Induktans: formelen. Måling av induktans. Induktans av kretsen

Hvem i skolen studerte ikke fysikk? For noen var det interessant og forståelig, og noen pored over lærebøker, og prøvde å lære komplekse begreper av hjertet. Men hver av oss har husket at verden er basert på fysisk kunnskap. I dag skal vi snakke om slike begreper som gjeldende induktans, loopinduktans, og finne ut hva slags kondensatorer er og hva en solenoid er.

Elektrisk krets og induktans

Induktans tjener til å karakterisere magnetiskegenskaper av den elektriske kretsen. Det er definert som proporsjonalitetskoeffisienten mellom strømstrømmen og den magnetiske fluxen i en lukket sløyfe. Strømmen er opprettet av denne strømmen gjennom konturoverflaten. En annen definisjon er at induktansen er en parameter for den elektriske kretsen og bestemmer EMF for selvinduksjon. Begrepet brukes til å indikere elementet i kjeden, og det er nødvendig å karakterisere effekten av selvinduksjon, som ble oppdaget av D. Henry og M. Faraday uavhengig av hverandre. Induktans er knyttet til formen, størrelsen på konturen og verdien av miljøets magnetiske permeabilitet. I SI måleenheten måles denne verdien i henry og betegnes som L.

Selvinduktans og induktansmåling

Induktivitet er en mengde som er lik forholdet mellom den magnetiske fluxen som går gjennom alle svingene i kretsen til gjeldende styrke:

L = N × F: I.

Induktansen til kretsen er avhengig avform, kontur og størrelse av de magnetiske egenskapene til det medium i hvilket det er plassert. Dersom det lukkede elektriske strømmen flyter, er det et skiftende magnetfelt. Dette senere føre til fremveksten av EMF. De fødselen av den induserte strømmen i den lukkede sløyfe blir kalt "selvinduktans". Ifølge Lenz regel endrer ikke verdien av strømmen i kretsen. Hvis induktansen er oppdaget, er det mulig å anvende en elektrisk krets, karakterisert ved en motstand som inngår i parallell og spolen med en jernkjerne. Konsekvent med dem tilkoblet og elektriske lamper. I dette tilfelle er motstanden i motstanden er lik dc spolen. Resultatet vil være lyse brennende lamper. Fenomenet selvinduksjon er en av de viktigste stedene i elektronikk og elektroteknikk.

Hvordan finne induktansen

Formelen, som er den enkleste for å finne verdien, er som følger:

L = F: Jeg,

hvor F er magnetisk flux, og jeg er strømmen i kretsen.

Gjennom induktansen kan man uttrykke EMF for selvinduksjon:

Ei = -L x dI: dt.

Fra formel konklusjon er den numeriske likhet induksjonselektromotorisk kraft som forekommer i sløyfen når strømmen slås på ett måleapparat for ett sekund.

Variabel induktans gjør det mulig å finne energien i magnetfeltet:

W = L I²: 2.

"Trådspole"

Induktoren er ensårisolert kobbertråd på en solid base. Når det gjelder isolasjon, er materialvalget bredt - dette er lakk, trådisolasjon og stoff. Magneten av den magnetiske fluxen avhenger av sylinderområdet. Hvis strømmen i spolen økes, blir magnetfeltet større og omvendt.

Hvis du bruker elektrisk strøm til spolen, sådet vil ha en spenning motsatt spenningen til strømmen, men det forsvinner plutselig. Denne typen stress kalles den elektromotoriske kraften til selvinduksjon. Når spenningen påføres spolen, endrer strømmen verdien fra 0 til et bestemt tall. Spenningen i dette øyeblikk endres også, ifølge Ohms lov:

I = U: R,

hvor jeg karakteriserer den nåværende styrken, U - viser spenningen, R-spolen motstand.

En annen spesiell egenskap ved spolen erFølgende faktum: Hvis "kretsstrømskilde" krets åpnes, vil EMF bli lagt til spenningen. Strømmen vil også vokse i begynnelsen, og da vil den avta. Dette innebærer den første kommutasjonsloven, som sier at strømmen i induktoren ikke endres øyeblikkelig.

Spolen kan deles inn i to typer:

Med en magnetisk spiss. I hjertet av materialets rolle er ferritter og jern. Kjernene tjener til å øke induktansen.
Med ikke-magnetisk. Brukes i tilfeller der induktansen ikke er over fem milligram.

Enheter varierer i utseende, ogintern struktur. Avhengig av slike parametere, er induktansen til spolen funnet. Formelen i hvert tilfelle er forskjellig. For eksempel, for en enkeltlagsspole, vil induktansen være:

L = 10 μ0¸N²R²: 9R + 10l.

Og her allerede for flere lag en annen formel:

L = μ0N²R² :2¸ (6R + 9l + 10w).

Hovedkonklusjonene knyttet til spolenes arbeid:

På sylindrisk ferritt oppstår den største induktansen i midten.
For å oppnå maksimal induktans, er det nødvendig å spole spolen på spolen.
Induktans er mindre, jo mindre antall svinger.
I toroidalkjernen spiller avstanden mellom svingene ikke rollen som en spole.
Verdien av induktansen avhenger av "svingene i torget".
Hvis induktorene er koblet i serie, er deres totale verdi lik summen av induktansene.
Ved parallellkobling, bør man sørge for at spolene er adskilt på brettet. Ellers vil deres avlesninger være feil på grunn av gjensidig påvirkning av magnetfelter.

solenoid

Dette begrepet forstås å være sylindriskVinding fra en ledning som kan vikles i ett eller flere lag. Sylinderens lengde er mye større enn diameteren. På grunn av denne funksjonen, når en strøm blir påført til magnetrommet, produseres et magnetfelt. Forandringshastigheten for den magnetiske fluxen er proporsjonal med endringen i strømmen. Induktansen til solenoiden i dette tilfellet beregnes som følger:

df: dt = L dl: dt.

En annen type spole kalles en elektromekanisk aktuator med en uttrekkbar kjerne. I dette tilfellet leveres solenoiden med et eksternt ferromagnetisk magnetisk oke.

I dag kan enheten kombinere hydraulikk og elektronikk. På denne bakgrunn er det opprettet fire modeller:

Den første er i stand til å kontrollere linjetrykket.
Den andre modellen er forskjellig fra den andre ved tvungen kontroll av koblingslåsen i momentomformere.
Den tredje modellen inneholder i sammensetningen de trykkregulatorene som er ansvarlige for arbeidet med å bytte hastighet.
Den fjerde er hydraulisk styrt eller ventiler.

Nødvendige formler for beregninger

For å finne solenoidinduktansen gjelder formelen som følger:

L = μ0n²V,

hvor μ0 indikerer vakuumets magnetiske permeabilitet, n er antall svinger, og V er volumet av solenoiden.

Det er også mulig å beregne induktansen til en solenoid ved hjelp av en annen formel:

L = μ0N²S: l,

hvor S er tverrsnittsarealet, og l er lengden på solenoiden.

For å finne induktansen til en magnetventil, gjelder formelen hvilken som helst løsning som passer til dette problemet.

Arbeid med direkte og vekselstrøm

Det magnetiske feltet som blir generert inne i spolen, er rettet langs aksen og er lik:

B = μn,

hvor μ0 er magnetisk permeabilitet av vakuumet, n er antall svinger, og jeg er nåverdien.

Når strøm flyter gjennom solenoiden til spole lagrer energi som er lik den nødvendige arbeidet for å etablere strøm. For å beregne den induktans i dette tilfelle er fremgangsmåten anvendt som følger:

E = LI²:2,

hvor L viser verdien av induktansen, og E - lagringsenergien.

EMF for selvinduksjon oppstår når strømmen i solenoiden endres.

Ved AC-operasjon,vekslende magnetfelt. Tiltrengningskraften kan variere, eller den kan forbli uendret. Det første tilfellet oppstår når en solenoid brukes som en elektromagnet. Og den andre, når ankeret er laget av mykt magnetisk materiale. AC-solenoiden har en kompleks motstand, som inkluderer viklingsmotstanden og dens induktans.

Den vanligste bruken av solenoiderDen første typen (likestrøm) er i rollen som en progressiv kraftstasjon. Styrken er avhengig av kjernens og kroppens struktur. Eksempler på bruk er saksarbeid ved kutting av kasser i kasseapparater, ventiler i motorer og hydrauliske systemer, låser av låser. Solenoider av den andre type benyttes som induktorer for induksjonsoppvarming i digelovner.

Oscillatoriske konturer

Den enkleste resonanskretsen eren serie oscillatorisk krets bestående av de medfølgende induktorer og en kondensator gjennom hvilken en vekselstrøm strømmer. For å bestemme spoleinduktansen brukes formelen som følger:

XL = W x L,

hvor XL indikerer reaksjonen av spolen, og W er den sirkulære frekvensen.

Hvis kondensatorens reaktans er brukt, ser formelen slik ut:

Xc = 1: B x C.

Viktige egenskaper til oscillerende kretser resonansfrekvensen, bølgeimpedansen og kvalitetsfaktoren til kretsen. Den første karakteriserer frekvensen der sløyfebestandigheten er av aktiv natur. Den andre viser hvordan reaktans ved resonansfrekvensen mellom slike verdier som kapasitansen og induktansen av den oscillerende krets. Den tredje karakteristiske bestemmer amplituden og bredden av amplitude-frekvenskarakteristikken (frekvensrespons) av resonans og viser dimensjonene lagret energi i kretsen i forhold til de energitap pr oscillasjonsperiode. I teknikken estimeres frekvensegenskapene til kretsene ved bruk av frekvensrespons. I dette tilfellet betraktes kretsen som et fire-terminal nettverk. Ved plotting av grafer brukes verdien av transmisjonskoeffisienten til spenningen (K). Denne verdien viser forholdet mellom utgangsspenningen og inngangsspenningen. For kretser som ikke inneholder energikilder og forskjellige forsterkende elementer, er verdien av koeffisienten ikke mer enn enhet. Det har en tendens til null når ved andre frekvenser enn resonans er motstanden til kretsen høy. Hvis motstandsverdien er minimal, er koeffisienten nær enhet.

Med en parallell oscillatorisk krets,To reaktive elementer med forskjellig reaktivitet. Bruken av denne typen kontur innebærer kunnskap om at når parallell inkludering av elementer er det nødvendig å legge til bare deres ledningsevne, men ikke motstand. Ved resonansfrekvensen er den totale konduktansen til kretsen null, noe som indikerer en uendelig stor motstand mot vekselstrøm. For en krets hvor kapasitans (C), motstand (R) og induktans er parallelt innbefattet, er formelen som kombinerer dem og Q (Q):

Q = R√C: L.

Når en parallell sløyfe opererer i en periodeEnergiutvekslingen mellom kondensatoren og spolen skjer to ganger. I dette tilfellet vises en kretsstrøm som er mye større enn gjeldende verdi i den eksterne kretsen.

Kondensator drift

Enheten er en to-terminal litenkonduktivitet og med en variabel eller konstant kapasitansverdi. Når kondensatoren ikke er ladet, er motstanden nær null, ellers er den lik uendelig. Hvis den nåværende kilden er koblet fra dette elementet, blir den denne kilden til den er utladet. Bruken av en kondensator i elektronikk er rollen som filtre som fjerner støy. Denne enheten i strømforsyningsenheter på strømkretser brukes til å koble systemet til høye belastninger. Dette er basert på evnen til et element til å passere en alternativ komponent, men en ikke-konstant strøm. Jo høyere frekvensen av komponenten er, desto lavere er kondensatorens motstand. Som en følge av dette, gjennom kondensatoren blir alle forstyrrelser som går over likespenningen stilket.

Motstanden av elementet avhenger av kapasiteten. Når det gjelder dette, vil det være mer riktig å sette kondensatorer med forskjellige volumer for å få tak i ulike typer forstyrrelser. På grunn av apparatets evne til kun å overføre likestrøm i ladetiden, blir den brukt som et tidkrevende element i generatorer eller som en formende kobling til en puls.

Kondensatorer kommer i mange typer. Generelt er klassifiseringen basert på typen av dielektrisk, da denne parameteren bestemmer stabiliteten til kapasitansen, isolasjonsmotstanden og så videre. Systematiseringen av denne verdien er som følger:

Kondensatorer med gassformig dielektrisk.
Vakuum.
Med flytende dielektrisk.
Med et fast uorganisk dielektrisk.
Med en solid organisk dielektrisk.
Fast tilstand.
Elektrolytisk.

Det er en klassifisering av kondensatorer i henhold til(beskyttet og ubeskyttet, isolert og ikke isolert, forseglet og forseglet), monteringsteknikk (for hengslet, trykt, overflate, med skrueterminaler, med klemmekontakter). Også, enhetene kan skiller seg ut ved evnen til å endre kapasitansen:

Konstante kondensatorer, det vil si hvis kapasitans alltid er konstant.
Trimmer. Deres kapasitet endres ikke ved bruk av utstyret, men det kan justeres en gang eller med jevne mellomrom.
Variabler. Disse er kondensatorer som tillater endring i kapasitans under driften av utstyret.

Induktans og kondensator

Strømbærende elementer av enheten er i stand tilskape sin egen induktans. Disse er slike strukturelle deler som murverk, koblingsbusser, nåværende ledninger, terminaler og sikringer. Du kan opprette ekstra kondensatorinduktans ved å feste busstangen. Driftsmodusen til den elektriske kretsen avhenger av induktansen, kapasitansen og aktiv motstanden. Formelen for beregning av induktansen, som vises når den nærmer resonansfrekvensen, er som følger:

Ce = C: (1 - 4Π²f²LC),

hvor Ce bestemmer kondensatorens effektive kapasitet, C indikerer den faktiske kapasitansen, f er frekvensen, L er induktansen.

Verdien av induktansen må alltid tas i betraktningnår du arbeider med strømkondensatorer. For puls kondensatorer er verdien av egeninductans viktigst. Deres utslipp faller på den induktive kretsen og har to typer - aperiodisk og oscillerende.

Induktansen i kondensatoren er iavhengig av skjemaet om tilkobling av elementer i den. For eksempel, med en parallellforbindelse av seksjoner og busser, er denne verdien lik summen av induktansene til hovedbussen og stiftpakken. For å finne en slik induktans er formelen som følger:

Lk = Lp + Lm + Lb,

hvor Lk viser induktans av enheten, Lp-pakken, Lm-hovedbussen og Lb-induktansen til terminaler.

Hvis, med parallell tilkobling, endres bussstrømmen langs sin lengde, blir tilsvarende induktans definert som følger:

Lk = Lc: n + μ0 lxd: (3b) + Lb,

hvor jeg er lengden på dekkene, b er dens bredde, og d er avstanden mellom dekkene.

For å redusere induktansen til enheten,Det er nødvendig å plassere strømførende deler av kondensatoren slik at deres magnetfelt kompenseres. Med andre ord, de nåværende bærende deler med samme gjeldende bevegelse må fjernes fra hverandre så langt som mulig og sammen med den motsatte retning. Når kombinere strømkollektorer med en reduksjon i tykkelsen til dielektriske, kan seksjonens induktans reduseres. Dette kan oppnås selv ved å dele en seksjon med stort volum i flere med mindre kapasitet.

</ p>

evaluering: