الجوهر المادي لظاهرة الاستقراء الذاتي. ثالثا

لقد درسنا بالفعل أن مجالًا مغناطيسيًا ينشأ بالقرب من موصل يحمل تيارًا. ودرس أيضًا أن المجال المغناطيسي المتغير يولد تيارًا (ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي). ضع في اعتبارك دائرة كهربائية. عندما تتغير قوة التيار في هذه الدائرة ، سيحدث تغيير في المجال المغناطيسي ، ونتيجة لذلك سيظهر جهد إضافي في نفس الدائرة. التعريفي الحالي. تسمى هذه الظاهرة الاستقراء الذاتي، ويسمى التيار الناتج تيار الحث الذاتي.

ظاهرة الاستقراء الذاتي- هذا هو الحدوث في دائرة موصلة لـ EMF تم إنشاؤه بسبب تغيير في القوة الحالية في الدائرة نفسها.

محاثة الحلقةيعتمد على شكله وحجمه وعلى الخصائص المغناطيسية للبيئة ولا يعتمد على القوة الحالية في الدائرة.

يتم تحديد EMF للحث الذاتي بالصيغة:

ظاهرة الحث الذاتي تشبه ظاهرة القصور الذاتي. كما هو الحال في الميكانيكا ، من المستحيل إيقاف جسم متحرك على الفور ، لذلك لا يمكن للتيار أن يكتسب على الفور قيمة معينة بسبب ظاهرة الحث الذاتي. إذا تم توصيل ملف في سلسلة مع المصباح الثاني في دائرة تتكون من مصباحين متطابقين متصلين بالتوازي مع المصدر الحالي ، فعند إغلاق الدائرة ، يضيء المصباح الأول على الفور تقريبًا ، والثاني بتأخير ملحوظ.

عندما يتم فتح الدائرة ، تنخفض القوة الحالية بسرعة ، ويمنع الحث الذاتي الناتج من EMF التدفق المغناطيسي من التناقص. في هذه الحالة ، يتم توجيه التيار المستحث بنفس طريقة توجيه التيار الأصلي. يمكن أن يكون emf المستحث ذاتيًا أكبر بعدة مرات من emf الخارجي. لذلك ، غالبًا ما تحترق المصابيح الكهربائية عند إطفاء الضوء.

كونه ، كما كان ، حالة خاصة منه).

دائمًا ما يتضح أن اتجاه EMF للحث الذاتي هو أنه عندما يزداد التيار في الدائرة ، تمنع EMF للحث الذاتي هذه الزيادة (الموجهة ضد التيار) ، وعندما ينخفض التيار ، ينخفض (co. -توجيه مع التيار). بهذه الخاصية ، فإن المجالات الكهرومغناطيسية للحث الذاتي تشبه قوة القصور الذاتي.

تتناسب قيمة EMF للحث الذاتي مع معدل تغير التيار:

يسمى عامل التناسب معامل الاستقراء الذاتيأو الحثدائرة (ملف).

الحث الذاتي والتيار الجيبي

في حالة الاعتماد الجيبي للتيار المتدفق عبر الملف في الوقت المناسب ، فإن EMF للحث الذاتي في الملف يتخلف عن التيار في الطور بمقدار (أي بمقدار 90 درجة) ، وسعة هذا المجال الكهرومغناطيسي تتناسب مع السعة الحالية والتردد والحث (). بعد كل شيء ، فإن معدل تغير الدالة هو مشتقها الأول ، و.

لحساب الدوائر المعقدة إلى حد ما والتي تحتوي على عناصر استقرائية ، أي المنعطفات ، والملفات ، وما إلى ذلك ، الأجهزة التي يتم فيها ملاحظة الاستقراء الذاتي ، (خاصة ، الخطية تمامًا ، أي التي لا تحتوي على عناصر غير خطية) في حالة التيارات الجيبية و الفولتية ، يتم استخدام طريقة الممانعات المعقدة ، أو في الحالات الأبسط ، تكون نسخة أقل قوة ولكن أكثر بصرية منه هي طريقة الرسوم البيانية المتجهة.

لاحظ أن كل ما تم وصفه ينطبق ليس فقط بشكل مباشر على التيارات والجهود الجيبية ، ولكن أيضًا عمليًا على التيارات والجهد التعسفي ، حيث يمكن دائمًا توسيع الأخير إلى سلسلة أو تكامل فورييه وبالتالي اختزاله إلى التيارات الجيبية.

في اتصال مباشر إلى حد ما بهذا ، يمكننا أن نذكر استخدام ظاهرة الحث الذاتي (وبالتالي ، المحاثات) في مجموعة متنوعة من الدوائر التذبذبية والمرشحات وخطوط التأخير ودوائر أخرى مختلفة في الإلكترونيات والهندسة الكهربائية.

الحث الذاتي والاندفاع الحالي

بسبب ظاهرة الحث الذاتي في دائرة كهربائية بمصدر EMF ، عندما تكون الدائرة مغلقة ، لا يتم إنشاء التيار على الفور ، ولكن بعد مرور بعض الوقت. تحدث عمليات مماثلة أيضًا عند فتح الدائرة ، بينما (مع فتحة حادة) يمكن أن تتجاوز قيمة emf الحث الذاتي في هذه اللحظة بشكل كبير مصدر emf.

غالبًا في الحياة العادية يتم استخدامه في ملفات اشتعال السيارة. جهد الإشعال النموذجي بجهد بطارية 12 فولت هو 7-25 كيلو فولت. ومع ذلك ، فإن الزيادة في EMF في دائرة الإخراج فوق EMF للبطارية هنا لا يرجع فقط إلى الانقطاع الحاد للتيار ، ولكن أيضًا إلى نسبة التحويل ، نظرًا لأنه في أغلب الأحيان لا يتم استخدام ملف محث بسيط ، ولكن ملف المحول ، الذي يكون للملف الثانوي ، كقاعدة عامة ، عدة مرات عدد مرات الدوران (أي ، في معظم الحالات ، تكون الدائرة أكثر تعقيدًا إلى حد ما من تلك التي يمكن تفسيرها بالكامل من خلال الحث الذاتي ؛ ومع ذلك ، فإن فيزياءها يتزامن التشغيل في هذا الإصدار جزئيًا مع فيزياء الدائرة بملف بسيط).

تُستخدم هذه الظاهرة أيضًا لإشعال مصابيح الفلورسنت في دائرة تقليدية قياسية (نحن هنا نتحدث عن دائرة ذات محث بسيط - خنق).

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار دائمًا عند فتح جهات الاتصال ، إذا كان التيار يتدفق عبر الحمل باستخدام محاثة ملحوظة: يمكن أن تؤدي القفزة الناتجة في EMF إلى انهيار فجوة الاتصال البيني و / أو تأثيرات أخرى غير مرغوب فيها ، لقمع والتي في هذه الحالة ، كقاعدة عامة ، من الضروري اتخاذ مجموعة متنوعة من التدابير الخاصة.

ملحوظات

الروابط

حول الاستقراء الذاتي والاستقراء المتبادل من "مدرسة كهربائي"

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

شاهد ما هو "الاستقراء الذاتي" في القواميس الأخرى:

الاستقراء الذاتي ... قاموس التدقيق الإملائي

حدوث emf من الحث في دائرة موصلة عندما تتغير شدة التيار فيها ؛ حالات خاصة من الحث الكهرومغناطيسي. عندما يتغير التيار في الدائرة ، يتغير التدفق المغناطيسي. الاستقراء من خلال السطح الذي يحده هذا الكفاف ، مما يؤدي إلى ... موسوعة فيزيائية

إثارة القوة الدافعة الكهربائية للحث (emf) في دائرة كهربائية عندما يتغير التيار الكهربائي في هذه الدائرة ؛ حالة خاصة من الحث الكهرومغناطيسي. تتناسب القوة الدافعة الكهربائية للحث الذاتي بشكل مباشر مع معدل تغير التيار ؛ ... ... قاموس موسوعي كبير

الحث الذاتي ، الاستقراء الذاتي ، الزوجات. (بدني). 1. وحدات فقط ظاهرة أنه عندما يتغير التيار في الموصل ، تظهر فيه قوة دافعة كهربائية تمنع هذا التغيير. ملف الحث الذاتي. 2. جهاز يحتوي على ... ... القاموس التوضيحي لأوشاكوف

- (الحث الذاتي) 1. جهاز ذو مقاومة استقرائية. 2. تتمثل الظاهرة في حقيقة أنه عندما يتغير تيار كهربائي في الحجم والاتجاه في الموصل ، تنشأ فيه قوة دافعة كهربائية تمنع هذا ... ... قاموس بحري

توجيه القوة الدافعة الكهربائية في الأسلاك ، وكذلك في اللفات الكهربائية. الآلات والمحولات والأجهزة والأدوات عند تغيير حجم أو اتجاه التيار الكهربائي المتدفق من خلالها. تيار. التيار المتدفق عبر الأسلاك والملفات يخلق حولهم ... ... القاموس الفني للسكك الحديدية

الاستقراء الذاتي- الحث الكهرومغناطيسي الناجم عن تغيير في التدفق المغناطيسي المتشابك مع الدائرة ، بسبب التيار الكهربائي في هذه الدائرة ... المصدر: ELEKTROTEHNIKA. شروط وتعريفات المفاهيم الأساسية. GOST R 52002 2003 (تمت الموافقة عليه ... ... المصطلحات الرسمية

موجود ، عدد المرادفات: 1 إثارة القوة الدافعة الكهربائية (1) قاموس مرادف ASIS. في. تريشين. 2013 ... قاموس مرادف

الاستقراء الذاتي- الحث الكهرومغناطيسي ، الناجم عن تغيير في التدفق المغناطيسي المتشابك مع الدائرة ، بسبب التيار الكهربائي في هذه الدائرة. [GOST R 52002 2003] EN الحث الكهرومغناطيسي الذاتي في أنبوب التيار بسبب الاختلافات ... ... دليل المترجم الفني

الحث الذاتي- حالة خاصة من الحث الكهرومغناطيسي (انظر (2)) ، تتكون من حدوث (مستحث) EMF في دائرة وبسبب التغيرات في وقت المجال المغناطيسي الناتج عن تيار متغير يتدفق في نفس الدائرة. .. ... موسوعة البوليتكنيك الكبرى

كتب

الحث ، الحث المتبادل ، الحث الذاتي - إنها بسيطة. نظرية المطلق ، جورفيتش هارولد ستانيسلافوفيتش ، كانفسكي صامويل نوموفيتش ، تسمى عملية تفاعل إلكترونات مجال كهرومغناطيسي متغير مع إلكترونات الموصلات الموجودة في هذا المجال الكهرومغناطيسي الحث الكهرومغناطيسي. نتيجة ل… التصنيف: الفيزياء السلسلة: طبيعة الشرق الأقصى الناشر: عند بوابة نيكيتسكي، الصانع:

مصطلح الحث في الهندسة الكهربائية يعني حدوث التيار في دائرة كهربائية مغلقة إذا كانت في حالة متغيرة ، وقد اكتشفه مايكل فاراداي منذ مائتي عام فقط. قبل ذلك بكثير ، كان من الممكن أن يقوم بذلك أندريه أمبير ، الذي أجرى تجارب مماثلة. أدخل قضيبًا معدنيًا في الملف ، ثم ، لسوء الحظ ، ذهب إلى غرفة أخرى لينظر إلى إبرة الجلفانومتر - وفجأة ستتحرك. وكان السهم يؤدي وظيفته بانتظام - فقد انحرف ، ولكن بينما كان أمبير يتجول في الغرف - عاد إلى الصفر. هكذا انتظرت ظاهرة الحث الذاتي عشر سنوات أخرى ، حتى تواجد الملف والجهاز والباحث في نفس الوقت في المكان المناسب.

كانت النقطة الرئيسية في هذه التجربة أن الحث emf يحدث فقط عندما يتغير المجال المغناطيسي الذي يمر عبر الدائرة المغلقة. ولكن يمكنك تغييره كما تريد - إما تغيير قيمة المجال المغناطيسي نفسه ، أو ببساطة نقل مصدر المجال بالنسبة إلى نفس الحلقة المغلقة. كان emf ، الذي ينشأ في هذه الحالة ، يسمى "emf للاستقراء المتبادل". لكن هذه كانت مجرد بداية الاكتشافات في مجال الاستقراء. والأكثر إثارة للدهشة هو ظاهرة الاستقراء الذاتي ، التي اكتشفها في نفس الوقت تقريبًا. في تجاربه ، وجد أن الملف لا يتسبب فقط في حدوث تيار في ملف آخر ، ولكن أيضًا عندما يتغير التيار في هذا الملف ، فإنه يتسبب في وجود EMF إضافي فيه. لذلك كان يطلق عليه EMF للحث الذاتي. الاهتمام الكبير هو اتجاه التيار. اتضح أنه في حالة EMF للتحريض الذاتي ، يتم توجيه تياره ضد "الأصل" - التيار الناتج عن EMF الرئيسي.

هل يمكن ملاحظة ظاهرة الاستقراء الذاتي؟ كما يقولون ، لا شيء أسهل. سنقوم بتجميع الأولين - مغو متصل بالسلسلة ومصباح كهربائي ، والثاني - فقط مصباح كهربائي. قم بتوصيلها بالبطارية من خلال مفتاح مشترك. عند تشغيله ، يمكنك أن ترى أن الضوء في الدائرة مع الملف يضيء "على مضض" ، والضوء الثاني ، الأسرع "للارتفاع" ، يضيء على الفور. ماذا يحدث؟ في كلتا الدائرتين ، بعد التبديل ، يبدأ التيار في التدفق ، ويتغير من الصفر إلى الحد الأقصى ، وهذا التغيير في التيار ينتظره ملف الحث فقط ، وهو ما يولد EMF للحث الذاتي. هناك EMF ودائرة مغلقة ، مما يعني أن هناك أيضًا تيارها ، ولكنه موجه عكس التيار الرئيسي للدائرة ، والذي سيصل في النهاية إلى القيمة القصوى التي تحددها معلمات الدائرة و توقف عن النمو ، وبما أنه لا يوجد تغيير في التيار ، فلا يوجد EMF للحث الذاتي. كل شيء بسيط. يتم ملاحظة صورة مماثلة ، ولكن مع "العكس تمامًا" ، عند إيقاف التيار. ووفقًا لـ "عادتها السيئة" في مقاومة أي تغيير في التيار ، فإن المجالات الكهرومغناطيسية الحثية الذاتية تحافظ على تدفقها في الدائرة بعد انقطاع التيار الكهربائي.

على الفور نشأ السؤال - ما هي ظاهرة الاستقراء الذاتي؟ لقد وجد أن المجالات الكهرومغناطيسية للحث الذاتي تتأثر بمعدل تغير التيار في الموصل ، ويمكننا أن نكتب:

من هذا يمكن ملاحظة أن EMF للحث الذاتي E يتناسب طرديًا مع معدل تغير التيار dI / dt ومعامل التناسب L ، المسمى الحث. لمساهمته في دراسة السؤال عن ماهية ظاهرة الاستقراء الذاتي ، كوفئ جورج هنري بحقيقة أن وحدة الحث ، هنري (H) ، تحمل اسمه. إن تحريض دائرة التدفق الحالي هو الذي يحدد ظاهرة الحث الذاتي. يمكن تخيل أن الحث هو نوع من "تخزين" الطاقة المغناطيسية. في حالة زيادة التيار في الدائرة ، يتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة مغناطيسية ، مما يؤخر نمو التيار ، وعندما ينخفض التيار ، تتحول الطاقة المغناطيسية للملف إلى طاقة كهربائية وتحافظ على التيار في الدائرة.

ربما ، كان على الجميع رؤية شرارة عند إيقاف تشغيل القابس من المقبس - وهذا هو البديل الأكثر شيوعًا لمظهر EMF للحث الذاتي في الحياة الواقعية. ولكن في الحياة اليومية ، يتم فتح تيارات بحد أقصى 10-20 أمبير ، ووقت الفتح حوالي 20 مللي ثانية. مع الحث بترتيب 1 H ، فإن EMF للحث الذاتي في هذه الحالة سيكون مساويًا لـ 500 V. يبدو أن السؤال عما تتكون منه ظاهرة الحث الذاتي ليس معقدًا للغاية. ولكن في الواقع ، يعد الحث الذاتي EMF مشكلة فنية كبيرة. خلاصة القول هي أنه عندما تنكسر الدائرة ، عندما تكون جهات الاتصال قد تشتت بالفعل ، فإن الحث الذاتي يحافظ على تدفق التيار ، وهذا يؤدي إلى نضوب جهات الاتصال ، لأن. في مجال التكنولوجيا ، يتم تبديل الدوائر ذات التيارات التي تصل إلى مئات وحتى آلاف الأمبيرات. نحن هنا نتحدث غالبًا عن EMF ذاتية الحث لعشرات الآلاف من الفولتات ، وهذا يتطلب حلاً إضافيًا للمشكلات الفنية المتعلقة بالجهد الزائد في الدوائر الكهربائية.

لكن ليس كل شيء قاتم للغاية. يحدث أن هذا EMF الضار مفيد جدًا ، على سبيل المثال ، في أنظمة الإشعال ICE. يتكون هذا النظام من مغو في شكل محول ذاتي ومروحية. يمر تيار من خلال الملف الأولي ، والذي يتم إيقافه بواسطة قاطع. نتيجة لدائرة مفتوحة ، يحدث EMF للحث الذاتي لمئات الفولتات (بينما تعطي البطارية 12 فولت فقط). علاوة على ذلك ، يتم تحويل هذا الجهد بالإضافة إلى ذلك ، ويتم توفير نبضة تزيد عن 10 كيلو فولت إلى شمعات الإشعال.

محاثة الحلقةيعتمد على شكله وحجمه وعلى الخصائص المغناطيسية للبيئة ولا يعتمد على القوة الحالية في الدائرة.

يتم تحديد EMF للحث الذاتي بالصيغة:

طاقة المجال المغناطيسي

طاقة المجال المغناطيسي للدائرة مع التيار.

موضوعات مبرمج الاستخدام: الحث الذاتي ، الحث ، طاقة المجال المغناطيسي.

الحث الذاتي هو حالة خاصة من الحث الكهرومغناطيسي. اتضح أن التيار الكهربائي في الدائرة ، والذي يتغير بمرور الوقت ، يعمل على نفسه بطريقة معينة.

الموقف 1افترض أن التيار في الدائرة يزداد. دع التيار يتدفق عكس اتجاه عقارب الساعة ؛ ثم يتم توجيه المجال المغناطيسي لهذا التيار لأعلى ويزيد (الشكل 1).

أرز. 1. يمنع مجال الدوامة الزيادة في التيار

وبالتالي ، فإن دارتنا في مجال مغناطيسي متناوب لتيارها الخاص. يزداد المجال المغناطيسي في هذه الحالة (مع التيار) وبالتالي يولد مجالًا كهربائيًا دواميًا ، يتم توجيه خطوطه في اتجاه عقارب الساعة وفقًا لقاعدة لينز.

كما ترى ، فإن المجال الكهربائي الدوامة موجه ضد التيار ، مما يمنع زيادته ؛ إنه نوع من "يبطئ" التيار. لذلك ، عندما يتم إغلاق أي دائرة ، لا يتم إنشاء التيار على الفور - يستغرق الأمر بعض الوقت للتغلب على التأثير المثبط للحقل الكهربائي الناشئ.

الموقف 2. لنفترض الآن أن التيار في الدائرة يتناقص. ينخفض أيضًا المجال المغناطيسي للتيار ويولد مجالًا كهربائيًا دواميًا موجهًا عكس اتجاه عقارب الساعة (الشكل 2).

أرز. 2. يدعم مجال Vortex التيار المتناقص

الآن يتم توجيه المجال الكهربائي الدوامة في نفس اتجاه التيار ؛ يحافظ على التيار ويمنعه من التناقص.

كما نعلم ، فإن عمل مجال كهربائي دوامة لتحريك شحنة موجبة واحدة حول الدائرة هو الحث EMF. لذلك ، يمكننا إعطاء مثل هذا التعريف.

ظاهرة الحث الذاتي هي أنه عندما تتغير القوة الحالية في الدائرة ، تنشأ قوة تحريض في نفس الدائرة.

مع زيادة القوة الحالية (في الحالة 1) ، يقوم المجال الكهربائي للدوامة بعمل سلبي ، مما يؤدي إلى إبطاء الشحنات الحرة. لذلك ، فإن الاستقراء emf في هذه الحالة هو سلبي.

عندما تنخفض شدة التيار (في الحالة 2) ، يقوم المجال الكهربائي الدوامي بعمل إيجابي ، "يدفع" الشحنات الحرة ويمنع التيار من التناقص. يكون الحث EMF في هذه الحالة إيجابيًا أيضًا (من السهل التحقق من أن علامة EMF الحثية ، المحددة بهذه الطريقة ، تتوافق مع قاعدة اختيار الإشارة الخاصة بالحث EMF المصاغ في ورقة الحث الكهرومغناطيسي).

الحث

نحن نعلم أن التدفق المغناطيسي الذي يخترق الدائرة يتناسب مع تحريض المجال المغناطيسي:. بالإضافة إلى ذلك ، تُظهر التجربة أن قيمة تحريض المجال المغناطيسي للدائرة مع التيار تتناسب مع قوة التيار:. لذلك ، فإن التدفق المغناطيسي عبر سطح الدائرة ، الناتج عن المجال المغناطيسي للتيار في هذه الدائرة بالذات ، يتناسب مع القوة الحالية:.

يتم الإشارة إلى عامل التناسب واستدعائه الحثمحيط شكل:

(1)

يعتمد الحث على الخصائص الهندسية للدائرة (الشكل والأبعاد) ، وكذلك على الخصائص المغناطيسية للوسط الذي توضع فيه الدائرة (هل تمسك القياس؟ تعتمد سعة المكثف على خصائصه الهندسية ، وكذلك على ثابت العزل للوسط بين ألواح المكثف). وحدة قياس المحاثة هي هنري(GN).

لنفترض أن شكل المحيط وأبعاده والخصائص المغناطيسية للوسط تظل ثابتة (على سبيل المثال ، دائرتنا عبارة عن ملف لا يتم إدخال نواة فيه) ؛ التغيير في التدفق المغناطيسي عبر الدائرة ناتج فقط عن تغيير في القوة الحالية. ثم يأخذ قانون فاراداي الشكل:

(2)

بسبب علامة الطرح (2) ، تبين أن الحث EMF سلبي مع زيادة التيار وإيجابي مع تناقص التيار ، وهو ما رأيناه أعلاه.

ضع في اعتبارك تجربتين توضحان ظاهرة الحث الذاتي عند إغلاق وفتح دائرة.

أرز. 3. الحث الذاتي عند إغلاق الدائرة

في التجربة الأولى ، تم توصيل مصباحين بالتوازي مع البطارية ، والثاني متصل بملف ذو محاثة كبيرة بدرجة كافية (الشكل 3).

المفتاح مفتوح في البداية.

عند إغلاق المفتاح ، يضيء الضوء 1 على الفور ، ويضيء 2 - تدريجيًا. الحقيقة هي أن EMF للتحريض يحدث في الملف ، مما يمنع الزيادة في التيار. لذلك ، فإن القيمة القصوى للتيار في المصباح الثاني يتم ضبطها فقط لبعض الوقت الملحوظ بعد وميض المصباح الأول.

يكون وقت التأخير هذا أكبر ، وكلما زاد تحريض الملف. التفسير بسيط: بعد كل شيء ، ستكون شدة المجال الكهربائي الدوامي الذي ينشأ في الملف أكبر ، وبالتالي سيتعين على البطارية القيام بالكثير من العمل للتغلب على مجال الدوامة الذي يبطئ الجسيمات المشحونة.

في التجربة الثانية ، تم توصيل ملف ومصباح كهربائي بالتوازي مع البطارية (الشكل 4). مقاومة الملف أقل بكثير من مقاومة المصباح.

أرز. 4. الحث الذاتي عند فتح الدائرة

المفتاح مغلق في البداية. المصباح لا يضيء - الجهد الكهربائي عليه قريب من الصفر بسبب المقاومة المنخفضة للملف. يمر كل التيار المتدفق في دائرة غير متفرعة تقريبًا عبر الملف.

عند فتح المفتاح ، يومض الضوء بشكل ساطع! لماذا ا؟ يبدأ التيار من خلال الملف في الانخفاض بشكل حاد ، وينشأ تحريض EMF كبير ، مما يدعم التيار المتناقص (بعد كل شيء ، فإن EMF الحثي ، كما يتضح من (2) ، يتناسب مع معدل التغيير الحالي).

بمعنى آخر ، عند فتح المفتاح ، يظهر مجال كهربائي دوامة كبير جدًا في الملف ، مما يسرع الشحنات الحرة. تحت تأثير حقل الدوامة هذا ، يمر نبضة تيار عبر المصباح الكهربائي ، ونرى وميضًا ساطعًا. مع الحث الكبير بما فيه الكفاية للملف ، يمكن أن يصبح EMF للحث أكبر بكثير من EMF للبطارية ، وسوف يحترق المصباح الكهربائي تمامًا.

قد لا يكون الأمر مؤسفًا على المصباح الكهربائي ، ولكن في الصناعة والطاقة ، فإن هذا التأثير يمثل مشكلة خطيرة. منذ فتح الدائرة ، يبدأ التيار في الانخفاض بسرعة كبيرة ، يمكن أن يتجاوز الحث EMF الذي يحدث في الدائرة بشكل كبير الفولتية المقدرة ويصل إلى قيم كبيرة بشكل خطير. لذلك ، في الوحدات التي تستهلك تيارًا عاليًا ، يتم توفير احتياطات خاصة للأجهزة (على سبيل المثال ، قواطع دارة الزيت في محطات الطاقة) التي تمنع الفتح الفوري للدائرة.

القياس الكهروميكانيكي

من السهل رؤية تشابه معين بين الحث في الديناميكا الكهربائية والكتلة في الميكانيكا.

1. لتسريع الجسم إلى سرعة معينة ، يستغرق الأمر بعض الوقت - من المستحيل تغيير سرعة الجسم على الفور. مع وجود قوة ثابتة مطبقة على الجسم ، هذه المرة ، كلما زادت كتلة الجسم.

يستغرق التيار في الملف بعض الوقت للوصول إلى قيمته القصوى ؛ لم يتم تأسيس التيار اللحظي. وقت التأسيس الحالي أكبر ، كلما زاد تحريض الملف.

2. إذا اصطدم الجسم بجدار ثابت ، فإن سرعة الجسم تتناقص بسرعة كبيرة. يتلقى الجدار الضربة ، ويكون تأثيره المدمر أقوى ، وكلما زادت كتلة الجسم.

عندما يتم فتح الدائرة مع الملف ، ينخفض التيار بسرعة كبيرة. تأخذ الدائرة "صدمة" على شكل مجال كهربائي دوامة يولده مجال مغناطيسي متناقص للتيار ، وهذه "الصدمة" هي الأقوى ، وكلما زاد تحريض الملف. يمكن أن يصل الحث emf إلى قيم عالية بحيث يؤدي انهيار فجوة الهواء إلى تعطيل الجهاز.

في الواقع هذه المقارنات الكهروميكانيكيةتمتد إلى حد بعيد ؛ فهي لا تتعلق فقط بالحث والكتلة ، ولكن أيضًا بالكميات الأخرى ، وتبين أنها مفيدة جدًا في الممارسة. سنتحدث أكثر عن هذا في النشرة الخاصة بالذبذبات الكهرومغناطيسية.

طاقة المجال المغناطيسي

استرجع التجربة الثانية باستخدام مصباح كهربائي لا يضيء عند إغلاق المفتاح ويومض بشكل ساطع عند فتح الدائرة. نلاحظ بشكل مباشر أنه بعد فتح المفتاح ، يتم إطلاق الطاقة في المصباح الكهربائي. لكن من أين تأتي هذه الطاقة؟

مأخوذ ، بالطبع ، من الملف - ليس في أي مكان آخر. ولكن ما نوع الطاقة المخزنة في الملف وكيف نحسب هذه الطاقة؟ لفهم هذا ، دعنا نواصل تشبيهنا الكهروميكانيكي بين الحث والكتلة.

لتسريع كتلة كتلة من السكون إلى السرعة ، يجب أن تقوم قوة خارجية بعمل. يكتسب الجسم الطاقة الحركية التي تساوي الشغل المبذول:.

من أجل أن يصل التيار في المحرِّض إلى قيمة بعد إغلاق الدائرة ، يجب أن يعمل المصدر الحالي للتغلب على المجال الكهربائي الدوامي الموجه ضد التيار. يذهب عمل المصدر لإنشاء تيار ويتحول إلى طاقة المجال المغناطيسي للتيار الناتج. يتم تخزين هذه الطاقة في الملف ؛ هذه هي الطاقة التي يتم إطلاقها بعد ذلك في المصباح الكهربائي بعد فتح المفتاح (في التجربة الثانية).

المحاثة بمثابة تناظرية للكتلة ؛ القوة الحالية هي التناظرية الواضحة للسرعة. لذلك ، من الطبيعي أن نفترض أنه بالنسبة لطاقة المجال المغناطيسي للملف ، يمكن أن تحدث صيغة مشابهة لتعبير الطاقة الحركية:

(3)

(خاصة وأن الجانب الأيمن من هذه الصيغة له أبعاد الطاقة - تحقق من ذلك!).

لقد تبين بالفعل أن الصيغة (3) صالحة. ليس من الضروري أن تكون قادرًا على اشتقاقه حتى الآن ، ولكن إذا كنت تعرف ما هو التكامل ، فلن يكون من الصعب عليك فهم المنطق التالي.

دع التيار من خلال الملف يكون مساويا. لنأخذ فترة قصيرة من الوقت. خلال هذه الفترة ، الزيادة في القوة الحالية تساوي ؛ تعتبر القيمة صغيرة جدًا لدرجة أنها أقل بكثير من.

بمرور الوقت ، تمر الشحنة عبر الدائرة. في هذه الحالة ، يقوم المجال الكهربائي الدوامي بعمل سلبي:

يقوم المصدر الحالي بنفس العمل الإيجابي للوحدة (تذكر ، نحن نهمل مقاومة الملف ، بحيث يتم تنفيذ كل عمل المصدر مقابل مجال الدوامة):

بدمج هذا من الصفر إلى ، نجد عمل المصدر ، والذي يتم إنفاقه على إنشاء التيار:

يتم تحويل هذا العمل إلى طاقة المجال المغناطيسي للتيار الناتج ، ونصل إلى الصيغة (3).