De induktans Det är egenskapen hos elektriska kretsar med vilka en elektromotorisk kraft produceras på grund av genomströmning av elektrisk ström och variationen i det associerade magnetfältet. Denna elektromotoriska kraft kan generera två väl differentierade fenomen..
Den första är en korrekt induktans i spolen, och den andra motsvarar en ömsesidig induktans, om det är två eller flera spolar kopplade till varandra. Detta fenomen är baserat på Faradays lag, även känd som lagen om elektromagnetisk induktion, vilket indikerar att det är möjligt att generera ett elektriskt fält från ett variabelt magnetfält..
År 1886 gav den engelska fysikern, matematikern, elingenjören och radiooperatören Oliver Heaviside de första indikationerna om självinduktion. Senare gav den amerikanska fysikern Joseph Henry också viktiga bidrag till elektromagnetisk induktion; därför bär induktansmätarenheten sitt namn.
På samma sätt postulerade den tyska fysikern Heinrich Lenz Lenzs lag, som anger riktningen för den inducerade elektromotoriska kraften. Enligt Lenz går denna kraft som induceras av skillnaden i spänning som appliceras på en ledare i motsatt riktning mot den ström som strömmar genom den..
Induktans är en del av kretsens impedans; det vill säga dess existens innebär ett visst motstånd mot strömflödet.
Artikelindex
Induktans representeras vanligtvis av bokstaven "L", för att hedra fysikern Heinrich Lenzs bidrag om ämnet.
Den matematiska modelleringen av det fysiska fenomenet involverar elektriska variabler såsom magnetflödet, potentialskillnaden och den elektriska strömmen i studiekretsen..
Matematiskt definieras formeln för magnetisk induktans som kvoten mellan det magnetiska flödet i elementet (krets, elektrisk spole, slinga etc.) och den elektriska strömmen som cirkulerar genom elementet.
I denna formel:
L: induktans [H].
Φ: magnetiskt flöde [Wb].
I: intensitet av elektrisk ström [A].
N: antal lindningsspolar [utan enhet].
Det magnetiska flödet som nämns i denna formel är det flöde som produceras enbart på grund av cirkulationen av elektrisk ström.
För att detta uttryck ska vara giltigt bör andra elektromagnetiska flöden som genereras av externa faktorer som magneter eller elektromagnetiska vågor utanför studiekretsen inte övervägas..
Induktansens värde är omvänt proportionellt med strömens intensitet. Detta betyder att ju högre induktans, desto lägre är strömflödet genom kretsen och vice versa..
För sin del är induktansens storlek direkt proportionell mot antalet varv (eller varv) som utgör spolen. Ju fler spiraler induktorn har, desto större är induktansens värde.
Den här egenskapen varierar också beroende på de fysikaliska egenskaperna hos den ledande tråd som utgör spolen, liksom längden på spolen..
Magnetiskt flöde relaterat till en spole eller ledare är en svår variabel att mäta. Det är emellertid möjligt att erhålla den elektriska potentialdifferensen som orsakas av variationerna i nämnda flöde..
Denna sista variabel är inget annat än den elektriska spänningen, som är en mätbar variabel genom konventionella instrument som en voltmeter eller en multimeter. Således är det matematiska uttrycket som definierar spänningen vid induktanspolen följande:
I detta uttryck:
VL: potentialskillnad över induktorn [V].
L: induktans [H].
∆I: strömdifferential [I].
∆t: tidsdifferential [s].
Om det är en enda spole, så är VL är den självinducerade spänningen hos induktorn. Polariteten hos denna spänning beror på om strömens storlek ökar (positivt tecken) eller minskar (negativt tecken) när den cirkulerar från en pol till en annan..
Slutligen, när man löser induktansen för det tidigare matematiska uttrycket, erhålls följande:
Induktansens storlek kan erhållas genom att dividera värdet på den självinducerade spänningen med strömdifferentialen i förhållande till tiden.
Tillverkningsmaterialen och induktans geometri spelar en grundläggande roll i induktansens värde. Det vill säga förutom strömens intensitet finns det andra faktorer som påverkar den.
Formeln som beskriver induktansvärdet som en funktion av systemets fysiska egenskaper är följande:
I denna formel:
L: induktans [H].
N: antal varv på spolen [utan enhet].
µ: magnetisk permeabilitet för materialet [Wb / A · m].
S: kärnans tvärsnittsarea [mtvå].
l: flödeslinjernas längd [m].
Induktansens storlek är direkt proportionell mot kvadraten för antalet varv, spolens tvärsnittsarea och materialets magnetiska permeabilitet..
För sin del är magnetisk permeabilitet materialets egendom för att locka magnetfält och korsas av dem. Varje material har olika magnetisk permeabilitet.
I sin tur är induktansen omvänt proportionell mot spolens längd. Om induktorn är väldigt lång blir induktansvärdet mindre.
I det internationella systemet (SI) är induktansenheten henry, till ära för den amerikanska fysikern Joseph Henry.
Enligt formeln för att bestämma induktansen som en funktion av magnetflödet och strömens intensitet har vi:
Å andra sidan, om vi bestämmer de måttenheter som utgör henry baserat på induktansformeln som en funktion av den inducerade spänningen, har vi:
Det är värt att notera att när det gäller måttenheten är båda uttrycken helt likvärdiga. De vanligaste induktansstorlekarna uttrycks vanligtvis i millihenries (mH) och microhenries (μH).
Självinduktion är ett fenomen som uppstår när en elektrisk ström cirkulerar genom en spole och detta inducerar en inneboende elektromotorisk kraft i systemet.
Denna elektromotoriska kraft kallas spänning eller inducerad spänning och uppstår som ett resultat av närvaron av ett variabelt magnetiskt flöde.
Den elektromotoriska kraften är proportionell mot förändringshastigheten för strömmen som strömmar genom spolen. I sin tur inducerar denna nya spänningsdifferens cirkulationen av en ny elektrisk ström som går i motsatt riktning till kretsens primära ström..
Självinduktans sker som ett resultat av det inflytande som enheten utövar på sig själv på grund av närvaron av variabla magnetfält.
Mätenheten för självinduktans är också henry [H], och den representeras vanligtvis i litteraturen med bokstaven L.
Det är viktigt att skilja var varje fenomen förekommer: den magnetiska flödets tidsvariation sker på en öppen yta; dvs runt spolen av intresse.
Istället är den elektromotoriska kraften som induceras i systemet den potentiella skillnaden som finns i den slutna slingan som avgränsar den öppna ytan på kretsen..
I sin tur är det magnetiska flödet som passerar genom varje varv av en spole direkt proportionellt mot strömens intensitet som orsakar det..
Denna proportionalitetsfaktor mellan det magnetiska flödet och strömens intensitet är det som kallas självinduktionskoefficienten, eller vad som är detsamma, kretsens självinduktans..
Med tanke på proportionaliteten mellan båda faktorerna, om strömens intensitet varierar som en funktion av tiden, kommer magnetflödet att ha ett liknande beteende.
Således presenterar kretsen en förändring i sina egna strömvariationer, och denna variation kommer att bli större och större eftersom strömens intensitet varierar avsevärt..
Självinduktans kan förstås som ett slags elektromagnetisk tröghet, och dess värde beror på systemets geometri, förutsatt att proportionaliteten mellan det magnetiska flödet och strömens intensitet uppfylls..
Ömsesidig induktans kommer från induktion av en elektromotorisk kraft i en spole (spole nr 2) på grund av cirkulationen av en elektrisk ström i en närliggande spole (spole nr 1).
Därför definieras ömsesidig induktans som förhållandefaktorn mellan den elektromotoriska kraft som genereras i spole nr 2 och strömvariationen i spole nr 1.
Måttenheten för ömsesidig induktans är henry [H] och den representeras i litteraturen med bokstaven M. Således är ömsesidig induktans den som uppstår mellan två spolar kopplade till varandra, eftersom strömmen genom en spole producerar en spänning över terminalerna på den andra.
Fenomenet med induktion av en elektromotorisk kraft i den kopplade spolen bygger på Faradays lag.
Enligt denna lag är den inducerade spänningen i ett system proportionell mot förändringshastigheten för det magnetiska flödet i tiden.
För sin del ges polariteten hos den inducerade elektromotoriska kraften av Lenzs lag, enligt vilken denna elektromotoriska kraft kommer att motsätta sig cirkulationen av strömmen som producerar den..
Den elektromotoriska kraften som induceras i spole nr 2 ges av följande matematiska uttryck:
I detta uttryck:
EMF: elektromotorisk kraft [V].
M12: ömsesidig induktans mellan spole nr 1 och spole nr 2 [H].
∆Jag1: strömvariation i spole nr 1 [A].
∆t: tidsvariation [s].
Följaktligen, när man löser den ömsesidiga induktansen av det tidigare matematiska uttrycket, blir följande resultat:
Den vanligaste tillämpningen av ömsesidig induktans är transformatorn.
För sin del är det också möjligt att härleda den ömsesidiga induktansen genom att erhålla kvoten mellan det magnetiska flödet mellan båda spolarna och intensiteten hos strömmen som cirkulerar genom primärspolen..
I detta uttryck:
M12: ömsesidig induktans mellan spole nr 1 och spole nr 2 [H].
Φ12: magnetiskt flöde mellan spolar nr 1 och nr 2 [Wb].
Jag1: intensitet av elektrisk ström genom spole nr 1 [A].
Vid utvärdering av magnetflödena för varje spole är var och en av dessa proportionell mot den ömsesidiga induktansen och strömmen för spolen. Därefter ges det magnetiska flödet associerat med spolen nr 1 genom följande ekvation:
På liknande sätt kommer det magnetiska flödet som är inneboende i den andra spolen att erhållas från följande formel:
Värdet av den ömsesidiga induktansen kommer också att bero på geometrin hos de kopplade spolarna på grund av det proportionella förhållandet till magnetfältet som passerar genom tvärsektionerna av de tillhörande elementen..
Om kopplingens geometri förblir konstant kommer den ömsesidiga induktansen att förbli oförändrad. Följaktligen kommer variationen av det elektromagnetiska flödet endast att bero på strömens intensitet.
Enligt principen om mediernas ömsesidighet med konstanta fysikaliska egenskaper är de ömsesidiga induktanserna identiska med varandra, som beskrivs i följande ekvation:
Induktansen hos spole nr 1 i förhållande till spole nr 2 är lika med induktansen hos spole nr 2 i förhållande till spole nr 1.
Magnetisk induktion är den grundläggande verkningsprincipen för elektriska transformatorer, som möjliggör höjning och sänkning av spänningsnivåer vid konstant effekt.
Strömcirkulationen genom transformatorns primärlindning inducerar en elektromotorisk kraft i sekundärlindningen vilket i sin tur resulterar i cirkulation av en elektrisk ström.
Anordningens omvandlingsförhållande ges av antalet varv för varje lindning, med vilken det är möjligt att bestämma transformatorns sekundära spänning.
Produkten av spänning och elektrisk ström (dvs effekt) förblir konstant, förutom vissa tekniska förluster på grund av processens inneboende ineffektivitet.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.