კოჭში (ან ზოგადად გამტარში) დენის ნებისმიერი ცვლილებისას. თვითინდუქციის EMF.

როდესაც EMF ინდუცირებულია კოჭში საკუთარი მაგნიტური ნაკადის შეცვლით, ამ EMF-ის სიდიდე დამოკიდებულია დენის ცვლილების სიჩქარეზე. რაც უფრო დიდია დენის ცვლილების სიჩქარე, მით მეტია თვითინდუქციის EMF.

თვითინდუქციური EMF-ის მნიშვნელობა ასევე დამოკიდებულია კოჭის შემობრუნების რაოდენობაზე, მათი დახვევის სიმკვრივესა და კოჭის ზომაზე. რაც უფრო დიდია კოჭის დიამეტრი, მისი შემობრუნების რაოდენობა და გრაგნილის სიმკვრივე, მით მეტია თვითინდუქციის EMF. თვითინდუქციის EMF-ის ამ დამოკიდებულებას კოჭში დენის ცვლილების სიჩქარეზე, მისი მობრუნებების რაოდენობასა და ზომებზე დიდი მნიშვნელობა აქვს ელექტროტექნიკაში.

თვითინდუქციის EMF-ის მიმართულება განისაზღვრება ლენცის კანონით. თვითინდუქციის EMF-ს ყოველთვის აქვს ისეთი მიმართულება, რომლითაც ის ხელს უშლის დენის ცვლილებას, რამაც გამოიწვია იგი.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კოჭში დენის შემცირება იწვევს დენის მიმართულებით მიმართული თვითინდუქციის EMF-ს გამოჩენას, ანუ ხელს უშლის მის შემცირებას. და, პირიქით, კოჭში დენის მატებასთან ერთად, წარმოიქმნება თვითინდუქციის EMF, რომელიც მიმართულია დენის წინააღმდეგ, ანუ ხელს უშლის მის ზრდას.

არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ თუ კოჭში დენი არ იცვლება, მაშინ არა EMF თვითინდუქციაარ ხდება. თვითინდუქციის ფენომენი განსაკუთრებით გამოხატულია წრეში, რომელიც შეიცავს ხვეულს რკინის ბირთვით, რადგან რკინა მნიშვნელოვნად ზრდის კოჭის მაგნიტურ ნაკადს და, შესაბამისად, თვითინდუქციური EMF-ის სიდიდეს მისი ცვლილებისას.

ინდუქციურობა

ასე რომ, ჩვენ ვიცით, რომ კოჭში თვითინდუქციის EMF-ის მნიშვნელობა, გარდა მასში დენის ცვლილების სიჩქარისა, ასევე დამოკიდებულია კოჭის ზომაზე და მისი შემობრუნების რაოდენობაზე.

შესაბამისად, სხვადასხვა დიზაინის ხვეულებს დენის ცვლილების იგივე სიჩქარით შეუძლიათ გამოიწვიონ სხვადასხვა სიდიდის თვითინდუქციური ემფს.

იმისათვის, რომ განასხვავოთ ხვეულები ერთმანეთთან მათი უნარით, გამოიწვიონ თვითინდუქციური EMF, შემოღებულია კონცეფცია. კოჭის ინდუქციურობა, ან თვითინდუქციის კოეფიციენტი.

კოჭის ინდუქციურობა არის მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს კოჭის თვისებას, გამოიწვიოს თვითინდუქციის EMF.

მოცემული კოჭის ინდუქციურობა არის მუდმივი მნიშვნელობა, დამოუკიდებელი როგორც მასში გამავალი დენის სიძლიერისგან, ასევე მისი ცვლილების სიჩქარისგან.

ჰენრი არის ასეთი კოჭის (ან გამტარის) ინდუქციურობა, რომელშიც, როდესაც დენის სიძლიერე იცვლება 1 ამპერით 1 წამში, ჩნდება 1 ვოლტიანი თვითინდუქციის EMF.

პრაქტიკაში, ზოგჯერ გჭირდებათ ხვეული (ან გრაგნილი), რომელსაც არ აქვს ინდუქციური. ამ შემთხვევაში, მავთული იჭრება ხვეულზე, ადრე დაკეცილი მას შუაზე. გრაგნილის ამ მეთოდს ბიფილარი ეწოდება.

ურთიერთინდუქციური ემფ

ამრიგად, ჩვენ ვიცით, რომ კოჭში ინდუქციური EMF შეიძლება გამოწვეული იყოს მასში ელექტრომაგნიტის გადაადგილების გარეშე, მაგრამ მხოლოდ დენის შეცვლით მის გრაგნილში. მაგრამ იმისთვის, რომ გამოიწვიოს ინდუქციის EMF ერთ კოჭში დენის შეცვლით მეორეში, აბსოლუტურად არ არის აუცილებელი ერთი მათგანის ჩასმა მეორის შიგნით, მაგრამ შეგიძლიათ მოათავსოთ ისინი გვერდიგვერდ.

და ამ შემთხვევაში, როდესაც დენი იცვლება ერთ კოჭში, შედეგად მიღებული ალტერნატიული მაგნიტური ნაკადი შეაღწევს (გადაკვეთს) მეორე კოჭის მოხვევებს და გამოიწვევს მასში EMF-ს.

ურთიერთინდუქცია შესაძლებელს ხდის მაგნიტური ველის საშუალებით სხვადასხვა ელექტრული სქემების ერთმანეთთან დაკავშირებას. ასეთ კავშირს ე.წ ინდუქციური კავშირი.

ორმხრივი ინდუქციის EMF-ის სიდიდე პირველ რიგში დამოკიდებულია სიჩქარეზე, რომლითაც იცვლება დენი პირველ კოჭში. რაც უფრო სწრაფად იცვლება მასში დენი, მით უფრო დიდია ურთიერთინდუქციის EMF.

გარდა ამისა, ორმხრივი ინდუქციის EMF-ის სიდიდე დამოკიდებულია ორივე კოჭის ინდუქციურობის სიდიდეზე და მათ შედარებით პოზიციაზე, ასევე გარემოს მაგნიტური გამტარიანობა.

აქედან გამომდინარე, ხვეულებს, რომლებიც განსხვავდებიან თავიანთი ინდუქციურობით და ურთიერთგანლაგებით და სხვადასხვა გარემოში, შეუძლიათ გამოიწვიონ სხვადასხვა EMF მნიშვნელობების ურთიერთ ინდუქცია ერთმანეთში.

იმისათვის, რომ შევძლოთ ერთმანეთისგან განასხვავოთ სხვადასხვა წყვილი ხვეულები EMF-ის ურთიერთგამოწვევის უნარით, კონცეფცია ორმხრივი ინდუქციურობაან ურთიერთინდუქციის კოეფიციენტი.

ორმხრივი ინდუქციურობა აღინიშნება ასო M. მისი საზომი ერთეული, ისევე როგორც ინდუქციურობა, არის ჰენრი.

ჰენრი არის ორი კოჭის ისეთი ურთიერთ ინდუქციური ინდუქცია, რომლის დროსაც დენის ცვლილება ერთ კოჭში 1 ამპერით 1 წამში იწვევს ორმხრივ ინდუქციურ EMF-ს მეორე კოჭში, რომელიც უდრის 1 ვოლტს.

ურთიერთინდუქციის EMF-ის სიდიდეზე გავლენას ახდენს გარემოს მაგნიტური გამტარიანობა. რაც უფრო დიდია იმ საშუალების მაგნიტური გამტარიანობა, რომლის მეშვეობითაც ხვეულების დამაკავშირებელი ალტერნატიული მაგნიტური ნაკადი იხურება, მით უფრო ძლიერია ხვეულების ინდუქციური შეერთება და უფრო დიდია ურთიერთინდუქციური EMF-ის სიდიდე.

ისეთი მნიშვნელოვანი ელექტრული მოწყობილობის მოქმედება, როგორიცაა ტრანსფორმატორი, ეფუძნება ურთიერთინდუქციის ფენომენს.

ტრანსფორმატორის მუშაობის პრინციპი

ტრანსფორმატორის მუშაობის პრინციპი ეფუძნება და შემდეგნაირად არის. ორი გრაგნილი დახვეულია რკინის ბირთვზე, ერთი მათგანი დაკავშირებულია ალტერნატიული დენის წყაროსთან, ხოლო მეორე მიმდინარე მომხმარებელთან (წინააღმდეგობა).

გრაგნილი, რომელიც დაკავშირებულია ალტერნატიულ დენის წყაროსთან, ქმნის მონაცვლეობით მაგნიტურ ნაკადს ბირთვში, რომელიც იწვევს ემფს სხვა გრაგნილში.

AC წყაროსთან დაკავშირებულ გრაგნილს ეწოდება პირველადი, ხოლო გრაგნილს, რომელსაც მომხმარებელი უკავშირდება, მეორადი. მაგრამ იმის გამო, რომ ცვლადი მაგნიტური ნაკადი ორივე გრაგნილს ერთდროულად აღწევს, თითოეულ მათგანში ცვლადი EMF არის გამოწვეული.

თითოეული შემობრუნების EMF-ის მნიშვნელობა, ისევე როგორც მთელი გრაგნილის EMF, დამოკიდებულია შემობრუნებაზე შემავალი მაგნიტური ნაკადის სიდიდეზე და მისი ცვლილების სიჩქარეზე. მაგნიტური ნაკადის ცვლილების სიჩქარე დამოკიდებულია მხოლოდ ალტერნატიული დენის სიხშირეზე, რომელიც მუდმივია მოცემული დენისთვის. მაგნიტური ნაკადის სიდიდე ასევე მუდმივია მოცემული ტრანსფორმატორისთვის. ამიტომ, განხილულ ტრანსფორმატორში, EMF თითოეულ გრაგნილში დამოკიდებულია მხოლოდ მასში მობრუნების რაოდენობაზე.

პირველადი ძაბვის შეფარდება მეორად ძაბვასთან უდრის პირველადი და მეორადი გრაგნილების მობრუნების რაოდენობის თანაფარდობას. ამ ურთიერთობას ე.წ.

თუ ქსელის ძაბვა გამოიყენება ტრანსფორმატორის ერთ-ერთ გრაგნილზე, მაშინ ძაბვა მოიხსნება მეორე გრაგნილიდან, ქსელის ძაბვაზე მეტი ან ნაკლები იმდენჯერ მეტი ან ნაკლები, ვიდრე მეორადი გრაგნილის შემობრუნების რაოდენობა.

თუ მეორადი გრაგნილიდან ამოღებულია ძაბვა, რომელიც გამოიყენება პირველად გრაგნილზე, მაშინ ასეთ ტრანსფორმატორს ეწოდება საფეხურის ტრანსფორმატორი. პირიქით, თუ ძაბვა ამოღებულია მეორადი გრაგნილიდან, ნაკლებია, ვიდრე პირველადი, მაშინ ასეთ ტრანსფორმატორს ეწოდება საფეხურიანი ტრანსფორმატორი. თითოეული ტრანსფორმატორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საფეხური ან ნაბიჯი ქვემოთ.

ტრანსფორმაციის კოეფიციენტი ჩვეულებრივ მითითებულია ტრანსფორმატორის პასპორტში, როგორც უმაღლესი ძაბვის თანაფარდობა ყველაზე დაბალთან, ანუ ის ყოველთვის ერთზე მეტია.

როგორც ეს იყო განსაკუთრებული შემთხვევა).

თვითინდუქციის EMF-ის მიმართულება ყოველთვის აღმოჩნდება ისეთი, რომ როდესაც წრეში დენი იზრდება, თვითინდუქციის EMF ხელს უშლის ამ ზრდას (დენის საწინააღმდეგოდ), ხოლო როდესაც დენი მცირდება, ის მცირდება. -მიმართული დენით). ამ თვისებით, თვითინდუქციის EMF მსგავსია ინერციის ძალისა.

თვითინდუქციის EMF-ის მნიშვნელობა დენის ცვლილების სიჩქარის პროპორციულია:

.

პროპორციულობის ფაქტორი ეწოდება თვითინდუქციის კოეფიციენტიან ინდუქციურობაწრე (კოჭა).

თვითინდუქციური და სინუსოიდური დენი

ხვეულში გამავალი დენის სინუსოიდური დამოკიდებულების შემთხვევაში, კოჭში თვითინდუქციური EMF ჩამორჩება დენს ფაზაში (ანუ 90 °-ით), და ამ EMF-ის ამპლიტუდა პროპორციულია. დენის ამპლიტუდა, სიხშირე და ინდუქცია (). ფუნქციის ცვლილების სიჩქარე ხომ მისი პირველი წარმოებულია და .

ინდუქციური ელემენტების შემცველი მეტ-ნაკლებად რთული სქემების გამოთვლა, ანუ მოხვევები, ხვეულები და ა.შ. მოწყობილობები, რომლებშიც შეინიშნება თვითინდუქცია, (განსაკუთრებით სრულიად წრფივი, ანუ არაწრფივი ელემენტების შემცველი) სინუსოიდური დენების შემთხვევაში და ძაბვები, გამოიყენება რთული წინაღობების მეთოდი ან, უფრო მარტივ შემთხვევებში, მისი ნაკლებად ძლიერი, მაგრამ უფრო ვიზუალური ვერსია არის ვექტორული დიაგრამების მეთოდი.

გაითვალისწინეთ, რომ ყველაფერი, რაც აღწერილია, ვრცელდება არა მხოლოდ უშუალოდ სინუსოიდულ დენებსა და ძაბვაზე, არამედ პრაქტიკულად თვითნებურ დენებზე, რადგან ეს უკანასკნელი თითქმის ყოველთვის შეიძლება გაფართოვდეს სერიულ ან ფურიეს ინტეგრალში და, შესაბამისად, შემცირდეს სინუსოიდულ დინებამდე.

ამასთან, მეტ-ნაკლებად პირდაპირ კავშირში შეიძლება აღინიშნოს თვითინდუქციის (და, შესაბამისად, ინდუქტორების) ფენომენის გამოყენება სხვადასხვა რხევის სქემებში, ფილტრებში, დაყოვნების ხაზებში და სხვადასხვა სხვა სქემებში ელექტრონიკასა და ელექტროტექნიკაში.

თვითინდუქცია და დენის ტალღა

EMF წყაროს მქონე ელექტრულ წრეში თვითინდუქციის ფენომენის გამო, როდესაც წრე დახურულია, დენი არ დგინდება მყისიერად, არამედ გარკვეული დროის შემდეგ. მსგავსი პროცესები ხდება მიკროსქემის გახსნისას, ხოლო (მკვეთრი გახსნით) თვითინდუქციური EMF-ის მნიშვნელობა ამ მომენტში შეიძლება მნიშვნელოვნად აღემატებოდეს წყაროს EMF-ს.

ყველაზე ხშირად ჩვეულებრივ ცხოვრებაში მას იყენებენ მანქანის აალების კოჭებში. ტიპიური ანთების ძაბვა 12 ვ ბატარეის ძაბვაზე არის 7-25 კვ. ამასთან, EMF-ის სიჭარბე გამომავალ წრეში ბატარეის EMF-ზე აქ არის განპირობებული არა მხოლოდ დენის მკვეთრი შეფერხებით, არამედ ტრანსფორმაციის თანაფარდობით, რადგან ყველაზე ხშირად გამოიყენება არა მარტივი ინდუქტორის კოჭა, არამედ სატრანსფორმატორო კოჭა, რომლის მეორად გრაგნილს, როგორც წესი, აქვს ბევრჯერ მეტი ბრუნი (ანუ უმეტეს შემთხვევაში, წრე გარკვეულწილად უფრო რთულია, ვიდრე ის, რაც სრულად აიხსნება თვითინდუქციით; თუმცა, მისი ფიზიკა ოპერაცია ამ ვერსიაში ნაწილობრივ ემთხვევა მიკროსქემის ფიზიკას მარტივი კოჭით).

ეს ფენომენი ასევე გამოიყენება ფლუორესცენტური ნათურების აანთებისთვის სტანდარტულ ტრადიციულ წრედში (აქ საუბარია მარტივი ინდუქტორის - ჩოკის მქონე წრედზე).

გარდა ამისა, ის ყოველთვის უნდა იყოს გათვალისწინებული კონტაქტების გახსნისას, თუ დენი მიედინება დატვირთვას შესამჩნევი ინდუქციით: EMF-ში მიღებულმა ნახტომმა შეიძლება გამოიწვიოს ურთიერთკონტაქტური უფსკრული და/ან სხვა არასასურველი ეფექტების ჩახშობა. რაც ამ შემთხვევაში, როგორც წესი, საჭიროა სხვადასხვა სახის სპეციალური ღონისძიებების გატარება.

შენიშვნები

ბმულები

• თვითინდუქციისა და ურთიერთდახმარების შესახებ "ელექტრიკოსის სკოლიდან"

ფონდი ვიკიმედია. 2010 წ.

• ბურდონი, რობერტ გრეგორი
• ხუან ამარი

ნახეთ, რა არის „თვითინდუქცია“ სხვა ლექსიკონებში:

თვითინდუქცია- თვითინდუქცია... ორთოგრაფიული ლექსიკონი

თვითინდუქცია- ინდუქციური ემფ-ის წარმოქმნა გამტარ წრეში, როდესაც მასში მიმდინარე სიძლიერე იცვლება; ელექტრომაგნიტური ინდუქციის განსაკუთრებული შემთხვევები. როდესაც წრეში დენი იცვლება, იცვლება მაგნიტური ნაკადი. ინდუქცია ამ კონტურით შემოსაზღვრული ზედაპირით, რის შედეგადაც ... ფიზიკური ენციკლოპედია

თვითინდუქცია- ინდუქციის ელექტრომოძრავი ძალის (emf) აგზნება ელექტრულ წრეში, როდესაც იცვლება ელექტრული დენი ამ წრეში; ელექტრომაგნიტური ინდუქციის განსაკუთრებული შემთხვევა. თვითინდუქციის ელექტრომამოძრავებელი ძალა პირდაპირპროპორციულია დენის ცვლილების სიჩქარეზე; ... ... დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი

თვითინდუქცია- თვითინდუქცია, თვითინდუქცია, ქალებისთვის. (ფიზიკური). 1. მხოლოდ ერთეული ფენომენი, როდესაც დირიჟორში დენი იცვლება, მასში ჩნდება ელექტრომოძრავი ძალა, რომელიც ხელს უშლის ამ ცვლილებას. თვითინდუქციური კოჭა. 2. მოწყობილობა, რომელსაც აქვს ... ... უშაკოვის განმარტებითი ლექსიკონი

თვითინდუქცია- (თვითინდუქცია) 1. ინდუქციური წინააღმდეგობის მქონე მოწყობილობა. 2. ფენომენი, რომელიც შედგება იმაში, რომ როდესაც ელექტრული დენი იცვლება სიდიდისა და მიმართულების გამტარში, მასში წარმოიქმნება ელექტრომამოძრავებელი ძალა, რომელიც ხელს უშლის ამას ... ... საზღვაო ლექსიკონი

თვითინდუქცია- ელექტრომამოძრავებელი ძალის ხელმძღვანელობა მავთულხლართებში, ისევე როგორც ელექტრული გრაგნილებში. მანქანები, ტრანსფორმატორები, აპარატურა და ინსტრუმენტები მათში გამავალი ელექტრული დენის სიდიდის ან მიმართულების შეცვლისას. მიმდინარე. დენი, რომელიც მიედინება მავთულხლართებსა და გრაგნილებში, ქმნის მათ გარშემო ... ... ტექნიკური რკინიგზის ლექსიკონი

თვით ინდუქცია- ელექტრომაგნიტური ინდუქცია გამოწვეული მაგნიტური ნაკადის ცვლილებით, რომელიც ბლოკავს წრედს, ამ წრეში ელექტრული დენის გამო... წყარო: ELEKTROTEHNIKA. ძირითადი ცნებების ტერმინები და განმარტებები. GOST R 52002 2003 (დამტკიცებულია ... ... ოფიციალური ტერმინოლოგია

თვითინდუქცია- არსებითი სახელი, სინონიმების რაოდენობა: 1 ელექტრომოძრავი ძალის აგზნება (1) ASIS სინონიმების ლექსიკონი. ვ.ნ. ტრიშინი. 2013... სინონიმური ლექსიკონი

თვითინდუქცია- ელექტრომაგნიტური ინდუქცია, გამოწვეული მაგნიტური ნაკადის ცვლილებით, რომელიც ბლოკავს წრედს, ამ წრეში ელექტრული დენის გამო. [GOST R 52002 2003] EN თვითინდუქციური ელექტრომაგნიტური ინდუქცია დენის მილში ცვალებადობის გამო… … ტექნიკური მთარგმნელის სახელმძღვანელო

თვითინდუქცია- ელექტრომაგნიტური ინდუქციის სპეციალური შემთხვევა (იხ. (2)), რომელიც შედგება წრეში ინდუცირებული (გამოწვეული) EMF-ის გაჩენისგან და მაგნიტური ველის დროის ცვლილებების გამო, რომელიც წარმოიქმნება ცვალებადი დენით, რომელიც მიედინება იმავე წრეში. . ..... დიდი პოლიტექნიკური ენციკლოპედია

წიგნები

• ინდუქცია, ორმხრივი ინდუქცია, თვითინდუქცია - ეს მარტივია. აბსოლუტურობის თეორია, გურევიჩ ჰაროლდ სტანისლავოვიჩი, კანევსკი სამუილ ნაუმოვიჩი, ცვალებადი ელექტრომაგნიტური ველის ელექტრონების ურთიერთქმედების პროცესს ამ ელექტრომაგნიტურ ველში მდებარე გამტარების ელექტრონებთან ეწოდება ელექტრომაგნიტური ინდუქცია. Როგორც შედეგი… კატეგორია: ფიზიკა სერია: შორეული აღმოსავლეთის ბუნება გამომცემელი: ნიკიტსკის კარიბჭესთან, მწარმოებელი:

თვითინდუქცია

თითოეული გამტარი, რომლის მეშვეობითაც მიედინება ელექტროენერგია. დენი თავის მაგნიტურ ველშია.

როდესაც დირიჟორში იცვლება დენის სიძლიერე, იცვლება მ.ველი, ე.ი. ამ დენით შექმნილი მაგნიტური ნაკადი იცვლება. მაგნიტური ნაკადის ცვლილება იწვევს მორევის ელ. ველი და ინდუქციური emf გამოჩნდება წრედში.





ამ ფენომენს თვითინდუქციას უწოდებენ.
თვითინდუქცია - EMF ინდუქციის გაჩენის ფენომენი ელფოსტაში. წრე დენის სიძლიერის ცვლილების შედეგად.
შედეგად ემფ ე.წ EMF თვითინდუქცია

წრედის დახურვა





დახურვისას ელ. წრეში იზრდება დენი, რაც იწვევს კოჭში მაგნიტური ნაკადის ზრდას, წარმოიქმნება მორევის ელექტრო. დინების წინააღმდეგ მიმართული ველი, ე.ი. კოჭში ხდება თვითინდუქციის EMF, რომელიც ხელს უშლის დენის აწევას წრედში (მორევის ველი ანელებს ელექტრონებს).
Როგორც შედეგი L1 ანათებს მოგვიანებით,ვიდრე L2.

Გახსნილი წრე





როდესაც ელექტრული წრე იხსნება, დენი იკლებს, ხვდება მ.ნაკადის შემცირება ხვეულში, ჩნდება მორევის ელექტრული ველი, მიმართული დენივით (მიდრეკილია იგივე დენის სიძლიერის შენარჩუნებაზე), ე.ი. კოჭში ჩნდება თვითინდუქციური ემფ, რომელიც ინარჩუნებს დენს წრედში.
შედეგად, L გამორთულია კაშკაშა ციმციმებს.

დასკვნა

ელექტროტექნიკაში თვითინდუქციის ფენომენი ვლინდება წრედის დახურვისას (ელექტრული დენი თანდათან იზრდება) და წრედის გახსნისას (ელექტრული დენი დაუყოვნებლივ არ ქრება).

რაზეა დამოკიდებული თვითინდუქციის EMF?

ფოსტა დენი ქმნის საკუთარ მაგნიტურ ველს. მაგნიტური ნაკადი წრედში პროპორციულია მაგნიტური ველის ინდუქციის (Ф ~ B), ინდუქცია პროპორციულია დირიჟორში მიმდინარე სიძლიერისა.
(B ~ I), ამიტომ მაგნიტური ნაკადი პროპორციულია დენის სიძლიერისა (Ф ~ I).
თვითინდუქციის EMF დამოკიდებულია ელ.წერილში მიმდინარე სიძლიერის ცვლილების სიჩქარეზე. სქემები, გამტარის თვისებებიდან
(ზომა და ფორმა) და იმ საშუალების შედარებით მაგნიტურ გამტარიანობაზე, რომელშიც მდებარეობს გამტარი.
ფიზიკურ რაოდენობას, რომელიც აჩვენებს თვითინდუქციური EMF-ის დამოკიდებულებას გამტარის ზომასა და ფორმაზე და იმ გარემოზე, რომელშიც მდებარეობს გამტარი, ეწოდება თვითინდუქციური კოეფიციენტი ან ინდუქცია.





ინდუქციურობა - ფიზიკური. მნიშვნელობა რიცხობრივად უდრის თვითინდუქციის EMF-ს, რომელიც ჩნდება წრედში, როდესაც დენის სიძლიერე იცვლება 1 ამპერით 1 წამში.
ასევე, ინდუქციურობა შეიძლება გამოითვალოს ფორმულით:

სადაც F არის მაგნიტური ნაკადი წრედში, I არის დენის სიძლიერე წრედში.

ინდუქციური ერთეულები SI სისტემაში:

კოჭის ინდუქციურობა დამოკიდებულია:
შემობრუნების რაოდენობა, ხვეულის ზომა და ფორმა და საშუალო მაგნიტური გამტარიანობა
(შესაძლებელია ბირთვი).

თვითინდუქციის EMF ხელს უშლის დენის სიძლიერის ზრდას წრედის ჩართვისას და დენის სიძლიერის შემცირებას წრედის გახსნისას.

დირიჟორის გარშემო არის მაგნიტური ველი, რომელსაც აქვს ენერგია.
Საიდან მოდის? მიმდინარე წყარო შედის ელ. ჯაჭვი, აქვს ენერგიის მარაგი.
ელექტრონული ფოსტის დახურვის დროს. წრეში, დენის წყარო ხარჯავს ენერგიის ნაწილს თვითინდუქციის წარმოქმნილი EMF-ის მოქმედების დასაძლევად. ენერგიის ეს ნაწილი, რომელსაც დენის თვითენერგია ეწოდება, მიდის მაგნიტური ველის წარმოქმნამდე.

მაგნიტური ველის ენერგია არის საკუთარი მიმდინარე ენერგია.
დენის თვითენერგია რიცხობრივად უდრის სამუშაოს, რომელიც დენის წყარომ უნდა გააკეთოს თვითინდუქციური EMF-ის დასაძლევად, რათა შეიქმნას დენი წრეში.

დენის მიერ შექმნილი მაგნიტური ველის ენერგია პირდაპირპროპორციულია დენის სიძლიერის კვადრატისა.
სად ქრება მაგნიტური ველის ენერგია დენის გაჩერების შემდეგ? - გამოირჩევა (როდესაც იხსნება საკმარისად დიდი დენის წრე, შეიძლება წარმოიშვას ნაპერწკალი ან რკალი)

კითხვები ვერიფიკაციის სამუშაოსთვის
თემაზე "ელექტრომაგნიტური ინდუქცია"

1. ჩამოთვალეთ ინდუქციური დენის მიღების 6 გზა. 2. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი (განმარტება). 3. ლენცის წესი. 4. მაგნიტური ნაკადი (განმარტება, ნახაზი, ფორმულა, შემომავალი სიდიდეები, მათი საზომი ერთეულები). 5. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი (განმარტება, ფორმულა). 6. მორევის ელექტრული ველის თვისებები. 7. ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში მოძრავი გამტარის ინდუქციის EMF (გამოჩენის მიზეზი, ნახაზი, ფორმულა, შეყვანის მნიშვნელობები, მათი საზომი ერთეულები). 7. თვითინდუქცია (მოკლე გამოვლინება ელექტროტექნიკაში, განმარტება). 8. თვითინდუქციის EMF (მისი მოქმედება და ფორმულა). 9. ინდუქციურობა (განმარტება, ფორმულები, საზომი ერთეულები). 10. დენის მაგნიტური ველის ენერგია (ფორმულა, საიდანაც ჩნდება დენის მ. ველის ენერგია, სად ქრება დენის გაჩერებისას).

მიკროსქემის მაგნიტური ველი, რომელშიც იცვლება დენის სიძლიერე, იწვევს დენს არა მხოლოდ სხვა წრეებში, არამედ თავისთავადაც. ამ ფენომენს თვითინდუქციას უწოდებენ.

ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ წრეში გამავალი დენის მიერ შექმნილი ველის მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის მაგნიტური ნაკადი პროპორციულია ამ დენის სიძლიერისა:

სადაც L არის მარყუჟის ინდუქცია. მიკროსქემის მუდმივი მახასიათებელი, რომელიც დამოკიდებულია მის ფორმასა და ზომაზე, აგრეთვე იმ საშუალების მაგნიტურ გამტარიანობაზე, რომელშიც მდებარეობს წრე. [L] = Hn (ჰენრი,

1H = Wb / A).

თუ dt დროის განმავლობაში წრეში დენი იცვლება dI-ით, მაშინ ამ დენთან დაკავშირებული მაგნიტური ნაკადი შეიცვლება dФ \u003d LdI-ით, რის შედეგადაც ამ წრეში გამოჩნდება თვითინდუქციის EMF:

მინუს ნიშანი აჩვენებს, რომ თვითინდუქციის EMF (და, შესაბამისად, თვითინდუქციური დენი) ყოველთვის ხელს უშლის დენის სიძლიერის ცვლილებას, რამაც გამოიწვია თვითინდუქცია.

თვითინდუქციის ფენომენის კარგი მაგალითია დახურვის და გახსნის დამატებითი დენები, რომლებიც წარმოიქმნება მნიშვნელოვანი ინდუქციით ელექტრული სქემების ჩართვა-გამორთვისას.

მაგნიტური ველის ენერგია

მაგნიტურ ველს აქვს პოტენციური ენერგია, რომელიც მისი ფორმირების (ან ცვლილების) მომენტში ივსება წრეში დენის ენერგიის გამო, რაც ამ შემთხვევაში მუშაობს თვითინდუქციის EMF-ის წინააღმდეგ, რომელიც წარმოიქმნება ცვლილება სფეროში.

იმუშავეთ dA დროის უსასრულოდ მცირე პერიოდის განმავლობაში dt, რომლის დროსაც თვითინდუქციური EMF და მიმდინარე I შეიძლება ჩაითვალოს მუდმივი, უდრის:

. (5)

მინუს ნიშანი მიუთითებს, რომ ელემენტარული სამუშაო შესრულებულია დენით თვითინდუქციის EMF-ის წინააღმდეგ. სამუშაოს დასადგენად, როდესაც დენი იცვლება 0-დან I-მდე, ჩვენ ვაერთიანებთ მარჯვენა მხარეს, მივიღებთ:

. (6)

ეს ნამუშევარი რიცხობრივად უდრის ამ წრესთან დაკავშირებული მაგნიტური ველის პოტენციური ენერგიის ΔW p ზრდას, ანუ A= -ΔW p.

მოდით გამოვხატოთ მაგნიტური ველის ენერგია მისი მახასიათებლების მიხედვით სოლენოიდის მაგალითის გამოყენებით. ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ სოლენოიდის მაგნიტური ველი ერთგვაროვანია და ძირითადად მდებარეობს მის შიგნით. მოდით ჩავანაცვლოთ (5) სოლენოიდის ინდუქციურობის მნიშვნელობა, გამოხატული მისი პარამეტრებით და დენის მნიშვნელობა I, გამოსახული სოლენოიდის მაგნიტური ველის ინდუქციის ფორმულიდან:

, (7)

სადაც N არის სოლენოიდის შემობრუნების მთლიანი რაოდენობა; ℓ არის მისი სიგრძე; S არის სოლენოიდის შიდა არხის განივი ფართობი.

, (8)

ჩანაცვლების შემდეგ გვაქვს:

ორივე ნაწილის V-ზე გაყოფით, ვიღებთ მოცულობითი ველის ენერგიის სიმკვრივეს:

(10)

ან, იმის გათვალისწინებით, რომ
ვიღებთ
. (11)

ალტერნატიული დენი

2.1 ალტერნატიული დენი და მისი ძირითადი მახასიათებლები

ალტერნატიული დენი არის დენი, რომელიც დროთა განმავლობაში იცვლება როგორც სიდიდით, ასევე მიმართულებით. ალტერნატიული დენის მაგალითია მოხმარებული სამრეწველო დენი. ეს დენი სინუსოიდურია, ე.ი. მისი პარამეტრების მყისიერი მნიშვნელობა იცვლება დროთა განმავლობაში სინუსის (ან კოსინუსის) კანონის მიხედვით:

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

პ ცვლადი სინუსოიდური დენის მიღება შესაძლებელია ჩარჩოს (წრე) მუდმივი სიჩქარით როტაციით.

ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში ინდუქციით ბ(ნახ.5). ამ შემთხვევაში წრეში შემავალი მაგნიტური ნაკადი იცვლება კანონის მიხედვით

სადაც S არის კონტურის ფართობი, α = ωt არის ჩარჩოს ბრუნვის კუთხე t დროში. ნაკადის ცვლილება იწვევს ინდუქციურ EMF-ს

, (17)

რომლის მიმართულება განისაზღვრება ლენცის წესით.

ე თუ წრე დახურულია (ნახ. 5), მაშინ მასში დენი გადის:

. (18)

ელექტრომოძრავი ძალის ცვლილების გრაფიკი და ინდუქციური დენი მენაჩვენებია ნახ.6.

ალტერნატიული დენი ხასიათდება პერიოდი T, სიხშირე ν = 1/T, ციკლური სიხშირე
და ფაზა φ \u003d (ωt + φ 0) გრაფიკულად, მიკროსქემის განყოფილებაში ალტერნატიული დენის ძაბვისა და სიძლიერის მნიშვნელობები წარმოდგენილი იქნება ორი სინუსოიდით, რომლებიც ჩვეულებრივ ფაზაში გადაინაცვლებს φ.

ალტერნატიული დენის დასახასიათებლად შემოტანილია დენის და ძაბვის ეფექტური (ეფექტური) მნიშვნელობის ცნებები. ალტერნატიული დენის სიძლიერის ეფექტური მნიშვნელობა არის ისეთი პირდაპირი დენის სიძლიერე, რომელიც გამოყოფს იმდენ სითბოს მოცემულ გამტარში ერთი პერიოდის განმავლობაში, რამდენსაც გამოყოფს სითბოს და მოცემულ ალტერნატიულ დენს.

,
. (13)

ალტერნატიული დენის წრეში შემავალი ინსტრუმენტები (ამპერმეტრი, ვოლტმეტრი) აჩვენებს დენის და ძაბვის ეფექტურ მნიშვნელობებს.

თვითინდუქციის ფენომენი

თუ ალტერნატიული დენი მიედინება ხვეულში, მაშინ იცვლება კოჭში შემავალი მაგნიტური ნაკადი. ამრიგად, ინდუქციის EMF ხდება იმავე გამტარში, რომლის მეშვეობითაც ალტერნატიული დენი მიედინება. ამ ფენომენს ე.წ თვითინდუქცია.

თვითინდუქციით, გამტარი წრე ორმაგ როლს ასრულებს: მასში დენი მიედინება, რაც იწვევს ინდუქციას და მასში ჩნდება ინდუქციური EMF. ცვალებადი მაგნიტური ველი იწვევს EMF-ს იმ გამტარში, რომლის მეშვეობითაც დენი მიედინება, რაც ქმნის ამ ველს.

დენის აწევის მომენტში მორევის ელექტრული ველის ინტენსივობა, ლენცის წესის შესაბამისად, მიმართულია დენის წინააღმდეგ. ამიტომ, ამ მომენტში, მორევის ველი ხელს უშლის დენის აწევას. პირიქით, იმ მომენტში, როდესაც დენი მცირდება, მორევის ველი მხარს უჭერს მას.

ეს მივყავართ იმ ფაქტს, რომ როდესაც მუდმივი EMF-ის წყაროს შემცველი წრე იხურება, დენის სიძლიერის გარკვეული მნიშვნელობა დგინდება არა დაუყოვნებლივ, არამედ თანდათანობით (ნახ. 9). მეორეს მხრივ, როდესაც წყარო გამორთულია, დახურულ სქემებში დენი მყისიერად არ ჩერდება. თვითინდუქციის შედეგად მიღებული EMF შეიძლება აღემატებოდეს წყაროს EMF-ს, რადგან დენის და მისი მაგნიტური ველის ცვლილება ხდება ძალიან სწრაფად, როდესაც წყარო გამორთულია.

თვითინდუქციის ფენომენი შეიძლება შეინიშნოს მარტივ ექსპერიმენტებში. სურათი 10 გვიჩვენებს ორი იდენტური ნათურის პარალელური კავშირის დიაგრამას. ერთ-ერთი მათგანი დაკავშირებულია წყაროსთან რეზისტორის საშუალებით რ, და მეორე სერიით ერთად coil ლრკინის ბირთვით. როდესაც გასაღები დახურულია, პირველი ნათურა თითქმის მაშინვე ანათებს, ხოლო მეორე - შესამჩნევი დაგვიანებით. ამ ნათურის წრეში თვითინდუცირებული ემფ დიდია და დენი მაშინვე არ აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას.

თვითინდუქციის EMF-ის გამოჩენა გახსნისას შეიძლება დაფიქსირდეს ექსპერიმენტში სქემით, რომელიც სქემატურად არის ნაჩვენები სურათზე 11. როდესაც გასაღები იხსნება ხვეულში. ლჩნდება თვითინდუქციის EMF, რომელიც ინარჩუნებს საწყის დენს. შედეგად, გახსნის მომენტში გალვანომეტრში (დატეხილი ისარი) მიედინება დენი, რომელიც მიმართულია გახსნამდე საწყისი დენის წინააღმდეგ (მყარი ისარი). უფრო მეტიც, დენის სიძლიერე მიკროსქემის გახსნისას აღემატება გალვანომეტრში გამავალი დენის ძალას, როდესაც გასაღები დახურულია. ეს ნიშნავს, რომ EMF არის თვითინდუქციური ეარის უფრო ემფ ეუჯრედის ბატარეები.

ინდუქციურობა

მაგნიტური ინდუქციის სიდიდე ბ, რომელიც შექმნილია დენით ნებისმიერ დახურულ წრეში, პროპორციულია დენის სიძლიერისა. მაგნიტური ნაკადიდან გამომდინარე ფპროპორციული AT, მაშინ შეიძლება იმის მტკიცება, რომ

\(~\Phi = L \cdot I\) ,

სადაც ლ- პროპორციულობის კოეფიციენტი გამტარ წრეში არსებულ დენსა და მის მიერ შექმნილ მაგნიტურ ნაკადს შორის, რომელიც აღწევს ამ წრეში. მნიშვნელობა L ეწოდება წრედის ინდუქციურობას ან მისი თვითინდუქციის კოეფიციენტს.

ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის გამოყენებით ვიღებთ თანასწორობას:

\(~E_(is) = - \frac(\Delta \Phi)(\Delta t) = - L \cdot \frac(\Delta I)(\Delta t)\) ,

მიღებული ფორმულიდან გამომდინარეობს, რომ

ინდუქციურობა- ეს არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც რიცხობრივად უდრის თვითინდუქციის EMF-ს, რომელიც ჩნდება წრეში, როდესაც დენის სიძლიერე იცვლება 1 A-ით 1 წამში.

ინდუქციურობა, ისევე როგორც ელექტრული ტევადობა, დამოკიდებულია გეომეტრიულ ფაქტორებზე: გამტარის ზომაზე და მის ფორმაზე, მაგრამ პირდაპირ არ არის დამოკიდებული დირიჟორში მიმდინარე სიძლიერეზე. გარდა გამტარის გეომეტრიისა, ინდუქციურობა დამოკიდებულია იმ საშუალების მაგნიტურ თვისებებზე, რომელშიც მდებარეობს გამტარი.

ინდუქციურობის SI ერთეულს ჰენრი (H) ეწოდება. დირიჟორის ინდუქციურობა უდრის 1 H-ს, თუ მასში, როდესაც დენის სიძლიერე იცვლება 1 A-ით 1 წამში, ხდება თვითინდუქციის EMF 1 V:

1 H = 1 V / (1 A/s) = 1 V s/A = 1 Ω s

მაგნიტური ველის ენერგია

იპოვეთ ენერგია, რომელსაც ფლობს ელექტრული დენი გამტარში. ენერგიის შენარჩუნების კანონის მიხედვით, მიმდინარე ენერგია უდრის იმ ენერგიას, რომელიც უნდა დახარჯოს დენის შესაქმნელად დენის წყარომ (გალვანური უჯრედი, ელექტროსადგურის გენერატორი და ა.შ.). როდესაც დენი წყდება, ეს ენერგია გამოიყოფა ამა თუ იმ ფორმით.

მიმდინარე ენერგია, რომელსაც ახლა განვიხილავთ, სრულიად განსხვავებული ხასიათისაა, ვიდრე წრეში პირდაპირი დენით გამოთავისუფლებული ენერგია სითბოს სახით, რომლის რაოდენობა განისაზღვრება ჯოულ-ლენცის კანონით.

როდესაც მუდმივი EMF წყაროს შემცველი წრე დახურულია, დენის წყაროს ენერგია თავდაპირველად იხარჯება დენის შექმნაზე, ანუ დირიჟორის ელექტრონების მოძრაობაში დაყენებაზე და დენთან დაკავშირებული მაგნიტური ველის ფორმირებაზე, ასევე ნაწილობრივ. გამტარის შიდა ენერგიის გაზრდაზე, ე.ი. მისი გასათბობად. დენის სიძლიერის მუდმივი მნიშვნელობის დადგენის შემდეგ, წყაროს ენერგია იხარჯება ექსკლუზიურად სითბოს გათავისუფლებაზე. მიმდინარე ენერგია არ იცვლება.

ახლა გავარკვიოთ, რატომ არის საჭირო ენერგიის დახარჯვა დენის შესაქმნელად, ე.ი. სამუშაო უნდა გაკეთდეს. ეს აიხსნება იმით, რომ როდესაც წრე დახურულია, როდესაც დენი იწყებს მატებას, გამტარში ჩნდება მორევის ელექტრული ველი, რომელიც მოქმედებს იმ ელექტრული ველის წინააღმდეგ, რომელიც წარმოიქმნება დირიჟორში დენის წყაროს გამო. რათა დენი თანაბარი გახდეს მე, მიმდინარე წყარომ უნდა გააკეთოს მუშაობა მორევის ველის ძალების წინააღმდეგ. ეს სამუშაო მიდის დენის ენერგიის გაზრდაზე. მორევის ველი უარყოფითად მოქმედებს.

როდესაც წრე იხსნება, დენი ქრება და მორევის ველი ასრულებს დადებით მუშაობას. დენის მიერ შენახული ენერგია თავისუფლდება. ეს გამოვლინდება მძლავრი ნაპერწკალით, რომელიც ჩნდება დიდი ინდუქციური წრედის გახსნისას.

იპოვნეთ გამოხატულება მიმდინარე ენერგიისთვის მე ლ.

მუშაობა მაგრამ, დამზადებულია წყაროს მიერ EMF-ით ემოკლე დროში Δ ტ, უდრის:

\(~A = E \cdot I \cdot \Delta t\) . (ერთი)

ენერგიის შენარჩუნების კანონის მიხედვით, ეს ნამუშევარი უდრის დენის ენერგიის ნამატის ჯამს Δ ვ m და გამოთავისუფლებული სითბოს რაოდენობა \(~Q = I^2 \cdot R \cdot \Delta t\):

\(~A = \დელტა W_m + Q\) . (2)

აქედან გამომდინარეობს მიმდინარე ენერგიის ზრდა

\(~\Delta W_m = A - Q = I \cdot \Delta t \cdot (E - I \cdot R)\) . (3)

ოჰმის კანონის მიხედვით სრული წრედისთვის

\(~I \cdot R = E + E_(is)\) . (4)

სადაც \(~E_(is) = - L \cdot \frac(\Delta I)(\Delta t)\) - თვითინდუქციის EMF. (3) განტოლებაში პროდუქტის ჩანაცვლება I∙Rმისი მნიშვნელობა (4), ჩვენ ვიღებთ:

\(~\Delta W_m = I \cdot \Delta t \cdot (E - E - E_(is)) = - E_(is) \cdot I \cdot \Delta t = L \cdot I \cdot \Delta I\ ) . (5)

დამოკიდებულების გრაფიკზე L∙Iდან მე(ნახ. 12) ენერგიის ზრდა Δ ვ m რიცხობრივად უდრის მართკუთხედის ფართობს ა ბ გ დმხარეებთან ერთად L∙Iდა Δ მე. ენერგიის მთლიანი ცვლილება დენის გაზრდისას ნულიდან მე 1 რიცხობრივად უდრის სამკუთხედის ფართობს OVSმხარეებთან ერთად მე 1 და ლ∙მეერთი . აქედან გამომდინარე,

\(~W_m = \frac(L \cdot I^2_1)(2)\) .

მიმდინარე ენერგია მე, მიედინება წრედში ინდუქციით ლ, უდრის

\(~W_m = \frac(L \cdot I^2)(2)\) .

მაგნიტური ველის ენერგია, რომელიც შეიცავს ველის მიერ დაკავებული სივრცის მოცულობის ერთეულს, ეწოდება მაგნიტური ველის მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე ω m:

\(~\omega_m = \frac(W_m)(V)\) .

თუ მაგნიტური ველი იქმნება სიგრძის სოლენოიდის შიგნით ლდა კოჭის ფართობი ს, მაშინ იმის გათვალისწინებით, რომ სოლენოიდის ინდუქციურობა \(~L = \frac(\mu_0 \cdot N^2 \cdot S)(l)\) და მაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორის მოდული სოლენოიდის შიგნით \(~B = \frac(\mu_0 \cdot N \cdot I)(l)\) , მივიღებთ

\(~I = \frac(B \cdot l)(\mu_0 \cdot N) ; W_m = \frac(L \cdot I^2)(2) = \frac(1)(2) \cdot \frac( \mu_0 \cdot N^2 \cdot S)(l) \cdot \left (\frac(B \cdot l)(\mu_0 \cdot N) \მარჯვნივ)^2 = \frac(B^2)(2 \ cdot \mu_0) \cdot S \cdot l\) .

როგორც V = სლ, შემდეგ მაგნიტური ველის ენერგიის სიმკვრივე

\(~\omega_m = \frac(B^2)(2 \cdot \mu_0)\) .

ელექტრული დენით შექმნილ მაგნიტურ ველს აქვს ენერგია, რომელიც პირდაპირპროპორციულია დენის სიძლიერის კვადრატთან. მაგნიტური ველის ენერგიის სიმკვრივე მაგნიტური ინდუქციის კვადრატის პროპორციულია.

ლიტერატურა

1. ჟილკო ვ.ვ. ფიზიკა: პროკ. შემწეობა მე-10 კლასში. ზოგადი განათლება სკოლა რუსულიდან ენა. ტრენინგი / V.V. ჟილკო, ა.ვ. ლავრინენკო, ლ.გ. მარკოვიჩი. - მნ.: ნარ. ასვეტა, 2001. - 319გვ.
2. მიაკიშევი, გ.ია. ფიზიკა: ელექტროდინამიკა. 10-11 უჯრედი. : სწავლობს. ფიზიკის სიღრმისეული შესწავლისთვის / გ.ია. მიაკიშევი, ა.3. სინიაკოვი, ვ.ა. სლობოდკოვი. – M.: Bustard, 2005. – 476გვ.