E.d.s. Selbstinduktion. E.d.s. e L, Induktion in einem Leiter oder einer Spule als Ergebnis einer Änderung des magnetischen Flusses, der durch den durch denselben Leiter oder dieselbe Spule fließenden Strom erzeugt wird, wird als e bezeichnet. d.s. Selbstinduktion (Abb. 60). Dies z. d.s. tritt bei jeder Stromänderung auf, z. B. beim Schließen und Öffnen von Stromkreisen, bei Laständerungen von Elektromotoren usw. Je schneller sich der Strom in einem Leiter oder einer Spule ändert, desto größer ist die Änderungsgeschwindigkeit des sie durchdringenden magnetischen Flusses und das größere e. d.s. In ihnen wird eine Selbstinduktion induziert. Zum Beispiel z. d.s. Im AB-Leiter (siehe Abb. 54) tritt eine Selbstinduktion e L auf, wenn sich der durch ihn fließende Strom i 1 ändert. Daher induziert ein wechselndes Magnetfeld z. d.s. in demselben Leiter, in dem sich der Strom ändert, der dieses Feld erzeugt.

Richtung z. d.s. Selbstinduktion wird durch die Regel von Lenz bestimmt. E.d.s. Selbstinduktion hat immer eine solche Richtung, in der sie eine Änderung des Stroms verhindert, der sie verursacht hat. Folglich steigt mit zunehmendem Strom im Leiter (Spule) die e. d.s. Die Selbstinduktion richtet sich gegen den Strom, dh sie verhindert dessen Anstieg (Abb. 61, a) und umgekehrt, wenn der Strom im Leiter (Spule) abnimmt, z. d.s. Selbstinduktion, die in Richtung mit dem Strom zusammenfällt, d. H. Seine Abnahme verhindert (Abb. 61, b). Ändert sich der Strom in der Spule nicht, dann ist z. d.s. Selbstinduktion findet nicht statt.

Aus der obigen Regel zur Bestimmung der Richtung e. d.s. Selbstinduktion folgt, dass diese e. d.s. wirkt bremsend auf die Stromänderung in Stromkreisen. Insofern ähnelt seine Wirkung der Wirkung der Trägheitskraft, die eine Veränderung der Körperlage verhindert. In einem Stromkreis (Abb. 62, a), bestehend aus einem Widerstand mit dem Widerstand R und einer Spule K, wird der Strom i durch die kombinierte Wirkung der Quellenspannung U und e erzeugt. d.s. Selbstinduktion e L in der Spule induziert. Beim Anschließen des betrachteten Stromkreises an die Quelle von z. d.s. Selbstinduktion e L (siehe durchgezogener Pfeil) hemmt den Anstieg der Stromstärke. Daher erreicht der Strom i nicht sofort, sondern über einen bestimmten Zeitraum einen konstanten Wert I \u003d U / R (nach dem Ohmschen Gesetz) (Abb. 62, b). Während dieser Zeit findet im Stromkreis ein Einschwingvorgang statt, bei dem sich e L und i ändern. Genau

Auch wenn der Stromkreis ausgeschaltet wird, sinkt der Strom i nicht sofort auf Null, sondern aufgrund der Wirkung von e. d.s. e L (siehe gestrichelter Pfeil) nimmt allmählich ab.

Induktivität. Die Fähigkeit verschiedener Leiter (Spulen), z. d.s. Selbstinduktion wird durch die Induktivität L abgeschätzt. Sie zeigt an, welche z. d.s. Selbstinduktion tritt in einem bestimmten Leiter (Spule) auf, wenn sich der Strom für 1 s um 1 A ändert. Die Induktivität wird in Henry (H) gemessen, 1 H = 1 Ohm*s. In der Praxis wird die Induktivität oft in Tausendstel Henry - Millihenry (mH) und in Millionstel Henry - Mikrohenry (µH) gemessen.

Hängt die Induktivität einer Spule von der Windungszahl der Spule ab? und magnetischer Widerstand R m seines Magnetkreises, d.h. aus seiner magnetischen Permeabilität? und geometrische Abmessungen l und s. Wird ein Stahlkern in die Spule eingesetzt, steigt deren Induktivität durch die Verstärkung des Magnetfeldes der Spule stark an. In diesem Fall erzeugt ein Strom von 1 A einen viel größeren magnetischen Fluss als in einer kernlosen Spule.

Mit dem Konzept der Induktivität L erhält man für z. d.s. Selbstinduktion die folgende Formel:

e L = – L ?i / ?t (53)

Wo?i ist die Stromänderung im Leiter (Spule) über einen Zeitraum?t.

Somit, e. d.s. Die Selbstinduktion ist proportional zur Änderungsrate des Stroms.

Ein- und Ausschalten von Gleichstromkreisen mit einer Induktivität. Bei Anschluss an eine Gleichstromquelle mit einer Spannung U eines Stromkreises, der R und L enthält, mit einem Schalter B1 (Abb. 63, a), steigt der Strom i auf einen konstanten Wert an, den ich eingestellt habe \u003d U / R nicht sofort, da e. d.s. Die in der Induktivität entstehende Selbstinduktion e L wirkt der angelegten Spannung V entgegen und verhindert ein Ansteigen des Stroms. Für den betrachteten Prozess ist eine allmähliche Änderung des Stroms i (Abb. 63, b) und der Spannungen u a und u L entlang der Kurven charakteristisch - Aussteller. Das Ändern von i, u a und u L entlang der angegebenen Kurven heißt aperiodisch.

Die Anstiegsgeschwindigkeit der Stromstärke im Stromkreis und die Änderung der Spannungen u a und u L ist dadurch gekennzeichnet Schaltung Zeitkonstante

T=L/R (54)

Sie wird in Sekunden gemessen, hängt nur von den Parametern R und L eines bestimmten Stromkreises ab und ermöglicht es Ihnen, die Dauer des Stromänderungsprozesses ohne Plotten abzuschätzen. Diese Dauer ist theoretisch unendlich. In der Praxis wird normalerweise davon ausgegangen, dass es sich um (3-4) T handelt. Während dieser Zeit erreicht der Strom im Stromkreis 95-98% des konstanten Werts. Je größer also der Widerstand und je kleiner die Induktivität L, desto schneller ändert sich der Strom in Stromkreisen mit Induktivität. Die Zeitkonstante T in einem aperiodischen Prozess kann als Segment AB definiert werden, das durch eine Tangente abgeschnitten wird, die vom Ursprung an die betreffende Kurve (z. B. Strom i) auf der Linie gezogen wird, die dem konstanten Wert dieser Größe entspricht.
Die Eigenschaft der Induktivität, den Prozess der Stromänderung zu verlangsamen, wird verwendet, um Zeitverzögerungen zu erzeugen, wenn verschiedene Geräte ausgelöst werden (z. B. beim Steuern des Betriebs von Sandkästen zum periodischen Zuführen von Sandportionen unter die Räder einer Lokomotive). Der Betrieb des elektromagnetischen Zeitrelais basiert ebenfalls auf der Nutzung dieses Phänomens (siehe § 94).

Schaltstöße. E ist besonders stark. d.s. Selbstinduktion beim Öffnen von Stromkreisen mit Spulen mit vielen Windungen und mit Stahlkernen (z. B. Wicklungen von Generatoren, Elektromotoren, Transformatoren usw.), dh Stromkreise mit hoher Induktivität. In diesem Fall ist das resultierende e. d.s. Selbstinduktion e L kann die Spannung U der Quelle um ein Vielfaches überschreiten und zusammenfassend Überspannungen in Stromkreisen verursachen (Abb. 64, a), genannt schalten(erfolgt wann schalten- Schalten von Stromkreisen). Sie sind gefährlich für die Wicklungen von Elektromotoren, Generatoren und Transformatoren, da sie deren Isolierung beschädigen können.

Großes E. d.s. Selbstinduktion trägt auch zum Auftreten eines elektrischen Funkens oder Lichtbogens in elektrischen Geräten bei, die Stromkreise schalten. Zum Beispiel im Moment des Öffnens der Kontakte des Messerschalters (Abb. 64, b) das resultierende e. d.s. Selbstinduktion erhöht die Potentialdifferenz zwischen den offenen Kontakten des Schalters stark und durchbricht den Luftspalt. Der entstehende Lichtbogen hält einige Zeit z. d.s. Selbstinduktion, wodurch der Vorgang des Abschaltens des Stroms im Stromkreis verzögert wird. Dieses Phänomen ist höchst unerwünscht, da der Lichtbogen die Kontakte der Trennvorrichtungen schmilzt, was zu ihrem schnellen Ausfall führt. Daher sind in allen Geräten, die zum Öffnen elektrischer Stromkreise verwendet werden, spezielle Lichtbogenlöscheinrichtungen vorgesehen, um eine Beschleunigung der Lichtbogenlöschung zu gewährleisten.

Darüber hinaus ist in Stromkreisen mit erheblicher Induktivität (z. B. Erregerwicklungen von Generatoren) ein Entladewiderstand R p parallel zum R-L-Kreis (d. h. der entsprechenden Wicklung) geschaltet (Abb. 65, a). In diesem Fall wird nach dem Ausschalten des Schalters B1 der R-L-Kreis nicht unterbrochen, sondern zum Widerstand Rp geschlossen. Der Strom im Stromkreis i nimmt nicht sofort ab, sondern allmählich - exponentiell (Abb. 65.6), da z. d.s. Selbstinduktion e L , die in der Induktivität L entsteht, verhindert, dass der Strom abnimmt. Auch die Spannung up über dem Entladewiderstand ändert sich während des Stromänderungsvorgangs exponentiell. Sie ist gleich der Spannung, die an die R-L-Schaltung angelegt wird, d. h. an die Anschlüsse des entsprechenden

Stromwicklung. Im Anfangsmoment ist U p start = UR p / R, d. h. hängt vom Widerstand des Entladewiderstands ab; Bei hohen Werten von Rp kann diese Spannung übermäßig hoch und gefährlich für die Isolierung der elektrischen Installation sein. In der Praxis wird zur Begrenzung der resultierenden Überspannungen der Widerstand R p des Entladewiderstands nicht mehr als das 4- bis 8-fache des Widerstands R der entsprechenden Wicklung angenommen.

Bedingungen für das Auftreten transienter Prozesse. Die oben diskutierten Prozesse beim Ein- und Ausschalten der R-L-Schaltung werden aufgerufen Transienten. Sie entstehen beim Ein- und Ausschalten der Quelle oder einzelner Schaltungsabschnitte sowie beim Wechsel der Betriebsart B. bei plötzlichem Lastwechsel, Unterbrechungen und Kurzschlüssen. Die gleichen Transienten finden unter den angegebenen Bedingungen und in Schaltkreisen statt, die Kondensatoren mit einer Kapazität von C enthalten. In einigen Fällen sind Transienten für Quellen und Empfänger gefährlich, da die resultierenden Ströme und Spannungen die Nennwerte, für die diese gelten, um ein Vielfaches überschreiten können ausgelegt sind. In einigen Elementen elektrischer Geräte, insbesondere in Geräten der Industrieelektronik, sind Transienten jedoch Betriebsmodi.

Physikalisch erklärt sich das Auftreten transienter Prozesse dadurch, dass Induktivitäten und Kondensatoren Energiespeicher sind und der Prozess der Akkumulation und Freisetzung von Energie in diesen Elementen nicht sofort erfolgen kann, daher der Strom in der Induktivität und die Spannung am Kondensator kann sich nicht sofort ändern. Die Zeit des Übergangsvorgangs, während der beim Einschalten, Ausschalten und Ändern der Betriebsart des Stromkreises eine allmähliche Änderung von Strom und Spannung auftritt, wird durch die Werte von R, L und C des Stromkreises bestimmt und können Bruchteile und Einheiten von Sekunden sein. Nach dem Ende der Transiente nehmen Strom und Spannung neue Werte an, die aufgerufen werden gegründet.

Das Magnetfeld des Stromkreises, in dem sich die Stromstärke ändert, induziert einen Strom nicht nur in anderen Stromkreisen, sondern auch in sich selbst. Dieses Phänomen wird als Selbstinduktion bezeichnet.

Es wurde experimentell festgestellt, dass der magnetische Fluss des magnetischen Induktionsvektors des Feldes, das durch den im Stromkreis fließenden Strom erzeugt wird, proportional zur Stärke dieses Stroms ist:

wobei L die Schleifeninduktivität ist. Eine konstante Eigenschaft des Stromkreises, die von seiner Form und Größe sowie von der magnetischen Permeabilität des Mediums abhängt, in dem sich der Stromkreis befindet. [L] = Hn (Heinrich,

1H = Wb / A).

Wenn sich während der Zeit dt der Strom im Stromkreis um dI ändert, ändert sich der mit diesem Strom verbundene magnetische Fluss um dФ \u003d LdI, wodurch in diesem Stromkreis eine EMF der Selbstinduktion auftritt:

Das Minuszeichen zeigt, dass die EMK der Selbstinduktion (und damit der Selbstinduktionsstrom) immer eine Änderung der Stromstärke verhindert, die zur Selbstinduktion geführt hat.

Ein gutes Beispiel für das Phänomen der Selbstinduktion sind die zusätzlichen Schließ- und Öffnungsströme, die beim Ein- und Ausschalten von Stromkreisen mit erheblicher Induktivität auftreten.

Magnetfeldenergie

Das Magnetfeld hat potentielle Energie, die im Moment seiner Entstehung (oder Änderung) durch die Energie des Stroms im Stromkreis ergänzt wird, die in diesem Fall der durch eine Feldänderung entstehenden Selbstinduktions-EMK entgegenwirkt .

Arbeit dA für eine unendlich kleine Zeitspanne dt, während der die Selbstinduktion EMK und Strom I kann als konstant betrachtet werden, ist gleich:

. (5)

Das Minuszeichen zeigt an, dass die elementare Arbeit vom Strom gegen die EMK der Selbstinduktion verrichtet wird. Um die Arbeit zu bestimmen, wenn sich der Strom von 0 auf I ändert, integrieren wir die rechte Seite, wir erhalten:

. (6)

Diese Arbeit ist numerisch gleich dem Anstieg der potentiellen Energie ΔWp des Magnetfeldes, das mit dieser Schaltung verbunden ist, d. h. A = -ΔWp.

Drücken wir die Energie des Magnetfeldes in seinen Eigenschaften am Beispiel eines Elektromagneten aus. Wir gehen davon aus, dass das Magnetfeld des Solenoids homogen ist und sich hauptsächlich in ihm befindet. Ersetzen wir in (5) den Wert der Induktivität des Solenoids, ausgedrückt durch seine Parameter, und den Wert des Stroms I, ausgedrückt aus der Formel für die Induktion des Magnetfelds des Solenoids:

, (7)

wobei N die Gesamtzahl der Windungen des Solenoids ist; l ist seine Länge; S ist die Querschnittsfläche des Innenkanals des Solenoids.

, (8)

Nach Substitution haben wir:

Dividiert man beide Teile durch V, erhält man die volumetrische Feldenergiedichte:

(10)

oder, da
wir bekommen
. (11)

Wechselstrom

2.1 Wechselstrom und seine Haupteigenschaften

Ein Wechselstrom ist ein Strom, der sich im Laufe der Zeit sowohl in Größe als auch in Richtung ändert. Ein Beispiel für Wechselstrom ist der verbrauchte Industriestrom. Dieser Strom ist sinusförmig, d.h. Der Momentanwert seiner Parameter ändert sich im Laufe der Zeit gemäß dem Sinus- (oder Cosinus-) Gesetz:

ich= I 0 sinωt, u = U 0 sin(ωt + φ 0). (12)

P Variabler sinusförmiger Strom kann erhalten werden, indem der Rahmen (Schaltung) mit konstanter Geschwindigkeit gedreht wird

in einem homogenen Magnetfeld mit Induktion B(Abb.5). In diesem Fall ändert sich der magnetische Fluss, der den Stromkreis durchdringt, gemäß dem Gesetz

wobei S die Fläche der Kontur ist, α = ωt der Drehwinkel des Rahmens in der Zeit t ist. Flussänderung führt zu Induktions-EMK

, (17)

dessen Richtung durch die Lenz-Regel bestimmt wird.

E Wenn der Stromkreis geschlossen ist (Abb. 5), fließt Strom durch ihn:

. (18)

Diagramm der Änderung der elektromotorischen Kraft und Induktionsstrom ich in Abb. 6 gezeigt.

Wechselstrom ist gekennzeichnet durch Periode T, Frequenz ν = 1/T, zyklische Frequenz
und Phase φ \u003d (ωt + φ 0) Grafisch werden die Werte der Spannung und der Stärke des Wechselstroms im Schaltungsabschnitt durch zwei Sinuskurven dargestellt, die im Allgemeinen um φ phasenverschoben sind.

Um Wechselstrom zu charakterisieren, werden die Konzepte des effektiven (effektiven) Werts von Strom und Spannung eingeführt. Der Effektivwert der Wechselstromstärke ist die Stärke eines solchen Gleichstroms, der in einem gegebenen Leiter während einer Periode so viel Wärme freisetzt, wie er Wärme und einen gegebenen Wechselstrom freisetzt.

,
. (13)

Im Wechselstromkreis enthaltene Instrumente (Amperemeter, Voltmeter) zeigen die Effektivwerte von Strom und Spannung an.

Elektromagnetische Induktion - die Erzeugung elektrischer Ströme durch Magnetfelder, die sich im Laufe der Zeit ändern. Die Entdeckung dieses Phänomens durch Faraday und Henry führte eine gewisse Symmetrie in die Welt des Elektromagnetismus ein. Maxwell gelang es in einer Theorie, Wissen über Elektrizität und Magnetismus zu sammeln. Seine Forschung sagte die Existenz elektromagnetischer Wellen vor experimentellen Beobachtungen voraus. Hertz bewies ihre Existenz und eröffnete der Menschheit das Zeitalter der Telekommunikation.

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Faradays Experimente

Faraday- und Lenz-Gesetze

Elektrische Ströme erzeugen magnetische Effekte. Kann ein Magnetfeld ein elektrisches erzeugen? Faraday entdeckte, dass die gewünschten Effekte durch Änderungen des Magnetfelds im Laufe der Zeit entstehen.

Wenn ein Leiter von einem magnetischen Wechselfluss durchquert wird, wird darin eine elektromotorische Kraft induziert, die einen elektrischen Strom verursacht. Das System, das den Strom erzeugt, kann ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein.

Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion wird von zwei Gesetzen beherrscht: dem von Faraday und dem von Lenz.

Mit dem Lenzschen Gesetz lässt sich die elektromotorische Kraft hinsichtlich ihrer Richtung charakterisieren.

Wichtig! Die Richtung der induzierten EMK ist so, dass der Strom, den sie verursacht, dazu neigt, der Ursache entgegenzuwirken, die sie erzeugt.

Faraday bemerkte, dass die Intensität des induzierten Stroms zunimmt, wenn sich die Anzahl der Feldlinien, die den Stromkreis durchqueren, schneller ändert. Mit anderen Worten, die EMF der elektromagnetischen Induktion hängt direkt von der Geschwindigkeit des sich bewegenden magnetischen Flusses ab.

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EMF-Induktion

Die Induktions-EMK-Formel ist definiert als:

E \u003d - dF / dt.

Das "-" Zeichen zeigt, wie die Polarität der induzierten EMK mit dem Vorzeichen des Flusses und der sich ändernden Geschwindigkeit zusammenhängt.

Man erhält eine allgemeine Formulierung des Gesetzes der elektromagnetischen Induktion, aus der sich Ausdrücke für besondere Fälle ableiten lassen.

Die Bewegung eines Drahtes in einem Magnetfeld

Wenn sich ein Draht der Länge l in einem Magnetfeld mit Induktion B bewegt, wird in ihm eine EMF induziert, die proportional zu seiner linearen Geschwindigkeit v ist. Zur Berechnung der EMF wird die Formel verwendet:

• bei Leiterbewegung senkrecht zur Magnetfeldrichtung:

E \u003d - B x l x v;

• bei Bewegung unter anderem Winkel α:

E \u003d - B x l x v x Sünde α.

Die induzierte EMF und der Strom werden in die Richtung gelenkt, die wir anhand der Rechtshandregel finden: Indem Sie Ihre Hand senkrecht zu den Magnetfeldlinien platzieren und mit dem Daumen in die Richtung zeigen, in die sich der Leiter bewegt, können Sie die Richtung der EMF herausfinden die restlichen vier gestreckten Finger.

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Verschieben eines Drahtes in MP

Rotierende Spule

Der Betrieb des Stromgenerators basiert auf der Rotation des Schaltkreises im MP, der N Windungen hat.

EMF wird im Stromkreis immer dann induziert, wenn der magnetische Fluss ihn kreuzt, gemäß der Definition des magnetischen Flusses Ф = B x S x cos α (magnetische Induktion multipliziert mit der Oberfläche, durch die der MP verläuft, und dem Kosinus von Winkel, der durch den Vektor B und die Senkrechte zur Ebene S gebildet wird).

Aus der Formel folgt, dass F in folgenden Fällen Änderungen unterliegt:

• die Intensität der MF ändert sich - der Vektor B;
• der durch die Kontur begrenzte Bereich variiert;
• die Orientierung zwischen ihnen, gegeben durch den Winkel, ändert sich.

In den ersten Experimenten von Faraday wurden induzierte Ströme durch Änderung des Magnetfelds B erhalten. Es ist jedoch möglich, eine EMF zu induzieren, ohne den Magneten zu bewegen oder den Strom zu ändern, sondern einfach indem die Spule im Magnetfeld um ihre Achse gedreht wird. In diesem Fall ändert sich der Magnetfluss aufgrund einer Änderung des Winkels α. Die Spule kreuzt während der Drehung die Linien des MP, es entsteht eine EMK.

Wenn sich die Spule gleichmäßig dreht, führt diese periodische Änderung zu einer periodischen Änderung des magnetischen Flusses. Oder die Anzahl der jede Sekunde gekreuzten MF-Kraftlinien nimmt bei gleichen Zeitintervallen gleiche Werte an.

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Konturrotation in MP

Wichtig! Die induzierte EMK ändert sich mit der Orientierung über die Zeit von positiv nach negativ und umgekehrt. Die grafische Darstellung der EMF ist eine Sinuslinie.

Für die Formel für die EMK der elektromagnetischen Induktion wird der Ausdruck verwendet:

E \u003d B x ω x S x N x sin ωt, wobei:

• S ist der durch eine Windung oder einen Rahmen begrenzte Bereich;
• N ist die Anzahl der Windungen;
• ω ist die Winkelgeschwindigkeit, mit der sich die Spule dreht;
• B – MF-Induktion;
• Winkel α = ωt.

In der Praxis bleibt bei Generatoren die Spule oft stationär (Stator) und der Elektromagnet dreht sich um sie herum (Rotor).

EMF-Selbstinduktion

Wenn ein Wechselstrom durch die Spule fließt, erzeugt er ein magnetisches Wechselfeld, das einen sich ändernden magnetischen Fluss aufweist, der eine EMK induziert. Dieser Effekt wird als Selbstinduktion bezeichnet.

Da der MP proportional zur Stromstärke ist, gilt:

wobei L die Induktivität (H) ist, bestimmt durch geometrische Größen: die Anzahl der Windungen pro Längeneinheit und die Abmessungen ihres Querschnitts.

Für die Induktions-EMK hat die Formel die Form:

E \u003d - L x dI / dt.

Gegenseitige Induktion

Liegen zwei Spulen nebeneinander, so wird in ihnen je nach Geometrie der beiden Kreise und ihrer Orientierung zueinander eine EMK der gegenseitigen Induktion induziert. Wenn die Trennung der Kreise zunimmt, nimmt die gegenseitige Induktivität ab, da der sie verbindende magnetische Fluss abnimmt.

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Gegenseitige Induktion

Lassen Sie es zwei Spulen sein. Durch den Draht einer Spule mit N1 Windungen fließt der Strom I1 und erzeugt einen MF, der durch die Spule mit N2 Windungen fließt. Dann:

1. Gegeninduktivität der zweiten Spule relativ zur ersten:

M21 = (N2 x F21)/I1;

1. Magnetischer Fluss:

F21 = (M21/N2) x I1;

1. Finden Sie die induzierte EMK:

E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt;

1. EMF wird in der ersten Spule identisch induziert:

E1 = - M12 x dI2/dt;

Wichtig! Die durch Gegeninduktivität in einer Spule verursachte elektromotorische Kraft ist immer proportional zur Änderung des elektrischen Stroms in der anderen.

Die Gegeninduktivität kann gleichgesetzt werden mit:

M12 = M21 = M.

Dementsprechend ist E1 = -M x dI2/dt und E2 = M x dI1/dt.

M = K √ (L1 x L2),

wobei K der Kopplungskoeffizient zwischen zwei Induktivitäten ist.

Das Phänomen der Gegeninduktivität wird in Transformatoren verwendet - elektrische Geräte, mit denen Sie den Wert der Spannung eines elektrischen Wechselstroms ändern können. Das Gerät besteht aus zwei Spulen, die um einen Kern gewickelt sind. Der in der ersten Spule vorhandene Strom erzeugt ein sich änderndes Magnetfeld im Magnetkreis und einen elektrischen Strom in der anderen Spule. Wenn die Windungszahl der ersten Wicklung kleiner ist als die der anderen, steigt die Spannung und umgekehrt.

SELBSTINDUKTION

Jeder Leiter, durch den Strom fließt. Strom befindet sich in seinem eigenen Magnetfeld.

Ändert sich die Stromstärke im Leiter, ändert sich das m.Feld, d.h. der durch diesen Strom erzeugte magnetische Fluss ändert sich. Eine Änderung des magnetischen Flusses führt zur Entstehung eines Wirbels el. Feld und Induktions-EMK erscheinen im Stromkreis.





Dieses Phänomen wird als Selbstinduktion bezeichnet.
Selbstinduktion - das Phänomen des Auftretens von EMF-Induktion in E-Mails. Stromkreis infolge einer Änderung der Stromstärke.
Die resultierende EMK wird aufgerufen EMF-Selbstinduktion

Schließen des Stromkreises





Beim Schließen in el. steigt der Strom im Stromkreis an, was zu einer Erhöhung des magnetischen Flusses in der Spule führt, entsteht ein elektrischer Wirbel. gegen den Strom gerichtetes Feld, d.h. In der Spule tritt eine EMK der Selbstinduktion auf, die verhindert, dass der Strom im Stromkreis ansteigt (das Wirbelfeld verlangsamt die Elektronen).
Ergebend L1 leuchtet später, als L2.

Offener Kreislauf





Wenn der Stromkreis geöffnet wird, nimmt der Strom ab, der m.flow in der Spule nimmt ab, es erscheint ein elektrisches Wirbelfeld, das wie ein Strom gerichtet ist (und dazu neigt, die gleiche Stromstärke beizubehalten), d.h. In der Spule erscheint eine selbstinduktive EMK, die den Strom im Stromkreis aufrechterhält.
Als Ergebnis wird L ausgeschaltet blinkt hell.

Fazit

In der Elektrotechnik manifestiert sich das Phänomen der Selbstinduktion beim Schließen des Stromkreises (der elektrische Strom steigt allmählich an) und beim Öffnen des Stromkreises (der elektrische Strom verschwindet nicht sofort).

Wovon hängt die EMF der Selbstinduktion ab?

Email Strom erzeugt ein eigenes Magnetfeld. Der magnetische Fluss durch den Stromkreis ist proportional zur Magnetfeldinduktion (Ф ~ B), die Induktion ist proportional zur Stromstärke im Leiter
(B ~ I), daher ist der magnetische Fluss proportional zur Stromstärke (Ф ~ I).
Die EMF der Selbstinduktion hängt von der Änderungsrate der Stromstärke in der E-Mail ab. Schaltungen, aus den Eigenschaften des Leiters
(Größe und Form) und von der relativen magnetischen Permeabilität des Mediums, in dem sich der Leiter befindet.
Eine physikalische Größe, die die Abhängigkeit der Selbstinduktions-EMK von der Größe und Form des Leiters und von der Umgebung, in der sich der Leiter befindet, zeigt, wird als Selbstinduktionskoeffizient oder Induktivität bezeichnet.





Induktivität - physikalisch. ein Wert, der numerisch gleich der EMF der Selbstinduktion ist, die im Stromkreis auftritt, wenn sich die Stromstärke in 1 Sekunde um 1 Ampere ändert.
Auch die Induktivität kann durch die Formel berechnet werden:

wobei F der magnetische Fluss durch den Stromkreis ist, I die Stromstärke im Stromkreis ist.

Induktivitätseinheiten im SI-System:

Die Induktivität einer Spule hängt ab von:
die Anzahl der Windungen, die Größe und Form der Spule und die relative magnetische Permeabilität des Mediums
(möglicher Kern).

Die EMF der Selbstinduktion verhindert die Zunahme der Stromstärke beim Einschalten des Stromkreises und die Abnahme der Stromstärke beim Öffnen des Stromkreises.

Um einen Leiter mit Strom herum gibt es ein Magnetfeld, das Energie enthält.
Woher kommt das? Stromquelle in El enthalten. Kette, hat einen Energiespeicher.
Zum Zeitpunkt des Schließens der E-Mail. In der Schaltung verbraucht die Stromquelle einen Teil ihrer Energie, um die Wirkung der entstehenden EMF der Selbstinduktion zu überwinden. Dieser Teil der Energie, die als Eigenenergie des Stroms bezeichnet wird, dient der Bildung eines Magnetfelds.

Die Magnetfeldenergie ist eigene aktuelle Energie.
Die Eigenenergie des Stroms ist numerisch gleich der Arbeit, die die Stromquelle leisten muss, um die Selbstinduktions-EMK zu überwinden, um einen Strom im Stromkreis zu erzeugen.

Die Energie des durch den Strom erzeugten Magnetfelds ist direkt proportional zum Quadrat der Stromstärke.
Wo verschwindet die Energie des Magnetfeldes, nachdem der Strom aufhört? - fällt auf (wenn ein Stromkreis mit ausreichend großem Strom geöffnet wird, kann ein Funke oder Lichtbogen entstehen)

FRAGEN FÜR DIE VERIFIZIERUNGSARBEIT
zum Thema "Elektromagnetische Induktion"

1. Nennen Sie 6 Möglichkeiten, einen Induktionsstrom zu erhalten. 2. Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion (Definition). 3. Lenzsche Regel. 4. Magnetischer Fluss (Definition, Zeichnung, Formel, Eingangsgrößen, deren Maßeinheiten). 5. Gesetz der elektromagnetischen Induktion (Definition, Formel). 6. Eigenschaften des elektrischen Wirbelfeldes. 7. EMK der Induktion eines Leiters, der sich in einem homogenen Magnetfeld bewegt (Grund für das Erscheinen, Zeichnung, Formel, Eingabewerte, ihre Maßeinheiten). 7. Selbstinduktion (kurze Manifestation in der Elektrotechnik, Definition). 8. EMF der Selbstinduktion (ihre Wirkung und Formel). 9. Induktivität (Definition, Formeln, Maßeinheiten). 10. Die Energie des Magnetfelds des Stroms (die Formel, aus der die Energie des m. Felds des Stroms hervorgeht, wo sie verschwindet, wenn der Strom aufhört).

Wenn sich der Strom im Stromkreis ändert, ändert sich der magnetische Induktionsfluss durch die von diesem Stromkreis begrenzte Oberfläche, die Änderung des magnetischen Induktionsflusses führt zur Anregung der EMF der Selbstinduktion. Die Richtung der EMF stellt sich so heraus, dass, wenn der Strom im Stromkreis ansteigt, die EMK verhindert, dass der Strom ansteigt, und wenn der Strom abnimmt, hört sie auf zu sinken.

Die Größe der EMF ist proportional zur Änderungsrate der Stromstärke ich und Schleifeninduktivität L :

.

Aufgrund des Phänomens der Selbstinduktion in einem Stromkreis mit einer EMF-Quelle wird der Strom beim Schließen des Stromkreises nicht sofort, sondern nach einiger Zeit aufgebaut. Ähnliche Prozesse treten auch auf, wenn der Stromkreis geöffnet wird, während der Wert der Selbstinduktions-EMK die Quellen-EMK erheblich überschreiten kann. Am häufigsten wird es im normalen Leben in Autozündspulen verwendet. Die typische Selbstinduktionsspannung bei 12 V Batteriespannung beträgt 7-25 kV.

Wikimedia-Stiftung. 2010 .

Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was "EMF der Selbstinduktion" ist:

EMK Selbstinduktion- — [Ya. N. Luginsky, M. S. Fezi Zhilinskaya, Yu. S. Kabirov. Englisch Russisches Wörterbuch der Elektrotechnik und Energietechnik, Moskau, 1999] Themen der Elektrotechnik, Grundbegriffe EN Selbstinduzierte EMFFaradaysche SpannungInduktivitätSpannungSelbstinduktion ... ...

Dies ist das Phänomen des Auftretens einer Induktions-EMK in einem leitenden Stromkreis, wenn sich der durch den Stromkreis fließende Strom ändert. Wenn sich der Strom im Stromkreis ändert, ändert sich auch proportional der magnetische Fluss durch die von diesem Stromkreis begrenzte Fläche. Ändern ... ... Wikipedia

- (von lat. inductio Anleitung, Motivation), ein Wert, der das Magnetische charakterisiert. St. va elektrisch. Ketten. Der in einem leitenden Stromkreis fließende Strom erzeugt in der Umgebung rechts einen Magneten. Feld und der magnetische Fluss F, der den Stromkreis durchdringt (mit ihm verbunden), ist richtig ... ... Physikalische Enzyklopädie

Blindleistung- Ein Wert gleich dem Produkt aus dem Effektivwert der Spannung und dem Effektivwert des Stroms und dem Sinus der Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom des Zweipols für sinusförmigen elektrischen Strom und elektrische Spannung. [GOST R 52002 2003]… … Handbuch für technische Übersetzer

Zweig der Physik mit Kenntnissen über statische Elektrizität, elektrische Ströme und magnetische Phänomene. ELEKTROSTATIK Die Elektrostatik befasst sich mit Phänomenen im Zusammenhang mit ruhenden elektrischen Ladungen. Das Vorhandensein von Kräften, die zwischen ... ... Collier Enzyklopädie

Eine elektrische Maschine, die keine beweglichen Teile hat und Wechselstrom einer Spannung in Wechselstrom einer anderen Spannung umwandelt. Im einfachsten Fall besteht es aus einem Magnetkreis (Kern) und zwei darauf befindlichen Wicklungen, Primär- und ... ... Enzyklopädisches Wörterbuch