Apakah ungkapan yang menentukan emf aruhan diri. Fenomena induksi diri

Aruhan kendiri ialah aruhan EMF dalam konduktor apabila arus elektrik dalam konduktor ini berubah.

Apabila voltan dikenakan pada gegelung elektromagnet, arus tidak meningkat serta-merta. Ia meningkat secara beransur-ansur. Peningkatan arus dihalang oleh voltan yang bertentangan dengan voltan yang digunakan. Voltan ini ialah daya gerak elektrik (EMF) aruhan diri. Nilai EMF secara beransur-ansur berkurangan, dan arus dalam elektromagnet meningkat kepada nilai nominal.

Interaksi medan elektrik dan magnet adalah punca aruhan diri

Medan elektrik dan magnet saling berkaitan: arus elektrik atau medan elektrik yang berubah-ubah menghasilkan medan magnet.

Sebaliknya, medan magnet yang berubah-ubah menghasilkan medan elektrik.

Pertimbangkan proses dalam litar pengalir apabila arus elektrik berubah di dalamnya (contohnya, ia dihidupkan atau dimatikan).

• Emf teraruh dalam konduktor yang diletakkan dalam medan magnet yang berubah-ubah.

• Jika arus elektrik dalam konduktor berubah, medan magnet yang berubah timbul.

• Medan magnet yang berubah-ubah yang dicipta oleh arus dalam konduktor mendorong EMF aruhan diri dalam konduktor yang sama.

Tidak semua litar elektrik mempunyai kesan aruhan kendiri. Mentol pijar serta-merta berkelip apabila arus dikenakan, dan serta-merta padam apabila ia dimatikan, dan dalam elektromagnet, yang mana voltan malar digunakan dan dimatikan, proses dilanjutkan dalam masa. Mentol lampu dan elektromagnet mempunyai inersia yang berbeza.

Dalam mekanik, ukuran inersia ialah jisim: untuk menggerakkan objek besar, anda perlu menggunakan daya untuk beberapa waktu.

Dalam kejuruteraan elektrik, ukuran inersia ialah kuantiti yang dipanggil induktansi. Ia ditandakan dengan simbol L. Unit induktansi ialah Henry (H), serta unit terbitan: milliHenry (mH), mikroHenry (µH), dan sebagainya. Lebih besar induktansi litar, lebih lama dan lebih kuat transien diteruskan. Mentol lampu pijar mempunyai kearuhan yang sangat kecil, manakala elektromagnet mempunyai kearuhan yang besar.

Dalam kejuruteraan radio dan kejuruteraan elektrik, pencekik digunakan - bahagian yang mempunyai nilai kearuhan yang normal.

Rajah menunjukkan gambar rajah eksperimen yang menunjukkan fenomena aruhan kendiri.

Luka gegelung pada teras ferit mempunyai kearuhan yang ketara. Sumber kuasa ialah bateri dengan nilai nominal satu setengah volt. Semasa suis togol berada dalam keadaan hidup, lampu menyala malap, kerana voltan bateri tidak mencukupi untuknya. Selepas membuka suis togol, lampu berkelip terang dan kemudian padam.

Mengapa mentol lampu berkelip selepas kuasa dimatikan? Melaluinya, EMF aruhan diri yang teraruh dalam gegelung pada masa voltan dimatikan dinyahcas.

Tetapi mengapa lampu bukan sahaja kekal menyala, tetapi berkelip lebih terang daripada apabila suis togol dihidupkan? Emf aruhan sendiri melebihi voltan terkadar bateri. Mari kita pertimbangkan apa kesan ini bergantung.

Apakah EMF induksi diri bergantung kepada?

Emf aruhan sendiri yang berlaku dalam litar elektrik bergantung pada kearuhannya dan pada kadar perubahan arus dalam litar.

Kadar perubahan arus adalah penting. Sekiranya ia dimatikan serta-merta, iaitu, kadar perubahan sangat besar, maka EMF induksi diri adalah besar. Voltan teraruh dilepaskan melalui cawangan selari litar (dalam eksperimen mentol lampu, melalui mentol lampu).

Aruhan kendiri dan proses sementara dalam litar elektrik

Kearuhan dapur elektrik atau mentol lampu pijar adalah sangat kecil, dan arus dalam peralatan elektrik ini, apabila dihidupkan dan dimatikan, muncul atau hilang hampir serta-merta. Kearuhan motor elektrik adalah besar, dan ia "masuk ke mod" dalam beberapa minit.

Jika anda mematikan arus dalam elektromagnet besar dengan nilai aruhan yang besar, membenarkan kadar penurunan arus yang tinggi, maka percikan api berkelip di antara kenalan suis, dan dalam kes arus besar, arka voltan mungkin menyala. Ini adalah fenomena berbahaya, oleh itu, dalam litar dengan kearuhan yang tinggi, arus dikurangkan secara beransur-ansur menggunakan rheostat (elemen dengan rintangan elektrik berubah-ubah).

Gangguan bekalan elektrik yang selamat adalah masalah yang serius. Semua pemutus litar tertakluk kepada "beban kejutan" disebabkan oleh EMF aruhan kendiri apabila arus dimatikan, dan pemutus litar "percikan". Bagi setiap jenis suis, nilai arus maksimum yang boleh ditukar ditunjukkan. Jika arus melebihi nilai yang dibenarkan, arka elektrik mungkin tercetus dalam suis.

Dalam industri berbahaya, dalam lombong arang batu, kemudahan penyimpanan minyak, percikan suis mudah tidak boleh diterima. Suis kalis letupan digunakan di sini, dilindungi dengan pasti oleh bekas plastik bertutup. Harga suis sedemikian adalah berpuluh-puluh kali lebih tinggi daripada yang konvensional - ini adalah bayaran yang diperlukan untuk keselamatan.

>> Induksi kendiri. Kearuhan

§ 15 INDUKSI KENDIRI. INDUKTAN

induksi diri. Jika arus ulang alik mengalir melalui gegelung, maka fluks magnet yang menembusi gegelung berubah. Oleh itu, dalam konduktor yang sama di mana arus ulang-alik mengalir, emf aruhan timbul. Fenomena ini dipanggil induksi kendiri.

Dalam aruhan kendiri, litar konduktif melakukan dua peranan: arus ulang alik dalam konduktor menyebabkan fluks magnet muncul melalui permukaan yang dibatasi oleh litar. Dan kerana fluks magnet berubah mengikut masa, emf aruhan muncul. Menurut peraturan Lenz, pada saat peningkatan arus, keamatan medan elektrik pusaran diarahkan melawan arus. Oleh itu, pada masa ini, medan vorteks menghalang arus daripada meningkat. Sebaliknya, pada masa arus berkurangan, medan vorteks menyokongnya.

Fenomena induksi kendiri boleh diperhatikan dalam eksperimen mudah. Rajah 2.13 menunjukkan sambungan selari dua lampu yang serupa. Salah satu daripadanya disambungkan ke sumber melalui perintang R, dan yang lain disambungkan secara bersiri dengan gegelung L, dilengkapi dengan teras besi.

Apabila kunci ditutup, lampu pertama berkelip hampir serta-merta, dan yang kedua - dengan kelewatan yang ketara. Emf aruhan kendiri dalam litar lampu ini adalah besar, dan kekuatan semasa tidak serta-merta mencapai nilai maksimumnya (Rajah 2.14).

Kemunculan EMF aruhan kendiri semasa pembukaan boleh diperhatikan dalam eksperimen dengan litar yang ditunjukkan secara skematik dalam Rajah 2.15. Apabila kunci dibuka, EMF aruhan diri timbul dalam gegelung L, yang mengekalkan arus awal. akibatnya, pada saat pembukaan, arus mengalir melalui galvanometer (anak panah berwarna), diarahkan melawan arus awal sebelum dibuka (anak panah hitam). Kekuatan arus apabila litar dibuka mungkin melebihi kekuatan arus yang melalui galvanometer apabila kunci ditutup. Ini bermakna bahawa EMF aruhan diri adalah lebih besar daripada EMF bateri sel.

Isi pelajaran rumusan pelajaran rangka sokongan pembentangan pelajaran kaedah pecutan teknologi interaktif berlatih tugasan dan latihan bengkel pemeriksaan kendiri, latihan, kes, pencarian kerja rumah soalan perbincangan soalan retorik daripada pelajar Ilustrasi audio, klip video dan multimedia gambar, gambar grafik, jadual, skema humor, anekdot, jenaka, perumpamaan komik, pepatah, teka silang kata, petikan Alat tambah abstrak cip artikel untuk helaian tipu ingin tahu buku teks asas dan glosari tambahan istilah lain Menambah baik buku teks dan pelajaranmembetulkan kesilapan dalam buku teks mengemas kini serpihan dalam buku teks elemen inovasi dalam pelajaran menggantikan pengetahuan usang dengan yang baharu Hanya untuk guru pelajaran yang sempurna pelan kalendar untuk tahun cadangan metodologi program perbincangan Pelajaran Bersepadu

Ciptaan ini berkaitan dengan kejuruteraan elektrik, khususnya kepada reka bentuk penjana arus aruhan, dan boleh digunakan dalam pemasangan elektromagnet dan mesin elektrik, seperti motor, penjana, transformer, khususnya, sebagai pengubah langkah naik. Keputusan teknikal terdiri daripada meningkatkan emf pada output dengan menggunakan voltan impuls pada belitan sekunder dan melaksanakan reka bentuk penggulungan sekunder yang akan membolehkan penyingkiran terus voltan impuls yang terhasil daripada penjana, dan pada masa yang sama jumlah kuasa utama dan belitan sekunder. 6 w.p. f-ly, 2 sakit.

Lukisan kepada paten RF 2524387

Ciptaan ini berkaitan dengan kejuruteraan elektrik, khususnya reka bentuk penjana arus aruhan berdenyut.

Tujuan ciptaan ini ialah penggunaan penjana EMF aruhan diri berdenyut untuk menyediakan bekalan kuasa berdenyut kepada pelbagai pemasangan elektromagnet dan mesin elektrik, yang boleh mengembangkan senjata sumber tenaga berdenyut dengan ketara. Seni terdahulu dikenali "Penjana segerak aruhan", Aplikasi RU 9811934 7, publ. 09/10/2000, IPC H02K 21/14, menggunakan arus belitan stator, pada angker yang arusnya berdenyut, dan induktor (rotor), dibuat dilindungi daripada medan magnet arus belitan angker stator. . Membolehkan anda mengembangkan mod pengendalian penjana. Walau bagaimanapun, penjana mengandungi bahagian berputar, dan oleh itu, ia mempunyai semua kelemahan penjana tersebut, i.e. masalah yang berkaitan dengan pensuisan kuasa elektrik tidak diselesaikan. Dalam reka bentuk yang dicadangkan, adalah mustahil untuk mendapatkan voltan tinggi yang diperlukan.

Dikenali "Penjana tenaga elektrik", aplikasi RU 9402533 5, publ. 06/10/1996, IPC H02K 19/16, mengandungi belitan gelang komposit dengan teras, gegelung aruhan dan belitan pengujaan. Membolehkan anda meningkatkan prestasi penjana tenaga elektrik, mengurangkan rintangan induktif belitan stator, mengurangkan kos kerja mekanikal apabila menukar tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik dan meningkatkan kecekapan. Walau bagaimanapun, penjana, disebabkan oleh ciri reka bentuk, tidak membenarkan penggunaan EMF induksi diri. Penjana mengandungi bahagian berputar, dan, oleh itu, ia mempunyai semua kelemahan penjana tersebut, i.e. masalah yang berkaitan dengan pensuisan kuasa elektrik tidak diselesaikan.

Model utiliti terkenal "Belitan elektromagnet gabungan", paten RU 96443, publ. 07/27/2010, IPC H01F 5/00, di mana terdapat dua atau lebih konduktor dengan plumbum, dan konduktor dipisahkan oleh dielektrik. Membolehkan anda mengembangkan mod operasi. Walau bagaimanapun, kedua-dua konduktor digunakan sebagai penggulungan utama, tidak ada penggulungan sekunder voltan tinggi, yang tidak membenarkan penggulungan digunakan dalam transformer voltan tinggi, dan juga tidak memastikan penyingkiran dan penggunaan EMF aruhan dari penggulungan sekunder.

Aplikasi terdekat untuk ciptaan ini ialah "Kaedah statik induktif untuk menjana tenaga elektrik dan peranti untuk pelaksanaannya", RU 2004124018, publ. 01/27/2006, IPC H01F 1/00, mengikut mana terdapat belitan primer dan sekunder yang membentuk induktor dengan peralihan tenaga magnet bebas kepada keadaan bergantung secara induktif, dan EMF aruhan teraruh dan ketumpatan fluks magnet diperolehi, berkadar dengan peningkatan kuasa elektrik. Membenarkan penggunaan penggulungan sekunder dengan kearuhan yang kurang mengikut jumlah pemadatan fluks magnet, yang mencapai pemadatan berkadar dan peningkatan dalam kuasa elektrik penjana. Kaedah ini menggunakan aruhan dan, pada masa yang sama, kaedah penjanaan statik. Walau bagaimanapun, reka bentuk penggulungan sekunder penjana belum dicadangkan, yang membolehkan penyingkiran terus dari penjana voltan berdenyut yang terhasil dan arus EMF aruhan sendiri.

Juga, penyelesaian yang paling hampir ialah litar elektrik klasik untuk menjalankan eksperimen untuk menunjukkan aruhan elektromagnet apabila litar dibuka. Litar (peranti) ini berfungsi sebagai penjana nadi EMF aruhan sendiri. Sehubungan dengan perkara di atas, sebagai prototaip, kami menerima pemasangan yang ditunjukkan dalam lukisan - rajah 424 ms 231, buku teks: Kursus Fizik, bahagian dua, ed. "Nauka", Moscow 1970 Pengarang: L.S. Zhdanov, V.A. Maranjan.

Walau bagaimanapun, dalam skema klasik, teras keluli elektrik secara struktur tidak dapat melaksanakan dua fungsi secara serentak dalam peranti: penggulungan konduktif elektrik dan klasik, seperti dalam Rajah 424 prototaip, litar magnetik, iaitu teras (M) aruhan gegelung. Prototaip tidak membenarkan penyingkiran terus dan penggunaan EMF aruhan sendiri yang berlaku dalam teras gegelung aruhan klasik.

Objektif ciptaan yang dicadangkan ialah penggunaan voltan impuls dan pelaksanaan reka bentuk penggulungan sekunder penjana, yang akan membolehkan penyingkiran langsung dari penjana voltan impuls yang terhasil.

Keputusan teknikal yang disediakan oleh penyelesaian teknikal yang dicadangkan ialah pengembangan yang ketara bagi senjata untuk penjanaan berdenyut dan penukaran elektrik. Keputusan teknikal yang didakwa dicapai kerana fakta bahawa penjana nadi EMF aruhan diri direka bentuk secara struktur dalam bentuk belitan primer dan sekunder pengubah injak fasa tunggal dalam reka bentuk teknikal standard (dengan mengambil kira fakta bahawa penggulungan sekunder adalah kedua-duanya berfungsi sebagai konduktor elektrik dan litar magnet, adalah dicadangkan untuk mempertimbangkan reka bentuk yang dibentangkan sebagai gegelung aruhan yang paling mudah dengan teras yang dibuat dalam bentuk gegelung lingkaran dengan kemungkinan mengeluarkan EMF aruhan diri daripadanya ) dan mereka dilengkapi dengan dua atau lebih konduktor, yang dipisahkan oleh dielektrik dan setiap konduktor mempunyai plumbum. Penjana berbeza kerana belitan primer (konduktor) voltan rendah diperbuat daripada pita lingkaran dan mempunyai sekurang-kurangnya 2 lilitan dililit dengan ketat atau dengan celah kecil, pusing untuk pusing, pita penggulungan dibuat dengan lebar 120 hingga 200 mm dan ketebalan 1 hingga 2 mm; penggulungan sekunder (konduktor) voltan tinggi juga diperbuat daripada pita lingkaran, pita penggulungan diperbuat daripada keluli elektrik yang disalut dengan penebat elektrik dan mempunyai sekurang-kurangnya 100 lilitan digulung dengan ketat atau dengan celah kecil, pusing untuk pusing, pita dibuat dengan lebar 120 hingga 200 mm dan tidak lebih daripada 0.1 mm tebal. Penggulungan primer disambungkan secara elektrik kepada bateri simpanan voltan rendah melalui suis untuk membentuk litar elektrik tertutup, di mana penggulungan sekunder adalah kedua-dua penggulungan elektrik dan litar magnet. Dalam kes ini, lilitan belitan primer terletak di luar lilitan belitan sekunder sedemikian rupa sehingga kedua-dua belitan membentuk pengubah injak naik, di mana belitan sekunder adalah gegelung aruhan pengubah voltan tinggi, menyediakan elektrik kekonduksian disebabkan oleh pita keluli elektrik yang terlindung dengan lapisan luar penebat dan, pada masa yang sama, melaksanakan teras fungsi untuk penggulungan primer, EMF dikeluarkan melalui konduktor yang disambungkan secara elektrik ke hujung pita penggulungan sekunder, dan diperoleh kerana operasi berkala kunci pemutus, dan disebabkan kekerapan operasi kunci pemutus, voltan impuls yang dikira dan arus yang timbul dalam belitan sekunder disediakan oleh formula

di mana - di mana L ialah kearuhan litar atau pekali kekadaran antara kadar perubahan kekuatan semasa dalam litar dan EMF yang terhasil bagi aruhan kendiri,

- kadar perubahan kekuatan arus dalam litar elektrik

Dalam kes tertentu, belitan primer boleh dibuat daripada konduktor tembaga atau aluminium, ia boleh mempunyai 3 lilitan atau lebih, bilangan lilitan dihadkan oleh nisbah pengubah: nisbah bilangan lilitan lilitan sekunder kepada nombor daripada lilitan belitan primer, yang menentukan nisbah transformasi, i.e. berapa banyak voltan dalam belitan sekunder lebih besar daripada dalam primer. Sebagai contoh, bateri voltan rendah boleh dinilai pada 12-24 volt dan merupakan sumber DC. Khususnya, operasi berkala kunci pemutus dijalankan dengan frekuensi industri arus ulang-alik 50 Hz. Dalam kes ini, frekuensi boleh menjadi sebarang kemungkinan teknikal untuk pelaksanaan, tetapi 50 Hz adalah lebih baik, kerana ia lebih mudah untuk menukar atau menggunakannya menggunakan penukar standard atau peralatan elektrik yang tersedia. EMF induksi diri yang dikira dalam belitan sekunder disediakan, khususnya, oleh geometri litar dan sifat magnet teras untuk belitan primer. Jadi ia boleh dibuat dengan bentuk kontur, yang dibuat bulat dengan diameter 150 mm atau lebih, yang bergantung kepada nisbah transformasi, yang akan menentukan diameter penggulungan sekunder bergantung kepada ketebalan keluli elektrik yang digunakan, atau bentuk lingkaran bulat. Oleh kerana belitan sekunder ialah belitan voltan tinggi dan diperbuat daripada keluli elektrik, ini bermakna sifat magnetnya ditentukan oleh bahan itu sendiri (iaitu, sifat magnet sebenar keluli elektrik).

Ciptaan dalam bentuk yang paling umum digambarkan dalam lukisan. Reka bentuk khusus tidak terhad kepada penjelmaan yang ditunjukkan dalam lukisan.

Rajah 1 menunjukkan susun atur belitan primer dan sekunder dan bateri dengan pemutus kunci.

Rajah 2 - menunjukkan bahagian A-A yang disambungkan kepada belitan sekunder dan primer.

Penyelesaian teknikal ini digambarkan oleh lukisan, yang tidak merangkumi semua pilihan reka bentuk yang mungkin untuk gambar rajah sambungan yang dibentangkan.

Peranti penjana nadi EMF aruhan kendiri ditunjukkan dalam Rajah.1 dan Rajah.2 (dalam bahagian), dan peranti ini direka bentuk secara struktur sebagai pengubah injak fasa tunggal (dan juga secara struktur ialah gegelung aruhan yang paling mudah. ), yang terdiri daripada penggulungan pita lingkaran primer (1) (konduktor tembaga atau aluminium), 2-3 pusingan tebal 1-2 mm, lebar 120 mm, disambungkan kepada bateri voltan rendah (2) 12-24 V - a sumber arus terus melalui kunci pemutus (3), membentuk litar elektrik tertutup .

Penggulungan pita lingkaran voltan tinggi sekunder (4) diperbuat daripada keluli elektrik yang disalut dengan penebat elektrik, mempunyai bilangan lilitan 100 atau lebih, ketebalan pita 0.1 mm, lebar 120 mm.

Penggulungan sekunder (4) yang diperbuat daripada keluli elektrik melaksanakan dua fungsi dalam struktur pada masa yang sama: penggulungan konduktif elektrik dan litar magnet.

Sebagai konduktor elektrik, belitan sekunder (4) ialah gegelung aruhan voltan tinggi bagi pengubah injak.

Sebagai litar magnetik, belitan sekunder (4) ialah teras untuk belitan primer (2) bagi gegelung aruhan klasik.

Penggulungan primer (1) dan sekunder (4) bagi pengubah injak fasa tunggal dan dilengkapi dengan dua atau lebih konduktor (5), konduktor penggulungan sekunder mempunyai terminal (6) - i.e. EMF dikeluarkan melalui konduktor (5, 6) yang disambungkan secara elektrik ke hujung pita penggulungan sekunder, dan diperoleh kerana operasi berkala kunci pemutus (3). Selain itu, arus yang timbul dalam belitan sekunder dikira dengan formula

di mana L ialah kearuhan litar atau pekali perkadaran antara kadar perubahan kekuatan semasa dalam litar belitan primer (1) dan EMF aruhan kendiri yang terhasil dalam belitan sekunder (2),

- kadar perubahan dalam kekuatan semasa dalam litar elektrik belitan primer (1) disebabkan oleh kunci pemutus (3).

Operasi berkala pemutus kunci (3) dijalankan dengan frekuensi industri arus ulang-alik 50 Hz. EMF yang dikira bagi aruhan kendiri dalam belitan sekunder (4) disediakan oleh geometri litar belitan sekunder (4) dan sifat magnet teras (4) untuk belitan primer (1).

Bentuk litar yang diperoleh oleh belitan primer (1) dan sekunder (4), dalam versi yang dibentangkan, dibuat dengan diameter bulat 150 mm atau lebih.

Peranti berfungsi seperti berikut.

Apabila kunci (3) menutup litar elektrik belitan primer (1), medan magnet timbul, tenaga yang disimpan dalam medan magnet belitan sekunder (4).

Membuka kunci (3) litar belitan primer (1) membentuk arus menurun, yang, menurut peraturan Lenz, cenderung untuk mengekalkan EMF aruhan teraruh belitan sekunder (4).

Akibatnya, tenaga yang tersimpan dalam medan magnet belitan sekunder (4) ditukar kepada tenaga tambahan arus aruhan kendiri belitan primer (1), yang memberi suapan kepada litar elektrik belitan sekunder (4).

Bergantung pada jumlah tenaga magnet yang disimpan dalam litar penggulungan sekunder (4), kuasa arus aruhan sendiri boleh berbeza dan ditentukan oleh formula yang terkenal:

Oleh itu, ciptaan ini mencapai hasil teknikal, yang terdiri daripada fakta bahawa reka bentuk, bahan dan kefungsian dwi penggulungan sekunder peranti membolehkan anda mengeluarkan dan menggunakan EMF aruhan diri yang terhasil dengan berkesan.

Kebolehgunaan industri penyelesaian teknikal yang dicadangkan disahkan oleh peraturan am fizik. Jadi, kesan induksi diri diterangkan dalam buku teks (L.S. Zhdanov, V.A. Marandzhyan, kursus fizik untuk institusi khusus menengah, bahagian 2 elektrik, ed. Ketiga, stereotaip, edisi utama kesusasteraan fizikal dan matematik, M., 1970 . , ms 231,232,233). Aruhan kendiri berlaku apabila litar dibuka, ia berkadar terus dengan kadar perubahan kekuatan semasa dalam litar elektrik. Dalam litar tradisional, fenomena aruhan kendiri sentiasa disertai dengan kemunculan percikan api yang berlaku pada titik memutuskan litar. Oleh kerana dalam reka bentuk yang dicadangkan tidak ada pemecahan dalam litar elektrik dalam penggulungan sekunder (4) disebabkan oleh reka bentuknya, bergantung pada jumlah tenaga magnet yang disimpan dalam litar ini, arus pecah tidak mencetuskan, tetapi masuk ke dalam kuasa yang dijana. . Oleh itu, dalam reka bentuk belitan sekunder (4), apabila litar DC dalam belitan primer (1) dibuka, tenaga yang disimpan dalam medan magnet litar ini ditukar kepada tenaga arus aruhan kendiri dalam litar penggulungan sekunder (4).

Oleh kerana daya gerak elektrik (EMF) dipanggil nilai yang sama dengan kerja daya luaran, dalam kes kami ia adalah medan magnet yang berubah bagi gegelung primer (1), dirujuk kepada unit cas positif, ini adalah EMF yang bertindak dalam litar atau dalam bahagiannya, dalam kes kami adalah penggulungan sekunder (4). Daya luaran boleh dicirikan oleh kerja yang mereka lakukan pada caj yang bergerak sepanjang rantai, dan dimensi EMF bertepatan dengan dimensi potensi dan diukur dalam unit yang sama. Oleh itu, kuantiti vektor E juga dipanggil kekuatan medan daya luar. Medan daya luaran dalam kes kami timbul disebabkan oleh medan magnet berselang-seli dalam belitan primer (1). Oleh itu, EMF yang bertindak dalam litar tertutup boleh ditakrifkan sebagai peredaran vektor kekuatan medan daya luaran, i.e. daya luaran yang timbul dalam belitan primer (1) akibat gangguan medan elektrik oleh pemutus kunci (3). Peraturan ini memastikan berlakunya EMF aruhan dalam belitan sekunder (4). Fenomena fizikal ini diterangkan dalam buku teks (I.V. Savelyev, Kursus Fizik, jilid 2, elektrik, ms 84,85, ed. Stereotaip kedua, ed. Sains, edisi utama kesusasteraan fizikal dan matematik, M., 1966. ) .

Sebagai tambahan kepada daya luaran, cas dipengaruhi oleh daya medan elektrostatik, yang timbul secara langsung dalam gegelung sekunder (4).

Peranti ini juga menggunakan fenomena induksi elektromagnet yang diterangkan dalam (RA Mustafaev, VG Krivtsov, buku teks, fizik, untuk membantu pemohon universiti, ed. M., Higher School, 1989).

Oleh itu, reka bentuk penjana yang digunakan dalam ciptaan yang dicadangkan sebagai peranti memungkinkan untuk menjana, mengeluarkan dan menggunakan EMF aruhan sendiri dengan cekap. Oleh itu, peranti itu boleh dihasilkan secara industri dan dilaksanakan sebagai penjana EMF induksi diri berdenyut cekap yang menjanjikan, yang membolehkan mengembangkan senjata cara teknikal untuk penjanaan berdenyut dan penukaran elektrik.

TUNTUTAN

1. Penjana emf aruhan diri berdenyut, direka bentuk dalam bentuk pengubah injak fasa tunggal, yang terdiri daripada belitan primer dan sekunder dan dilengkapi dengan dua atau lebih konduktor yang dipisahkan oleh dielektrik, dan konduktor mempunyai plumbum, dicirikan bahawa belitan primer voltan rendah diperbuat daripada pita lingkaran dan mempunyai sekurang-kurangnya dua lilitan dililit dengan ketat atau pada jarak yang kecil antara satu sama lain, pita penggulungan dibuat selebar 120-200 mm dan tebal 1-2 mm; penggulungan voltan tinggi sekunder juga diperbuat daripada pita lingkaran, pita penggulungan diperbuat daripada keluli elektrik yang disalut dengan penebat elektrik, mempunyai sekurang-kurangnya 100 lilitan digulung dengan ketat atau pada jarak yang kecil antara satu sama lain, pita dibuat 120-200 mm lebar. dan tidak lebih daripada 0 tebal, 1 mm, belitan primer disambungkan secara elektrik kepada bateri voltan rendah melalui pemutus kunci untuk membentuk litar elektrik tertutup, dan belitan sekunder ialah kedua-dua belitan konduktif elektrik dan litar magnet, manakala lilitan belitan primer terletak di luar lilitan belitan sekunder sedemikian rupa sehingga kedua-dua belitan membentuk pengubah injak, di mana belitan sekunder adalah gegelung aruhan pengubah injak, memberikan kekonduksian elektrik disebabkan oleh pita keluli elektrik yang ditebat dengan lapisan luar penebat, dan pada masa yang sama bertindak sebagai teras untuk penggulungan utama, emf dikeluarkan melalui konduktor , disambungkan secara elektrik ke hujung pita penggulungan sekunder, dan diperoleh kerana operasi berkala kunci pemutus.

2. Aruhan kendiri emf penjana nadi mengikut tuntutan 1, dicirikan bahawa belitan utama diperbuat daripada konduktor kuprum atau aluminium.

3. Aruhan kendiri emf penjana nadi mengikut tuntutan 1, dicirikan bahawa belitan primer mempunyai tiga pusingan.

4. Aruhan kendiri emf penjana nadi mengikut tuntutan 1, dicirikan bahawa bateri voltan rendah direka untuk 12-24 volt dan merupakan sumber arus terus.

5. Aruhan kendiri emf penjana nadi mengikut tuntutan 1, dicirikan bahawa operasi berkala pemutus kunci dijalankan dengan frekuensi industri arus ulang-alik 50 Hz.

6. Penjana nadi aruhan sendiri mengikut tuntutan 1, dicirikan bahawa emf aruhan kendiri yang dikira disediakan oleh geometri litar dan sifat magnet teras untuk belitan primer.

7. Aruhan kendiri emf penjana nadi mengikut tuntutan 1, dicirikan bahawa bentuk litar dibuat bulat dengan diameter 150 mm atau lebih.

Apabila suis ditutup dalam litar yang ditunjukkan dalam Rajah 1, arus elektrik akan berlaku, yang arahnya ditunjukkan oleh anak panah tunggal. Dengan kedatangan arus, medan magnet timbul, garis aruhan yang melintasi konduktor dan mendorong daya gerak elektrik (EMF) di dalamnya. Seperti yang ditunjukkan dalam artikel "Fenomena Aruhan Elektromagnet", EMF ini dipanggil EMF aruhan diri. Oleh kerana mana-mana EMF teraruh, mengikut peraturan Lenz, diarahkan terhadap punca yang menyebabkannya, dan punca ini ialah EMF bateri sel, EMF aruhan kendiri gegelung akan diarahkan terhadap EMF bateri. Arah EMF aruhan kendiri dalam Rajah 1 ditunjukkan oleh anak panah berganda.

Oleh itu, arus tidak ditubuhkan dalam litar dengan serta-merta. Hanya apabila fluks magnet diwujudkan, persilangan konduktor dengan garis magnet akan berhenti dan EMF aruhan kendiri akan hilang. Kemudian arus malar akan mengalir dalam litar.

Rajah 2 ialah perwakilan grafik arus terus. Paksi mendatar mewakili masa dan paksi menegak mewakili arus. Ia boleh dilihat dari rajah bahawa jika pada saat pertama arus ialah 6 A, maka pada detik ketiga, ketujuh dan seterusnya ia juga akan sama dengan 6 A.

Rajah 3 menunjukkan bagaimana arus dalam litar ditetapkan selepas dihidupkan. EMF aruhan diri, diarahkan pada saat menghidupkan terhadap EMF bateri sel, melemahkan arus dalam litar, dan oleh itu, pada saat menghidupkan, arus adalah sifar. Selanjutnya, pada saat pertama masa, arus ialah 2 A, pada saat kedua masa - 4 A, pada ketiga - 5 A, dan hanya selepas beberapa ketika arus 6 A ditubuhkan dalam litar.

Rajah 3. Graf peningkatan arus dalam litar, dengan mengambil kira EMF aruhan kendiri	Rajah 4. EMF aruhan kendiri pada saat membuka litar diarahkan ke arah yang sama dengan EMF sumber voltan

Apabila litar dibuka (Rajah 4), arus yang hilang, yang arahnya ditunjukkan oleh anak panah tunggal, akan mengurangkan medan magnetnya. Medan ini, menurun daripada nilai tertentu kepada sifar, sekali lagi akan melintasi konduktor dan mendorong EMF aruhan kendiri di dalamnya.

Apabila litar elektrik dengan aruhan dimatikan, EMF aruhan kendiri akan diarahkan ke arah yang sama dengan EMF punca voltan. Arah EMF aruhan kendiri ditunjukkan dalam Rajah 4 oleh anak panah berganda. Hasil daripada tindakan EMF aruhan diri, arus dalam litar tidak hilang serta-merta.

Oleh itu, EMF induksi diri sentiasa ditujukan kepada punca yang menyebabkannya. Memperhatikan sifat ini, mereka mengatakan bahawa EMF induksi diri mempunyai watak reaktif.

Secara grafik, perubahan arus dalam litar kami, dengan mengambil kira EMF aruhan diri, apabila ia ditutup dan apabila ia kemudiannya dibuka pada titik masa kelapan, ditunjukkan dalam Rajah 5.

Rajah 5. Graf kenaikan dan penurunan arus dalam litar, dengan mengambil kira EMF aruhan kendiri	Rajah 6. Arus aruhan apabila litar dibuka

Apabila membuka litar yang mengandungi sebilangan besar lilitan dan teras keluli besar-besaran atau, seperti yang mereka katakan, mempunyai induktansi yang besar, EMF aruhan diri boleh berkali-kali lebih besar daripada EMF sumber voltan. Kemudian, pada saat pembukaan, jurang udara antara pisau dan pengapit tetap suis pisau akan dipecahkan dan arka elektrik yang muncul akan mencairkan bahagian tembaga suis pisau, dan jika tiada selongsong pada suis pisau, ia boleh membakar tangan seseorang (Rajah 6).

Dalam litar itu sendiri, EMF aruhan sendiri boleh menembusi penebat lilitan gegelung, elektromagnet, dan sebagainya. Untuk mengelakkan ini, dalam sesetengah peranti pensuisan, perlindungan EMF aruhan diri disediakan dalam bentuk sesentuh khas yang membuat litar pintas penggulungan elektromagnet apabila dimatikan.

Perlu diingat bahawa EMF induksi diri menunjukkan dirinya bukan sahaja pada saat menghidupkan dan mematikan litar, tetapi juga dengan sebarang perubahan dalam arus.

Nilai EMF aruhan kendiri bergantung kepada kadar perubahan arus dalam litar. Jadi, sebagai contoh, jika untuk litar yang sama dalam satu kes dalam masa 1 saat, arus dalam litar berubah dari 50 ke 40 A (iaitu, dengan 10 A), dan dalam kes lain dari 50 hingga 20 A (iaitu, dengan 30 A ), maka dalam kes kedua, EMF aruhan diri tiga kali lebih besar akan teraruh dalam litar.

Nilai emf kearuhan diri bergantung kepada kearuhan litar itu sendiri. Litar dengan kearuhan tinggi ialah belitan penjana, motor elektrik, transformer dan gegelung aruhan dengan teras keluli. Konduktor lurus mempunyai kurang kearuhan. Konduktor lurus pendek, lampu pijar dan pemanas elektrik (relau, dapur) praktikalnya tidak mempunyai induktansi dan rupa EMF aruhan sendiri hampir tidak diperhatikan di dalamnya.

Fluks magnet yang menembusi litar dan mendorong EMF aruhan diri di dalamnya adalah berkadar dengan arus yang mengalir melalui litar:

F = L × saya ,

di mana L- pekali perkadaran. Ia dipanggil induktansi. Mari kita tentukan dimensi induktansi:

Ohm × sec sebaliknya dipanggil henry (Hn).

1 henry = 10 3 ; milihenri (mH) = 10 6 mikrohenri (mH).

Kearuhan, kecuali Henry, diukur dalam sentimeter:

1 henry = 10 9 cm.

Jadi, sebagai contoh, 1 km talian telegraf mempunyai kearuhan 0.002 H. Kearuhan belitan elektromagnet besar mencapai beberapa ratus henri.

Jika arus dalam litar telah berubah sebanyak Δ i, maka fluks magnet akan berubah dengan nilai Δ Ф:

Δ F = L × Δ i .

Nilai EMF aruhan diri, yang akan muncul dalam litar, akan sama dengan (formula EMF aruhan diri):

Dengan perubahan seragam dalam arus dari semasa ke semasa, ungkapan akan tetap dan boleh digantikan dengan ungkapan. Kemudian nilai mutlak EMF aruhan diri yang berlaku dalam litar boleh didapati seperti berikut:

Berdasarkan formula terakhir, kita boleh menentukan unit induktansi - henry:

Konduktor mempunyai kearuhan 1 H jika, dengan perubahan seragam arus sebanyak 1 A dalam 1 saat, EMF aruhan sendiri sebanyak 1 V teraruh di dalamnya.

Seperti yang telah kita lihat di atas, EMF aruhan sendiri berlaku dalam litar DC hanya pada saat ia hidup, mati, dan dengan sebarang perubahan di dalamnya. Jika magnitud arus dalam litar tidak berubah, maka fluks magnet konduktor adalah malar dan EMF aruhan diri tidak boleh timbul (sejak. Pada saat-saat perubahan arus dalam litar, EMF aruhan sendiri mengganggu arus perubahan, iaitu, ia memberikan sejenis rintangan kepadanya.

Selalunya dalam amalan terdapat kes-kes apabila perlu untuk membuat gegelung yang tidak mempunyai induktansi (rintangan tambahan kepada instrumen pengukur elektrik, rintangan reostat pemalam, dll.). Dalam kes ini, belitan dwifilar gegelung digunakan (Rajah 7)