrente aumente, o que impede a ocorrência de um modo de emergência no circuito de potência e a formação de um incêndio geral no coletor de motores elétricos.
- Se você abrir um circuito contendo uma bobina com uma grande indutância, quando os contatos forem abertos, um arco elétrico se formará, o que pode levar à destruição do dispositivo de comutação; portanto, nesses casos, é necessário use um dispositivo de supressão de arco ou (para circuitos de baixa tensão) conecte um capacitor em paralelo com os contatos.
Uma corrente elétrica que passa por um condutor cria um campo magnético ao seu redor. O fluxo magnético Ф através do circuito deste condutor é proporcional ao módulo de indução B do campo magnético dentro do circuito, e a indução do campo magnético, por sua vez, é proporcional à intensidade da corrente no condutor. Portanto, o fluxo magnético através do circuito é diretamente proporcional à intensidade da corrente no circuito:
O coeficiente de proporcionalidade entre a intensidade da corrente I no circuito e o fluxo magnético F criado por essa corrente é chamado de indutância. A indutância depende do tamanho e forma do condutor, Propriedades magneticas o ambiente em que o condutor está localizado.
Unidade de indutância.
Henry é tomado como a unidade de indutância no Sistema Internacional. Esta unidade é determinada com base na fórmula (55.1):
A indutância do circuito é igual se, com uma força corrente direta 1 Um fluxo magnético através do circuito é igual a
Auto-indução.
Quando a intensidade da corrente na bobina muda, o fluxo magnético criado por essa corrente muda. Uma mudança no fluxo magnético que penetra na bobina deve causar o aparecimento de uma fem de indução na bobina. O fenômeno da ocorrência de indução EMF em
circuito elétrico como resultado de uma mudança na intensidade da corrente neste circuito é chamado de auto-indução.
De acordo com a regra de Lenz, o EMF de auto-indução evita o aumento da força da corrente quando o circuito é ligado e a diminuição da força da corrente quando o circuito é desligado.
O fenômeno da auto-indução pode ser observado montando um circuito elétrico a partir de uma bobina de grande indutância, um resistor, duas lâmpadas incandescentes idênticas e uma fonte de corrente (Fig. 197). O resistor deve ter o mesmo resistência elétrica bem como fio de bobina. A experiência mostra que quando o circuito está fechado, uma lâmpada elétrica conectada em série com uma bobina acende um pouco mais tarde do que uma lâmpada conectada em série com um resistor. O aumento da corrente no circuito da bobina no fechamento é impedido pela auto-indução EMF que ocorre com o aumento do fluxo magnético na bobina. Quando a fonte de alimentação é desligada, ambas as luzes piscam. Nesse caso, a corrente no circuito é suportada pelo EMF de auto-indução, que ocorre quando o fluxo magnético na bobina diminui.
EMF de auto-indução que surge em uma bobina com indutância de acordo com a lei da indução eletromagnética é igual a
A EMF de auto-indução é diretamente proporcional à indutância da bobina e à taxa de variação da força da corrente na bobina.
Usando a expressão (55.3), podemos dar uma segunda definição da unidade de indutância: um elemento de um circuito elétrico tem indutância em se, com uma mudança uniforme na intensidade da corrente no circuito de 1 A por 1 s, um EMF de auto-indução de 1 V ocorre nele.
A energia do campo magnético.
Quando o indutor é desconectado da fonte de corrente, uma lâmpada incandescente conectada em paralelo com a bobina dá um flash curto. A corrente no circuito surge sob a ação da auto-indução EMF. A fonte de energia liberada neste caso no circuito elétrico é o campo magnético da bobina.
A energia do campo magnético de um indutor pode ser calculada da seguinte maneira. Para simplificar o cálculo, considere o caso em que, após a bobina ser desconectada da fonte, a corrente no circuito diminui com o tempo de acordo com uma lei linear. Neste caso, o EMF de auto-indução tem um valor constante igual a