Индукция и индуктивность в чем разница

Люди, чья профессия или хобби связано с электрическим током, должны знать и разбираться в таких понятиях, как индуктивность и самоиндукция. Ведь подобные явления довольно часто используются в современном мире.

Что такое самоиндукция — для чайников

Любой электронный проводник имеет переменное магнитное поле, которое порождает дополнительный, так называемый индукционный ток. И если рассматривать в качестве проводника – электрическую цепь, то при изменении силы тока в ней изменится и магнитное поле, которое спровоцирует возникновение вихревого электрического поля.

Подобные явления станут причиной появления электродвижущей силы (ЭДС) в той же самой цепи, что и является самоиндукцией. Таким образом, самоиндукцией считается явление, во время которого в электрическом проводнике возникает ЭДС из-за изменения тока в самом проводнике. Именно самоиндукция мешает току приобрести определенное значение при резком замыкании или размыкании электрической цепи, так как ЭДС в проводнике во время нарастания тока направлена в противоположную сторону относительно источника питания и наоборот во время его уменьшения.

Явление самоиндукции можно наглядно увидеть при включении или выключении 2 одинаковых ламп, которые соединены параллельно.

Схема самоиндукции

При этом ЭДС самоиндукции можно рассчитать по формуле:

Ɛ – непосредственно ЭДС;
dФ – изменения магнитного поля;
dt – промежуток времени, за который произошли изменения.

ЭДС измеряется в вольтах, когда единицей измерения магнитного поля является вебер.

Об индуктивности простыми словами

Индуктивностью является физическая величина, которая была введена с целью оценки способности электрического проводника противодействовать току. Т.е. индуктивность, или как ее еще называют – коэффициент самоиндукции, показывает зависимость Ɛ от свойств проводника и от магнитной проницаемости среды, в которой он находится. Единицей измерения величины является генри (Гн).

Если рассмотреть величину на примере катушки индуктивности, то можно понять, что ее показатели будут изменяться в зависимости от числа витков катушки, а также ее размеров и формы. Чем больше количество витков, тем больше индуктивность. Данная величина также будет увеличена, если внутрь катушки будет помещен сердечник, так как изменится относительная магнитная проницаемость среды, в которой находится проводник. Данную зависимость можно увидеть на схеме.

Индуктивность

Если посмотреть на формулу зависимости ЭДС от индуктивности, то можно понять, что чем больше будет величина, тем заметнее будет электродвижущая сила, что говорит о их прямой пропорциональности. Следуя из этого, можно сделать вывод, что индуктивность выступает неким «хранилищем» энергии, которое открывается в момент изменения тока.

Ɛ – ЭДС самоиндукции;
L-индуктивность;
I – сила тока;
t – время.

При этом L равно магнитному полю (Ф) деленному на силу тока (I).

Польза и вред

Такое явление, как самоиндукция, большинство людей наблюдают ежедневно, даже не осознавая этого. Так, например, принцип работы люминесцентных трубчатых ламп основан именно на явлении самоиндукции. Также данное явление можно наблюдать в цепи зажигания транспортных средств, работающих на бензине. Это возможно благодаря наличию катушки индуктивности и прерывателя. Так, в момент, когда через катушку проходит ток, прерыватель разрывает цепь питания катушки, в результате чего и образуется ЭДС, которая далее приводит к тому, что импульс более 10 кВ поступает на свечи зажигания.

Явление самоиндукции также приносит пользу, убирая лишнюю пульсацию, частоты или различные шумы в музыкальных колонках или другой аудиотехнике. Именно на ней основано работа различных «шумовых» фильтров.

Однако самоиндукция способна приносить не только пользу, но и заметный вред. Особенно часто она вредит различным выключателям, рубильникам, розеткам и другим устройствам, размыкающим электрическую цепь. Ее негативное воздействие на электроприборы можно заметить невооруженным глазом: искра в розетке в момент вытаскивания вилки, работающего фена и есть проявление сопротивления изменению силы тока.

Именно поэтому лампочки чаще всего перегорают именно в момент выключения света, а не наоборот. Это связано с тем, что сопротивление приводит к выгоранию контактов и накоплению цепей с токами в различных электроприборах, что в свою очередь представляет собой довольно серьезную техническую проблему.

Индуктивность и самоиндукция – незнакомые многим термины, с которыми люди встречаются ежедневно. И если первый термин является физической величиной, обозначающей способность проводника препятствовать изменению напряжения, то второй объясняет появление ЭДС индукции в том же проводнике.

Индукция и индуктивность в чем разница: Индукция и индуктивность в чем разница

Индукция – это когда изменение внешнего магнитного поля вызывает появление в замкнутом контуре эдс (закон электромагнитной индукции Фарадея).

Самоиндукция – это когда магнитное поле создаётся самим контуром, и появление эдс вызывается изменением этого собственного поля (вызванное изменением, например, тока в этом контуре). Явление самоиндукции открыто Дж. Генри.

При постоянном токе напряжение на (идеальной) катушке индуктивности равно нулю. Такая катушка представляет собой просто кусок провода. Но попытка изменить ток приводит к изменению создаваемого катушкой магнитного поля, а уж изменяющееся магнитное поле наводит эдс по фигу в чём. Вот что попало в область изменяющегося поля (в частности и сама эта катушка) – в том и наводит.

Напряжение самоиндукции определяется формулой e = L*dI/dt, где L – индуктивность контура.

Хотя индукция и самоиндукция связаны по своей физической природе (обе есть результат изменения магнитного поля), они могут существовать и по отдельности. В частности, если магнитное поле создаётся внешним источником – да хоть постоянным магнитом, движущимся относительно контура, то эдс индукции возникает, а вот самоиндукция – не обязательно. Верно и обратное. Если нет ещё одного контура, кроме того, который создаёт изменяющееся поле и в котором, стало быть, возникает самоиндукция, то и явления индукции нету.

По сути явление самоиндукции – это частный случай явления электромагнитной индукции.

Электромагнитная индукция наблюдается при любом изменение магнитного потока через замкнутый проводящий контур (рамку, катушку) и проявляется в том, что возникает индукционный ток в этом контуре.

Например, при введении постоянного магнита или катушки с током в контур или его удаления, при приближении магнита или катушки с током, при включении и выключении тока в катушке, при изменении тока реостатом. Или все то же самое, но уже движется сам контур. Обычно все эти примеры называют примерами явления электромагнитной индукции, то есть изменение магнитного потока связана с изменением внешнего магнитного поля, созданного другим объектом.

Явление электромагнитной индукции, которое происходит в одном и том же замкнутом контуре (катушке) называется самоиндукцией. Оно проявляется в том, что изменение тока в контуре (магнитного потока) замедляется (происходит с запаздыванием). Объясняется это тем, что индукционный ток возникает в том же проводнике, что и переменный ток, вызвавший его. Он всегда направлен так, что препятствует изменению магнитного потока: если ток увеличивается, то индукционный ток направлен против, если ток уменьшается, то ток направлен в ту же сторону (правило Ленца). В этом и состоит отличие в деталях, а по сути это одно и то же.

Приветствую всех на нашем сайте!

Мы продолжаем изучать электронику с самого начала, то есть с самых основ и темой сегодняшней статьи будет принцип работы и основные характеристики катушек индуктивности. Забегая вперед скажу, что сначала мы обсудим теоретические аспекты, а несколько будущих статей посвятим целиком и полностью рассмотрению различных электрических схем, в которых используются катушки индуктивности, а также элементы, которые мы изучили ранее в рамках нашего курса – резисторы и конденсаторы.

Устройство и принцип работы катушки индуктивности.

Как уже понятно из названия элемента – катушка индуктивности, в первую очередь, представляет из себя именно катушку :), то есть большое количество витков изолированного проводника. Причем наличие изоляции является важнейшим условием – витки катушки не должны замыкаться друг с другом. Чаще всего ви

Что такое индуктивность

Что такое индуктивность — это физическая величина, которая рассказывает нам о магнитных свойствах электрической цепи. Индуктивность измеряют в Гн (Генри).

Если вы вообще не понимаете о чём речь, то советую ознакомиться сначала с вот с этой статьей.

В электрических схемах например, нам встречаются какие-то непонятные катушки, дроссели и многие даже не знают их функциональную роль. В этой статье я постараюсь доступным языком рассказать, что такое индуктивность и как это явление применить на своей любимой работе.

Давайте посмотрим на рисунок

Давайте начнём движение проводника в магнитном поле таким образом, чтобы он пересек силовые линии постоянного магнита. Если это условие выполняется, то тогда в нашем проводнике появляется электродвижущая сила (ЭДС). Или наоборот проводник остаётся на месте, а магнит передвигают таким образом, чтобы силовые линии магнита пересекали проводник. Сейчас был пример электромагнитной индукции. Значение индуцированной электродвижущей силы в проводнике прямо пропорциональна магнитной индукции поля, скорости перемещения и длине проводника

Направление возникшей электродвижущей силы в проводнике определяют через правило правой руки.

Правая рука находится в таком положении чтобы силовые линии магнита заходили в ладонь. Следовательно, большой палец показывает нам направление перемещения проводника, а остальные пальцы покажут нам направление возникшей электродвижущей силы.

Для усиления электродвижущей силы индукции применяют электрические катушки

А если подать напряжение на катушку, то по её виткам потечёт ток, который создаёт своё магнитное поле.

Закон Ленца

Закон Ленца говорит нам, что индуцированный ток направлен так, чтобы препятствовать той причине, которая его вызвала. Например, подаём мы на катушку напряжение. В катушке образуется магнитное поле которое в момент включения пересекает витки катушки и наводит там электродвижущую силу самоиндукции. По закону Ленца индуцированная ЭДС самоиндукции будет направлена навстречу току который её вызвал.

Если подавать (а) и снимать (б) напряжение с катушки, то произойдёт следующее. Магнитное поле будет то появляться, то исчезать. В результате изменяющееся магнитное поле будет пересекать витки катушки и индуцировать в ней ЭДС.

Новое понятие ЭДС самоиндукции. Давайте рассмотрим её поподробнее.

ЭДС самоиндукции

Если подавать и снимать напряжение с электрической катушки, то магнитное поле будет появляться, исчезать, появляться, исчезать… В итоге получаем магнитное поле, которое постоянно меняется. Проходя через витки катушки магнитное поле будет индуцировать в ней электродвижущую силу, которая называется ЭДС самоиндукции.

Коэффициент самоиндукции – это величина ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении тока в единицу времени. Коэффициент самоиндукции измеряется в Генри (Гн).

Индуктивностью в 1 Генри обладает катушка. В которой при изменении тока на 1 Ампер в 1 секунду возникает ЭДС самоиндукции в 1 Вольт.

Давайте напряжение цепи катушки обозначим через U, результирующее напряжение Uр, а ЭДС самоиндукции Ес, тогда получим следующие формулы:

В момент замыкания цепи результирующее напряжение будет следующим:

А в момент размыкания цепи:

Величина ЭДС самоиндукции может многократно превышать напряжение источника тока. Поэтому при размыкании цепей с большой индуктивностью появляется дуга, и соответственно обгорают контакты.

Что такое дроссель

Дроссель — это вид катушки индуктивности, которая оказывает высокое сопротивление переменному току и малое постоянному.

Применяется дроссель в следующих случаях:

Защита устройств от резких скачков напряжения;
Для уменьшения скорости увеличения тока короткого замыкания ;
Уменьшения импульсных помех;

И это только перечислена маленькая часть того где применяются дроссели.

Давайте представим, что у нас стоит дроссель перед электродвигателем. И в какой-то момент происходит скачок тока, что происходит: Мы знаем, что в момент пропускания тока через дроссель, формируется электромагнитное поле вокруг катушки. А для формирования поля нам нужна энергия, поэтому в самом начале протекания тока он тратится на формирование электромагнитного поля. По закону Ленца, мы знаем, что ток в катушке не может измениться мгновенно. А явление самоиндукции при изменении тока, направлено навстречу основному току. Таким образом дроссель просто скушает скачок тока в сети.

Подводим ИТОГИ:

Возникший индуктированный ток всегда направлен так, чтобы препятствовать той причине, которая его вызвала;
При изменении тока в цепи, у нас изменяется магнитный поток. А согласно закону электромагнитной индукции, в цепи возникает индуцированная ЭДС. Это и есть – самоиндукция;

Что такое индукционная плита и как она работает | Плиты и варочные поверхности | Блог

Приготовление на индукционной панели напоминает магию — жар готовки находится только внутри посуды, вокруг же — ни намека на тепло. О технологиях, используемых в индукционных варочных панелях для того, чтобы получить эту магию, и пойдет речь.

Индукция в деталях

Способность электрического тока возникать в проводнике при пересечении им силовых линий магнитного поля, была замечена Майклом Фарадеем в 1831 году. Открытие электромагнитной индукции дало старт золотой эре разработки электрических машин переменного тока (генераторов, электродвигателей и трансформаторов), определяющих комфортную жизнь человечества по сей день.

В ходе конструирования первых образцов электрических машин и аппаратов, изобретатели столкнулись с проблемой нагрева их «железа», что приводило к существенным потерям энергии (вследствие ее преобразования в тепловую) и общему снижению КПД агрегатов.

Несколько позже Фарадей описал природу возникновения электрического тока не только на поверхности проводника, но и в толще материала с точки зрения открытого им явления. Данные токи были названы вихревыми, поскольку возникают в перпендикулярной магнитному потоку плоскости и имеют круговую природу протекания. Позже они были названы токами Фуко, в честь ученого, посвятившего жизнь их исследованию.

В 1841 году ученые Джеймс Джоуль и Эмиль Ленц, проводя исследования независимо друг от друга, пришли к выводу, что количество тепловой энергии, выделяемой проводником при протекании по нему электрического тока, находится в прямой зависимости от плотности электрического тока и напряженности электрического поля.

Формулирование этого закона дало понимание природы нагрева металлических сердечников трансформаторов и железа статоров и роторов электрических машин, а также дало толчок в разработке методик по снижению влияния вихревых токов на работу электрических машин и аппаратов.

Вихревые токи считаются паразитными. При конструировании электрических аппаратов с ними нещадно борются, стараясь минимизировать их влияние на работу устройства. К примеру, в трансформаторах магнитопровод изготавливают из тонких металлических пластин, изолированных друг от друга. Так же поступают при производстве железа статора электрических машин переменного тока.

В случае с индукционными печами, токи Фуко — основная компонента, позволяющая получать потрясающие результаты, поэтому их всячески «культивируют» и усиливают.

Помещение металла в переменное магнитное поле позволяет получить его нагрев за счет возникновения в нем вихревых токов.

Это свойство дало жизнь целому семейству устройств — индукционным печам, используемым как в промышленности (получение сверхчистых (без примесей) сплавов, сварка, пайка и плавка металлов и т. д.), так и в быту (приготовление пищи). Причем было замечено, что с повышением частоты переменного магнитного поля, процессы возникновения вихревых токов интенсифицируются, позволяя получать более быстрый нагрев помещенного в него материала.

Устройство и принцип действия индукционной варочной панели

Варочная поверхность индукционного типа состоит из следующих основных частей:

индуктора;
выпрямителя;
инвертора;
вентилятора;
платы управления.

Работает индукционная панель следующим образом. Сетевое переменное напряжение выпрямляется и поступает на вход инвертора.

Нижний порог выбран неспроста: это именно то значение частоты, выше которого ухо человека не способно уловить звуковые вибрации. Чтобы не причинять пользователям дискомфорта неприятным звуком, нижний порог частоты не может быть ниже 20 кГц.

В процессе работы электронные компоненты инвертора и индукторов довольно сильно греются, поэтому плата инвертора принудительно обдувается потоком воздуха, нагнетаемого вентилятором.

Индуктором, представляющим собой катушку, намотанную из медного многожильного провода в форме конфорки, формируется переменное магнитное поле высокой частоты.

Регулирование мощности нагрева в индукционных печах может происходить двумя способами:

циклическим включением индуктора на полную мощность. Частота включений зависит от необходимой температуры нагрева пищи при приготовлении. Ее получают с термодатчиков, установленных под наружной поверхностью печи. При этом частота магнитного поля конфорки остается неизменной;
изменением частоты магнитного поля. Чем выше частота, тем большее количество вихревых токов индуцируется в посуде. Следовательно, можно получить большую температуру нагрева ее поверхности. Как правило, регулирование мощности конфорки укладывается в тот же диапазон частот: 20 кГц – 120 кГц.

В недорогих моделях для регулирования мощности нагрева применяется циклический способ регулирования мощности.

В более продвинутых — изменение частоты.

Когда металлическую посуду ставят на конфорку, в толще материала возникают вихревые токи, которые и обеспечивают ее нагрев. По сути дно кастрюли или сковородки выступает в качестве вторичной обмотки трансформатора (короткозамкнутой) и является отличной средой для возникновения токов Фуко.

Здесь следует сделать одно важное отступление и рассказать о скин-эффекте, иначе именуемом поверхностным эффектом.

Любой электрический ток при протекании по проводнику создает вокруг него электромагнитное поле. Это же касается и вихревых токов. Магнитные поля, взаимодействуя друг с другом, вытесняют электроны из толщи материала на его поверхность, именуемую скин-слоем, и электрический ток проходит больше по поверхности проводника, чем в его внутренних слоях. Объемная плотность тока в скин-слое значительно выше, чем в его толще. Известно, что с увеличением глубины проникания в материал, амплитуда вихревых токов уменьшается и они гораздо хуже осуществляют нагрев. Использование материала с тонким скин-слоем позволяет получить более высокие температуры его поверхностного нагрева.

Толщина скин-слоя находится в обратной зависимости от частоты переменного магнитного поля, т. е. с ростом частоты толщина слоя уменьшается, что позволяет получить более высокую плотность тока и более эффективный нагрев поверхности проводника.

Каждый материал обладает своей структурой строения кристаллической решетки, от свойств которой зависят его проводимость и толщина скин-слоя. К примеру, в диапазоне частот 20 кГц – 120 кГц (стандартные частоты работы конфорок индукционной панели) толщина скин-слоя стали на порядок меньше толщины слоев меди или алюминия.

К чему это все? А к тому, какой материал необходимо использовать для изготовления посуды, пригодной для индукционных печей. И какую посуду использовать в принципе.

Только металлы с ферромагнитными свойствами смогут обеспечить нужные температуры нагрева дна посуды и подойдут для готовки еды, а не ее медленного разогрева.

Поэтому для индукции нужна посуда, к которой прилипает магнит. Это не прихоть производителя, а объективная необходимость!

Дальше все просто. Вихревые токи, вызванные высокочастотным магнитным полем, индуцируются на внутренней поверхности дна посуды. Именно она контактирует с продуктами и нагревает их, отдавая им тепловую энергию. Этим и объясняется высокая скорость нагрева на индукционных варочных поверхностях.

Конечно, за счет теплопроводности металла нагреется и сама посуда, и варочная поверхность, но это будут не сотни градусов. Поэтому готовить можно, даже застелив конфорку салфеткой — она не загорится, температуры просто не хватит для воспламенения.

Попавшие на поверхность продукты не пригорят к ней по той же причине.

Магия? Зная, как работает индукционная поверхность, понимаешь — это не такая уж и магия. Обычная физика!

Индукция и индуктивность

Индукция и индуктивность

В 1824 году Эрстед обнаружил, что ток, проходящий через катушку, создает магнитное поле, способное сдвинуть стрелку компаса. Семь лет спустя Фарадей и Генри обнаружили прямо противоположное. Они заметили, что движущееся магнитное поле индуцирует ток в электрическом проводнике. Этот процесс генерации электрического тока в проводнике путем помещения проводника в изменяющееся магнитное поле называется электромагнитной индукцией или просто индукцией .Это называется индукцией, потому что ток, как говорят, индуцируется в проводнике магнитным полем.

Фарадей также заметил, что скорость изменения магнитного поля также влияет на величину индуцированного тока или напряжения. Закон Фарадея для размотанного проводника утверждает, что величина индуцированного напряжения пропорциональна скорости изменения силовых линий, разрезающих проводник. Закон Фарадея для прямого провода показан ниже.

VL = индуцированное напряжение в вольтах
dø / dt = скорость изменения магнитного потока в веберах / секунду

Индукция измеряется в единицах Генри (H) , что отражает эту зависимость от скорости изменения магнитного поля.Один генри — это величина индуктивности, которая требуется для генерации индуцированного напряжения в один вольт, когда ток изменяется со скоростью один ампер в секунду. Обратите внимание, что в определении используется ток, а не магнитное поле. Это связано с тем, что ток можно использовать для создания магнитного поля, и его легче измерить и контролировать, чем магнитный поток.

Индуктивность

Когда индукция возникает в электрической цепи и влияет на поток электричества, она называется индуктивностью , L . Самоиндуктивность или просто индуктивность — это свойство цепи, при котором изменение тока вызывает изменение напряжения в той же цепи. Когда одна цепь индуцирует ток во второй соседней цепи, это называется взаимной индуктивностью . На изображении справа показан пример взаимной индуктивности. Когда переменный ток протекает через кусок провода в цепи, создается электромагнитное поле, которое постоянно растет, сжимается и меняет направление из-за постоянно меняющегося тока в проводе.Это изменяющееся магнитное поле будет индуцировать электрический ток в другом проводе или цепи, которая приближается к проводу в первичной цепи. Ток во втором проводе также будет переменным и фактически будет очень похож на ток, протекающий в первом проводе. Электрический трансформатор использует индуктивность, чтобы изменить электрическое напряжение на более полезный уровень. При неразрушающем контроле индуктивность используется для создания вихревых токов в испытуемом образце.

Следует отметить, что, поскольку за индуктивность отвечает изменяющееся магнитное поле, оно присутствует только в цепях переменного тока.Высокочастотный переменный ток приведет к большему индуктивному сопротивлению, поскольку магнитное поле изменяется быстрее.

Самоиндукция и взаимная индуктивность будут рассмотрены более подробно на следующих страницах.

Самоиндуктивность и индуктивное сопротивление

Самоиндуктивность и индуктивное реактивное сопротивление

Самоиндуктивность — это особая форма электромагнитной индукции. Самоиндукция определяется как индукция напряжения в токоведущем проводе, когда ток в самом проводе изменяется.В случае самоиндукции магнитное поле, создаваемое изменяющимся током в цепи, само индуцирует напряжение в той же цепи. Следовательно, напряжение самоиндуцировано.

Термин «индуктор» используется для описания элемента схемы, обладающего свойством индуктивности, а катушка с проводом является очень распространенной катушкой индуктивности. В принципиальных схемах для обозначения индуктивного компонента обычно используется катушка или провод. Более пристальный взгляд на катушку поможет понять причину, по которой в проводе, по которому проходит изменяющийся ток, возникает напряжение.Переменный ток, протекающий через катушку, создает магнитное поле внутри и вокруг катушки, которое увеличивается и уменьшается по мере изменения тока. Магнитное поле образует концентрические петли, которые окружают провод и соединяются, образуя более крупные петли, окружающие катушку, как показано на изображении ниже. Когда ток увеличивается в одной петле, расширяющееся магнитное поле пересекает некоторые или все соседние петли провода, вызывая напряжение в этих петлях. Это вызывает индуцирование напряжения в катушке при изменении тока.

Изучая это изображение катушки, можно увидеть, что количество витков в катушке будет влиять на величину напряжения, которое индуцируется в цепи. Увеличение числа витков или скорости изменения магнитного потока увеличивает величину индуцированного напряжения. Следовательно, Закон Фарадея должен быть изменен для катушки с проволокой и станет следующим.

Где:

VL = индуцированное напряжение в вольтах
N = количество витков в катушке
dø / dt = скорость изменения магнитного потока в
интервалах в секунду

Уравнение просто утверждает, что величина индуцированного напряжения (VL) пропорциональна количеству витков в катушке и скорости изменения магнитного потока (dø / dt).Другими словами, когда увеличивается частота магнитного потока или количество витков в катушке, величина индуцированного напряжения также увеличивается.

В цепи намного проще измерить ток, чем измерить магнитный поток, поэтому следующее уравнение можно использовать для определения индуцированного напряжения, если известны индуктивность и частота тока. Это уравнение также можно реорганизовать, чтобы можно было рассчитать индуктивность, когда можно определить величину наведенного напряжения и известна частота тока.

Где:

VL = индуцированное напряжение в вольтах
L = значение индуктивности в генри
di / dt = скорость изменения тока в амперах в секунду

Закон Ленца

Вскоре после того, как Фарадей предложил свой закон индукции, Генрих Ленц разработал правило для определения направления индуцированного тока в контуре.По сути, закон Ленца гласит, что индуцированный ток имеет такое направление, что его магнитное поле противодействует изменению магнитного поля, которое индуцирует ток . Это означает, что ток, индуцированный в проводнике, будет противодействовать изменению тока, которое вызывает изменение потока. Закон Ленца важен для понимания свойства индуктивного реактивного сопротивления, которое является одним из свойств, измеряемых при вихретоковом контроле.

Индуктивное реактивное сопротивление

Уменьшение протекания тока в цепи из-за индукции называется индуктивным реактивным сопротивлением . При более внимательном рассмотрении катушки с проволокой и применении закона Ленца можно увидеть, как индуктивность уменьшает протекание тока в цепи. На изображении ниже направление первичного тока показано красным цветом, а магнитное поле, создаваемое током, показано синим. Направление магнитного поля можно определить, взяв правую руку и указав большим пальцем в направлении тока. Затем ваши пальцы будут указывать в направлении магнитного поля. Можно видеть, что магнитное поле от одной петли провода будет пересекать другие петли в катушке, и это вызовет протекание тока (показано зеленым цветом) в цепи. Согласно закону Ленца, индуцированный ток должен течь в направлении, противоположном первичному току. Индуцированный ток, работающий против первичного тока, приводит к уменьшению тока в цепи.

Следует отметить, что индуктивное реактивное сопротивление увеличится, если количество витков в катушке увеличится, поскольку магнитное поле от одной катушки будет иметь больше катушек для взаимодействия.

Как и сопротивление, индуктивное реактивное сопротивление уменьшает протекание тока в цепи.Тем не менее, можно различить сопротивление и индуктивное реактивное сопротивление в цепи, глядя на синхронизацию между синусоидальными волнами напряжения и тока переменного тока. В цепи переменного тока, содержащей только резистивные компоненты, напряжение и ток будут синфазными, что означает, что пики и спады их синусоидальных волн будут происходить одновременно. Когда в цепи присутствует индуктивное реактивное сопротивление, фаза тока будет сдвинута так, чтобы ее пики и спады не возникали одновременно с пиками напряжения. Более подробно об этом будет сказано в разделе, посвященном схемам.

Что такое индукция — определение, самоиндуктивность, взаимная индуктивность, разность, вывод

- БЕСПЛАТНАЯ ЗАПИСЬ КЛАСС
- КОНКУРСНЫЕ ЭКЗАМЕНЫ
  - BNAT
  - Классы
    - Класс 1-3
    - Класс 4-5
    - Класс 6-10
    - Класс 6-10
    - Класс CBSE
      - Книги NCERT
        
        Книги NCERT для класса 5
        
        Книги NCERT класса 6
        
        Книги NCERT для класса 7
        
        Книги NCERT для класса 8
        
        Книги NCERT для класса 9
        
        Книги NCERT для класса 10
        
        NCERT Книги для класса 11
        
        NCERT Книги для класса 12
        
        NCERT Exemplar Class 8
        
        NCERT Exemplar Class 9
        
        NCERT Exemplar Class 10
        
        NCERT Exemplar Class 11 NCERT Exemplar Class 11
        
        RS Aggarwal
        
        Решения RS Aggarwal класса 12
        
        Решения RS Aggarwal класса 11
        
        RS Aggarwal Решения класса 10
        
        Решения RS Aggarwal класса 9
        
        Решения RS Aggarwal класса 8
        
        Решения RS Aggarwal класса 7
        
        Решения RS Aggarwal класса 6
        
        RD Sharma Class 6 Решения RD
        
        7 Решения
        
        Решения RD Sharma Class 8
        
        Решения RD Sharma Class 9
        
        Решения RD Sharma Class 10
        
        Решения RD Sharma Class 11
        
        Решения RD Sharma Class 12
        
        Механика
        
        Термодинамика
        
        Электромагнетизм
        
        Органическая химия
        
        Неорганическая химия
        
        Периодическая таблица
        
        Математические формулы
        
        Алгебровые формулы
        
        Тригонометрические формулы
        
        Геометрические формулы
        
        9013 CALCULATORS
        
        Математические калькуляторы 9013BS32 909 Образцы документов для класса 6
        
        Образцы документов CBSE для класса 7
        
        Образцы документов CBSE для класса 8
        
        Образцы документов CBSE для класса 9
        
        Образцы документов CBSE для класса 10
        
        Образцы документов CBSE для класса 1 1
        
        Образцы документов CBSE для класса 12
        
        Вопросники предыдущего года CBSE, класс 10
        
        Вопросы CBSE за предыдущий год, класс 12
        
        HC Verma Solutions Класс 11 Физика
        
        HC Verma Solutions Класс 12 Физика
        
        Решения Лахмира Сингха Класса 9
        
        Решения Лахмира Сингха Класса 10
        
        Лахмир Сингх Класс 8 Решения Класс 8 Примечания
        
        Дополнительные вопросы по математике класса 8 CBSE
        
        Дополнительные вопросы по науке 8 класса CBSE
        
        Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE
        
        Дополнительные вопросы по науке 9 класс CBSE Вопросы
        
        CBSE Class 10 Дополнительные вопросы по математике
        
        CBSE Class 10 Science Extra Questions
        
        Class 3
        
        Class 4
        
        Class 5
        
        Class 6
        
        Class 7
        
        Class 7
        
        Class 6
        
        Class 7
        
        Class Класс 9
        
        Класс 10
        
        Класс 11
        
        Класс 12
        
        Решения NCERT для класса 11
        
        Решения NCERT для физики класса 11 Для класса 1132 Решения NCERT Химия
        
        Решения NCERT для биологии класса 11
        
        Решение NCERT s Для класса 11 по математике
        
        NCERT Solutions Class 11 Accountancy
        
        NCERT Solutions Class 11 Business Studies
        
        NCERT Solutions Class 11 Economics
        
        NCERT Solutions Class 11 Statistics
        
        NCERT Solutions Class 11 Commerce
        
        Решения NCERT для физики класса 12
        
        Решения NCERT для химии класса 12
        
        Решения NCERT для биологии класса 12
        
        Решения NCERT для математики класса 12
        
        Решения NCERT, класс 12, бухгалтерия
        
        Решения NCERT, класс 12, бизнес-исследования
        
        NCERT Solutions Class 12 Economics
        
        NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 1
        
        NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 2
        
        NCERT Solutions Class 12 Micro-Economics
        
        NCERT Solutions Class 12 Commerce
        
        NCERT Solutions Class 12 Macro-Economics
        
        Решения NCERT для математики класса 4
        
        Решения NCERT для класса 4 EVS
        
        Решения NCERT для математики класса 5
        
        Решения NCERT для класса 5 EVS
        
        Решения NCERT для математики класса 6
        
        Решения NCERT для науки класса 6
        
        Решения NCERT для класса 6 социальных наук
        
        Решения NCERT для класса 6 Английский язык
        
        Решения NCERT для математики класса 7
        
        Решения NCERT для науки класса 7
        
        Решения NCERT для социальных наук класса 7
        
        Решения NCERT для класса 7 Английский язык
        
        Решения NCERT для математики класса 8
        
        Решения NCERT для науки 8 класса
        
        Решения NCERT для социальных наук 8 класса ce
        
        Решения NCERT для класса 8 Английский
        
        Решения NCERT для социальных наук класса 9
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 1
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 2
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 3
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 4
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 5
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 6
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 7
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 8
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 9
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 10
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 11
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 12
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 13
        
        NCER Решения T для математики класса 9 Глава 14
        
        Решения NCERT для математики класса 9 Глава 15
        
        Решения NCERT для науки класса 9 Глава 1
        
        Решения NCERT для науки класса 9 Глава 2
        
        Решения NCERT для науки класса 9 Глава 3
        
        Разница между вычетом и индукцией
        
        Удержание и индукция
        
        Логика — это изучение принципов рассуждения и умозаключений. Он применяется в философии, этике, психологии, математике, семантике и информатике. Он анализирует формы, которые принимают аргументы, независимо от того, верны они или нет, и истинны они или ложны.
        
        Аргументы — это одно или несколько утверждений или предпосылок, из которых можно сделать вывод. Они могут быть формальными или неформальными, аннулируемыми, переходными или по аналогии. Наиболее распространенными типами являются дедуктивные или дедуктивные и индукционные или индуктивные аргументы.
        
        Дедукция определяется как рассуждение, при котором вывод рассматривается как логический результат посылки или аргумента, его истинность или обоснованность основываются на истинности его аргумента.Удержание — это метод получения знаний, который может быть действительным или недействительным, обоснованным или необоснованным. Это своего рода рассуждение от общего к частному, при котором вывод обязательно следует из заявленных посылок или утверждений. Исходные посылки в дедукции убедительно подтверждают вывод. А если их принять как истинные, то отсюда следует, что и вывод верен. Примером вычета является следующий набор утверждений:
        
        Все вещи, созданные Богом, хорошо. Я создан Богом.Я хорошо.
        
        Индукция, с другой стороны, определяется как рассуждение, при котором отдельные аргументы или посылки приводятся и оцениваются для формирования определенных выводов или обобщений. Аргументы подтверждают вывод, но не обязательно делают его верным. Это своего рода рассуждение от частного или индивидуального к общему. Даже если все предпосылки верны, заключение может быть ложным. Если посылки достаточно сильны и верны, то это маловероятно, что заключение может быть ложным.Пример индукции — это набор утверждений:
        
        Люди — самые умные виды животных. Джон человек. Следовательно, Джон умен.
        
        При индукции предположения могут подтверждаться или опровергаться определенными обстоятельствами или доказательствами. Он основан на опыте, на моделях и примерах, благодаря которым что-то случается, заставляя нас делать выводы, применимые ко всем. В нем делается вывод с вероятностью и подчеркивается, что вывод, вероятно, исходит из истинности посылок.
        Таким образом, если посылки верны, то отсюда следует, что вывод также верен, потому что факты уже были подчеркнуты в предпосылках или утверждениях. Он завершается необходимостью и оценивается по принципу противоречия. Это основа научного метода и общепринятая форма рассуждений.
        
        1. Дедукция — это рассуждение от общего к частному или индивидуальному, в то время как индукция — это рассуждение от частного или индивидуального к общему.
        2. При дедукции заключение принимается как логический результат посылок, тогда как при индукции заключение формируется из отдельных посылок, которые могут его поддерживать, но не делают его истинным.
        3. Выведение завершается необходимостью, а индукция — вероятностью.
        4. Дедукция — это основа научного метода, а индукция — нет.
        
        : Если вам понравилась эта статья или наш сайт.
        
        Индукция и индуктивность в чем разница
        
        Индукция — это когда изменение внешнего магнитного поля вызывает появление в замкнутом контуре эдс (закон электромагнитной индукции Фарадея).
        
        Самоиндукция — это когда магнитное поле создаётся самим контуром, и появление эдс вызывается изменением этого собственного поля (вызванное изменением, например, тока в этом контуре). Явление самоиндукции открыто Дж. Генри.
        
        При постоянном токе напряжение на (идеальной) катушке индуктивности равно нулю. Такая катушка представляет собой просто кусок провода. Но попытка изменить ток приводит к изменению создаваемого катушкой магнитного поля, а уж изменяющееся магнитное поле наводит эдс по фигу в чём. Вот что попало в область изменяющегося поля (в частности и сама эта катушка) — в том и наводит.
        
        Напряжение самоиндукции определяется формулой e = L*dI/dt, где L — индуктивность контура.
        
        Хотя индукция и самоиндукция связаны по своей физической природе (обе есть результат изменения магнитного поля), они могут существовать и по отдельности. В частности, если магнитное поле создаётся внешним источником — да хоть постоянным магнитом, движущимся относительно контура, то эдс индукции возникает, а вот самоиндукция — не обязательно. Верно и обратное. Если нет ещё одного контура, кроме того, который создаёт изменяющееся поле и в котором, стало быть, возникает самоиндукция, то и явления индукции нету.
        
        По сути явление самоиндукции — это частный случай явления электромагнитной индукции.
        
        Электромагнитная индукция наблюдается при любом изменение магнитного потока через замкнутый проводящий контур (рамку, катушку) и проявляется в том, что возникает индукционный ток в этом контуре.
        
        Например, при введении постоянного магнита или катушки с током в контур или его удаления, при приближении магнита или катушки с током, при включении и выключении тока в катушке, при изменении тока реостатом. Или все то же самое, но уже движется сам контур. Обычно все эти примеры называют примерами явления электромагнитной индукции, то есть изменение магнитного потока связана с изменением внешнего магнитного поля, созданного другим объектом.
        
        Явление электромагнитной индукции, которое происходит в одном и том же замкнутом контуре (катушке) называется самоиндукцией. Оно проявляется в том, что изменение тока в контуре (магнитного потока) замедляется (происходит с запаздыванием). Объясняется это тем, что индукционный ток возникает в том же проводнике, что и переменный ток, вызвавший его. Он всегда направлен так, что препятствует изменению магнитного потока: если ток увеличивается, то индукционный ток направлен против, если ток уменьшается, то ток направлен в ту же сторону (правило Ленца). В этом и состоит отличие в деталях, а по сути это одно и то же.
        
        Что такое индуктивность, в чём измеряется, основные формулы
        
        Индуктивность характеризует свойства элементов электрической цепи накапливать энергию магнитного поля. Также это мера связи между током и магнитным полем. Ещё её сравнивают с инерцией электричества – также, как массу с мерой инерции механических тел.
        
        Явление самоиндукции
        
        Если ток, идущий через проводящий контур, изменяется по величине, то возникает явление самоиндукции. В этом случае изменяется магнитный поток через контур, и на выводах рамки с током возникает ЭДС, называемая ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС противоположна направлению тока и равна:
        
        Очевидно, что ЭДС самоиндукции равна скорости изменения магнитного потока, вызванного изменением протекающего по контуру тока, а также пропорциональна скорости изменения тока. Коэффициент пропорциональности между ЭДС самоиндукции и скоростью изменения тока называется индуктивностью и обозначается L. Эта величина всегда положительна, и имеет единицу измерения в СИ 1 Генри (1 Гн). Также используются дробные доли – миллигенри и микрогенри. Об индуктивности в 1 Генри можно говорить, если изменение тока на 1 ампер вызывает ЭДС самоиндукции в 1 Вольт. Индуктивностью обладает не только контур, но и отдельный проводник, а также катушка, которую можно представить как множество последовательно включенных контуров.
        
        В индуктивности запасается энергия, которую можно вычислить, как W=L*I 2 /2, где:
        
        W – энергия, Дж;
        
        L – индуктивность, Гн;
        
        I – ток в катушке, А.
        
        И здесь энергия прямо пропорциональна индуктивности катушки.
        
        Важно! В технике индуктивностью также называется устройство, в котором происходит запасание электрического поля. Реальный элемент, наиболее близкий к такому определению – катушка индуктивности.
        
        Общая формула для расчета индуктивности физической катушки имеет сложный вид и для практических вычислений неудобна. Полезно запомнить, что индуктивность пропорциональна количеству витков, диаметру катушки и зависит от геометрической формы. Также на индуктивность влияет магнитная проницаемость сердечника, на котором расположена обмотка, но не влияет ток, протекающий по виткам. Для вычисления индуктивности каждый раз надо обращаться к приведенным формулам для конкретной конструкции. Так, для цилиндрической катушки её основная характеристика вычисляется по формуле:
        
        μ – относительная магнитная проницаемость сердечника катушки;
        
        μ – магнитная постоянная, 1,26*10-6 Гн/м;
        
        N – количество витков;
        
        S – площадь витка;
        
        l – геометрическая длина катушки.
        
        Для вычисления индуктивности для цилиндрической катушки и катушек других форм лучше воспользоваться программами-калькуляторами, в том числе онлайн-калькуляторами.
        
        Последовательное и параллельное соединение индуктивностей
        
        Индуктивности можно соединять последовательно или параллельно, получая набор с новыми характеристиками.
        
        Параллельное соединение
        
        При параллельном соединении катушек напряжение на всех элементах равны, а токи (переменные) распределяются обратно пропорционально индуктивностям элементов.
        
        U=U₁=U₂=U₃;
        
        I=I₁+I₂+I₃.
        
        Общая индуктивность цепи определяется, как 1/L=1/L₁+1/L₂+1/L₃. Формула справедлива для любого количества элементов, а для двух катушек упрощается до вида L=L₁*L₂/(L₁+L₂). Очевидно, что итоговая индуктивность меньше индуктивности элемента с наименьшим значен
        
        Последовательное соединение
        
        При таком виде соединения через цепь, составленную из катушек, течёт один и тот же ток, а напряжение (переменное!) на каждом компоненте цепи распределяется пропорционально индуктивности каждого элемента:
        
        U=U₁+U₂+U₃;
        
        I=I₁=I₂=I₃.
        
        Суммарная индуктивность равна сумме всех индуктивностей, и будет больше индуктивности элемента с наибольшим значением. Поэтому такое соединение используют при необходимости получить увеличение индуктивности.
        
        Важно! При соединении катушек в последовательную или параллельную батарею формулы расчёта верны только для случаев, когда исключено взаимное влияние магнитных полей элементов друг на друга (экранировкой, большим расстоянием и т.д.). Если влияние существует, то общее значение индуктивности будет зависеть от взаимного расположения катушек.
        
        Некоторые практические вопросы и конструкции катушек индуктивности
        
        На практике применяют различные конструкции катушек индуктивности. В зависимости от назначения и области применения устройства можно выполнить различным способом, но надо учитывать эффекты, возникающие в реальных катушках.
        
        Добротность катушки индуктивности
        
        У реальной катушки, кроме индуктивности, есть ещё несколько параметров, и один из самых важных – добротность. Эта величина определяет потери в катушке и зависит от:
        
        омических потерь в проводе обмотки (чем больше сопротивление, тем ниже добротность);
        
        диэлектрических потерь в изоляции провода и каркасе обмотки;
        
        потерь в экране;
        
        потерь в сердечнике.
        
        Все эти величины определяют сопротивление потерь, а добротностью называют безразмерную величину, равную Q=ωL/Rпотерь, где:
        
        ω = 2*π*F – круговая частота;
        
        L – индуктивность;
        
        ωL – реактивное сопротивление катушки.
        
        Можно приближённо говорить о том, что добротность равна отношению реактивного (индуктивного) сопротивления к активному. С одной стороны, с ростом частоты растёт числитель, но в то же время за счет скин-эффекта растёт и сопротивление потерь за счет уменьшения полезного сечения провода.
        
        Экранный эффект
        
        Для уменьшения влияния посторонних предметов, а также электрических и магнитных полей и взаимного влияния элементов посредством этих полей, катушки (особенно высокочастотные) часто помещают в экран. Кроме полезного эффекта, экранирование вызывает снижение добротности катушки, снижение её индуктивности и повышение паразитной ёмкости. Причём чем ближе стенки экрана к виткам катушки, тем выше вредное влияние. Поэтому экранированные катушки практически всегда выполняют с возможностью подстройки параметров.
        
        Подстроечная индуктивность
        
        В некоторых случаях требуется точно установить значение индуктивности на месте после подключения катушки к другим элементам цепи, компенсируя отклонение параметров при настройке. Для этого применяются разные способы (переключения отводов витков и т.п.), но наиболее точный и плавный метод – подстройка с помощью сердечника. Он выполняется в виде стержня с резьбой, который можно вворачивать и выворачивать внутри каркаса, настраивая индуктивность катушки.
        
        Переменная индуктивность (вариометр)
        
        Там, где требуется оперативная регулировка индуктивности или индуктивной связи, применяются катушки другой конструкции. Они содержат две обмотки – подвижную и неподвижную. Общая индуктивность равна сумме индуктивностей двух катушек и взаимной индуктивности между ними.
        
        Изменением относительного положения одной катушки к другой, регулируется общее значение индуктивности. Такое устройство называется вариометром и часто применяется в связной аппаратуре для настройки резонансных контуров в тех случаях, когда применение конденсаторов переменной ёмкости по каким-то причинам невозможно. Конструкция вариометра довольно громоздкая, что ограничивает область его применения.
        
        Индуктивность в виде печатной спирали
        
        Катушки с небольшой индуктивностью можно выполнять в виде спирали из печатных проводников. Достоинством такой конструкции являются:
        
        технологичность производства;
        
        высокая повторяемость параметров.
        
        К недостаткам относят невозможность точной подстройки при регулировке и сложность получения больших значений индуктивности – чем выше индуктивность, тем больше катушка занимает места на плате.
        
        Катушка с секционной намоткой
        
        Индуктивность без ёмкости бывает только на бумаге. При любой физической реализации катушки сразу же возникает паразитная межвитковая ёмкость. Это во многих случаях вредное явление. Паразитная ёмкость складывается с ёмкостью LC-контура, снижая резонансную частоту и добротность колебательной системы. Также у катушки возникает собственная резонансная частота, которая провоцирует нежелательные явления.
        
        Для снижения паразитной ёмкости применяют различные способы, самый простой из которых – намотка индуктивности в виде нескольких последовательно включенных секций. При таком включении индуктивности складываются, а суммарная ёмкость снижается.
        
        Катушка индуктивности на тороидальном сердечнике
        
        Линии магнитного поля цилиндрической катушки индуктивности проводят через внутреннюю часть обмотки (если там сердечник – то через него) и замыкаются снаружи через воздух. Этот факт влечёт за собой несколько недостатков:
        
        снижается индуктивность;
        
        характеристики катушки меньше поддаются расчёту;
        
        любой предмет, внесенный во внешнее магнитное поле, меняет параметры катушки (индуктивность, паразитная ёмкость, потери и т.п.), поэтому во многих случаях требуется экранировка.
        
        От этих недостатков во многом свободны катушки, намотанные на тороидальных сердечниках (в виде кольца или «бублика»). Магнитные линии проходят внутри сердечника в виде замкнутых петель. Это означает, что внешние предметы практически не оказывают влияние на параметры намотанной на таком сердечнике катушки, и экранировка для такой конструкции не нужна. Также увеличивается индуктивность при прочих равных параметрах, а характеристики проще рассчитать.
        
        К недостаткам катушек, намотанных на торах, относят невозможность плавной подстройки индуктивности на месте. Другая проблема – высокая трудоёмкость и низкая технологичность намотки. Впрочем, это относится ко всем индуктивным элементам в целом, в большей или меньшей степени.
        
        Также общим недостатком физической реализации индуктивности являются высокие массогабаритные показатели, относительно невысокая надежность и низкая ремонтопригодность.
        
        Формула индуктивности и Единицы, Самоиндуктивность
        
        индуктивность является свойством электрических цепей, через которые создается электродвижущая сила, вследствие прохождения электрического тока и изменения связанного магнитного поля. Эта электродвижущая сила может генерировать два явления, хорошо отличающихся друг от друга.
        
        Первая представляет собой самоиндуктивность в катушке, а вторая соответствует взаимной индуктивности, если это две или более катушек, соединенных вместе. Это явление основано на законе Фарадея, также известном как закон электромагнитной индукции, который указывает на возможность создания электрического поля из переменного магнитного поля..
        
        В 1886 году физик, математик, инженер-электрик и радиотелеграф Оливер Хевисайд дал первые указания на самоиндукцию. Затем американский физик Джозеф Генри также внес важный вклад в электромагнитную индукцию; по этой причине единица измерения индуктивности берет свое название.
        
        Точно так же немецкий физик Генрих Ленц постулировал закон Ленца, в котором указано направление индуцированной электродвижущей силы. Согласно Ленцу, эта сила, вызванная разностью напряжений, приложенных к проводнику, идет в направлении, противоположном направлению тока, протекающего через него..
        
        Индуктивность является частью полного сопротивления цепи; то есть его существование предполагает некоторое сопротивление циркуляции тока.
        
        1 Математические формулы
        
        1.1 Формула по интенсивности тока
        
        1.2 Формула по индуцированному стрессу
        
        1.3 Формула по характеристикам индуктора
        
        3.1 Соответствующие аспекты
        
        4.1 Взаимная индуктивность по FEM
        
        4.2 Взаимная индуктивность по магнитному потоку
        
        4.3 Равенство взаимных индуктивностей
        
        Математические формулы
        
        Индуктивность обычно обозначается буквой «L» в честь вклада физика Генриха Ленца на эту тему..
        
        Математическое моделирование физического явления включает электрические переменные, такие как магнитный поток, разность потенциалов и электрический ток исследуемой цепи..
        
        Формула по интенсивности тока
        
        Математически формула магнитной индуктивности определяется как отношение между магнитным потоком в элементе (цепь, электрическая катушка, катушка и т. Д.) И электрическим током, который протекает через элемент.
        
        L: индуктивность [H].
        
        Φ: магнитный поток [Wb].
        
        N: количество витков катушки [без единицы измерения].
        
        Магнитный поток, который упоминается в этой формуле, является потоком, создаваемым только благодаря циркуляции электрического тока..
        
        Для того чтобы это выражение было действительным, другие электромагнитные потоки, генерируемые внешними факторами, такими как магниты или электромагнитные волны, вне схемы исследования не должны рассматриваться..
        
        Значение индуктивности обратно пропорционально интенсивности тока. Это означает, что чем больше индуктивность, тем меньше циркуляция тока по цепи и наоборот.
        
        С другой стороны, величина индуктивности прямо пропорциональна числу витков (или витков), составляющих катушку. Чем больше спираль имеет индуктор, тем больше значение его индуктивности.
        
        Это свойство также варьируется в зависимости от физических свойств проволоки, образующей катушку, а также от длины этого.
        
        Формула для индуцированного стресса
        
        Магнитный поток, связанный с катушкой или проводником, является сложной переменной для измерения. Однако возможно получить дифференциал электрического потенциала, вызванный изменениями упомянутого потока..
        
        Эта последняя переменная не больше, чем электрическое напряжение, которое можно измерить с помощью традиционных инструментов, таких как вольтметр или мультиметр. Таким образом, математическое выражение, которое определяет напряжение на выводах индуктора, выглядит следующим образом:
        
        В этом выражении:
        
        В_L: разность потенциалов в индуктивности [В].
        
        L: индуктивность [H].
        
        ΔI: дифференциальный ток [I].
        
        Δt: разница во времени [с].
        
        Если это одна катушка, то V_L самоиндуцированное напряжение индуктора. Полярность этого напряжения будет зависеть от того, увеличивается ли величина тока (положительный знак) или уменьшается (отрицательный знак) при перемещении от одного полюса к другому.
        
        Наконец, очистив индуктивность предыдущего математического выражения, мы получаем следующее:
        
        Величину индуктивности можно получить, разделив значение самоиндуцированного напряжения между дифференциальным током по времени.
        
        Формула по характеристикам индуктора
        
        Материалы изготовления и геометрия индуктора играют фундаментальную роль в значении индуктивности. То есть помимо силы тока есть и другие факторы, которые на него влияют.
        
        Формула, которая описывает значение индуктивности на основе физических свойств системы, выглядит следующим образом:
        
        L: индуктивность [H].
        
        N: число витков катушки [без единицы измерения].
        
        μ: магнитная проницаемость материала [Wb / A · м].
        
        S: площадь поперечного сечения ядра [м 2 ].
        
        l: длина линии потока [м].
        
        Величина индуктивности прямо пропорциональна квадрату числа витков, площади поперечного сечения катушки и магнитной проницаемости материала.
        
        В свою очередь, магнитная проницаемость — это свойство материала притягивать магнитные поля и проходить через них. Каждый материал имеет различную магнитную проницаемость.
        
        В свою очередь, индуктивность обратно пропорциональна длине катушки. Если индуктор очень длинный, значение индуктивности будет ниже.
        
        Единица измерения
        
        В международной системе (СИ) единицей индуктивности является генри, в честь американского физика Джозефа Генри.
        
        Согласно формуле для определения индуктивности как функции магнитного потока и интенсивности тока, мы должны:
        
        С другой стороны, если мы определим единицы измерения, из которых состоит генри, на основе формулы индуктивности как функции индуцированного напряжения, мы получим:
        
        Стоит отметить, что в единицах измерения оба выражения совершенно эквивалентны. Наиболее распространенные величины индуктивностей обычно выражаются в миллиГенри (мГн) и микрогенри (мкГн).
        
        самоиндукции
        
        Самоиндукция — это явление, которое возникает, когда электрический ток циркулирует через катушку, и это вызывает внутреннюю электродвижущую силу в системе..
        
        Эта электродвижущая сила называется напряжением или индуцированным напряжением и возникает в результате наличия переменного магнитного потока.
        
        Электродвижущая сила пропорциональна скорости изменения тока, протекающего через катушку. В свою очередь, этот новый перепад напряжения вызывает циркуляцию нового электрического тока, который идет в направлении, противоположном первичному току цепи.
        
        Самоиндуктивность возникает в результате влияния, которое сборка оказывает на себя из-за наличия переменных магнитных полей.
        
        Единицей измерения самоиндукции является также Генри [H], и в литературе она обычно представлена буквой L.
        
        Соответствующие аспекты
        
        Важно различать, где происходит каждое явление: временное изменение магнитного потока происходит на открытой поверхности; то есть вокруг катушки интереса.
        
        Напротив, электродвижущая сила, индуцированная в системе, представляет собой разность потенциалов, существующую в замкнутом контуре, которая разграничивает открытую поверхность цепи.
        
        В свою очередь, магнитный поток, который проходит через каждый виток катушки, прямо пропорционален интенсивности тока, который его вызывает..
        
        Этот коэффициент пропорциональности между магнитным потоком и интенсивностью тока является так называемым коэффициентом самоиндукции, или, что то же самое, самоиндуктивностью цепи.
        
        Учитывая пропорциональность между обоими факторами, если интенсивность тока изменяется как функция времени, то магнитный поток будет иметь аналогичное поведение.
        
        Таким образом, схема представляет изменение в своих собственных изменениях тока, и это изменение будет увеличиваться, поскольку интенсивность тока значительно изменяется.
        
        Аутоиндуктивность можно понимать как разновидность электромагнитной инерции, и ее значение будет зависеть от геометрии системы при условии соблюдения пропорциональности между магнитным потоком и силой тока..
        
        Взаимная индуктивность
        
        Взаимная индуктивность происходит от индукции электродвижущей силы в катушке (катушка № 2), обусловленной циркуляцией электрического тока в соседней катушке (катушка № 1).
        
        Следовательно, взаимная индуктивность определяется как коэффициент отношения между электродвижущей силой, генерируемой в катушке № 2, и изменением тока в катушке № 1..
        
        Единицей измерения взаимной индуктивности является генри [H], и в литературе она обозначается буквой М. Таким образом, взаимная индуктивность — это та, которая возникает между двумя катушками, соединенными вместе, поскольку ток протекает через одной катушки создает напряжение на клеммах другой.
        
        Явление индукции электродвижущей силы в связанной катушке основано на законе Фарадея.
        
        Согласно этому закону, напряжение, наведенное в системе, пропорционально скорости изменения магнитного потока во времени.
        
        Со своей стороны, полярность индуцированной электродвижущей силы определяется законом Ленца, согласно которому эта электродвижущая сила будет противодействовать циркуляции тока, который ее производит..
        
        Взаимная индуктивность по FEM
        
        Электродвижущая сила, индуцированная в катушке № 2, определяется следующим математическим выражением:
        
        В этом выражении:
        
        ЭДС: электродвижущая сила [В].
        
        M₁₂: взаимная индуктивность между катушкой № 1 и катушкой № 2 [Н].
        
        Dgr; I₁: изменение тока в катушке № 1 [A].
        
        Δt: изменение во времени [с].
        
        Таким образом, очистив взаимную индуктивность предыдущего математического выражения, получим следующие результаты:
        
        Наиболее распространенным применением взаимной индуктивности является трансформатор.
        
        Взаимная индуктивность по магнитному потоку
        
        С другой стороны, также возможно вывести взаимную индуктивность при получении коэффициента между магнитным потоком между обеими катушками и интенсивностью тока, протекающего через первичную катушку..
        
        В указанном выражении:
        
        M₁₂: взаимная индуктивность между катушкой № 1 и катушкой № 2 [Н].
        
        Φ₁₂: магнитный поток между катушками № 1 и № 2 [Wb].
        
        Я₁: сила электрического тока через катушку N ° 1 [A].
        
        При оценке магнитных потоков каждой катушки каждая из них пропорциональна взаимной индуктивности и текущей характеристике этой катушки. Тогда магнитный поток, связанный с катушкой N ° 1, задается следующим уравнением:
        
        Аналогично, магнитный поток, свойственный второй катушке, будет получен из формулы ниже:
        
        Равенство взаимных индуктивностей
        
        Значение взаимной индуктивности также будет зависеть от геометрии связанных катушек из-за пропорциональной зависимости от магнитного поля, которое пересекает поперечные сечения связанных элементов.
        
        Если геометрия муфты остается постоянной, взаимная индуктивность также останется неизменной. Следовательно, изменение электромагнитного потока будет зависеть только от интенсивности тока..
        
        Согласно принципу взаимности сред с постоянными физическими свойствами, взаимные индуктивности идентичны друг другу, как подробно описано в следующем уравнении:
        
        То есть индуктивность катушки № 1 относительно катушки № 2 равна индуктивности катушки № 2 по отношению к катушке № 1.
        
        приложений
        
        Магнитная индукция является основным принципом действия электрических трансформаторов, которые позволяют повышать и понижать уровни напряжения при постоянной мощности..
        
        Циркуляция тока через первичную обмотку трансформатора индуцирует электродвижущую силу во вторичной обмотке, что, в свою очередь, приводит к циркуляции электрического тока.
        
        Коэффициент трансформации устройства задается числом витков каждой обмотки, с помощью которого можно определить вторичное напряжение трансформатора..
        
        Произведение напряжения и электрического тока (т. Е. Мощности) остается постоянным, за исключением некоторых технических потерь из-за внутренней неэффективности процесса.
        
        Закон электромагнитной индукции Фарадея и его формулировка в дифференциальной форме
        
        Катушку индуктивности применяют в колебательном контуре радиоприемника для обеспечения селективного приема сигналов с ограничением по частотному диапазону. Аналогичные по конструкции устройства (соленоиды) обеспечивают достаточные усилия для перемещения сердечника с подсоединенным приводом. На основе единых базовых принципов создают иные электронные схемы, датчики, преобразователи энергии. Выяснив, от чего зависит индуктивность, можно использовать полученные знания для успешного решения разных практических задач.
        
        Различные модификации катушки индуктивности
        
        Материал сердечника
        
        От чего зависит сопротивление проводника
        
        Как и в предыдущем примере, для вычисления индукции катушки с сердечником в представленные выше формулы добавляют множитель относительной магнитной проницаемости «m»:
        
        L = m0 * m * N2 * (S/l) = m0 * m * n2 * V.
        
        С помощью этого коэффициента учитывают ферромагнитные свойства определенного материала.
        
        Если для примера взять бесконечный (очень длинный) прямой провод с круглым сечением, то он будет обладать определенной индуктивностью:
        
        L = (m0/2π) * l *(mc * ln(l/r) +1/4m,
        
        где:
        
        mc – магнитная проницаемость (относительная) среды;
        
        r – радиус, который намного меньше длины (l) проводника.
        
        Однако простые зависимости действуют только до определенной частоты. С определенного уровня волны малой длины начинают распространяться в поверхностной части проводников (скин-эффект). Дополнительно приходится учитывать влияние вихревых составляющих, экранирующих излучение и меняющих силовые параметры поля.
        
        Современные магнитные материалы
        
        Катушка будет работать в точном соответствии с расчетом, если правильно подобраны все функциональные компоненты конструкции. Как показано выше, существенное значение имеют параметры сердечника. Ниже отмечены важные особенности соответствующих материалов:
        
        Сталь с низким содержанием примесей стоит недорого. Ее рекомендуется применять в цепях постоянного тока, так как при повышении частоты значительно увеличиваются потери.
        
        В специальные сорта (трансформаторную сталь) добавляют кремний. Для уменьшения вредного влияния поверхностных эффектов сердечник собирают из пластин. Однако и такие решения не следует использовать при частоте более 1 кГц.
        
        Сплавы из железа с никелем отличаются увеличенной магнитной проницаемостью. Рабочий диапазон – до 80-120 кГц.
        
        Порошковые материалы создают со слоем диэлектрика на поверхностях отдельных микроскопических гранул. Они хорошо приспособлены для работы с высокочастотными сигналами, однако не обладают большой магнитной проницаемостью.
        
        Ферриты – это материалы, созданные на основе керамических компонентов. Они отличаются хорошими техническими характеристиками, малыми потерями. Следует учитывать значительную зависимость от температуры, а также ухудшение рабочих параметров при длительной эксплуатации.
        
        Измерение индуктивности катушки, созданной из медного провода на ферритовом сердечнике
        
        Самоиндукция
        
        Если через замкнутый контур пропускать переменный ток, можно зарегистрировать с помощью простых экспериментов магнитное поле в окружающей среде. Изменение силовых параметров сопровождается появлением в цепи наведенной электродвижущей силы. Данное явление называют самоиндукцией.
        
        Величину ЭДС можно вычислить по формуле:
        
        Это выражение показывает зависимость напряжения от изменения тока за единицу времени. Поправочный коэффициент (L) обозначает особенности проводника (индукционной катушки). Знак «-» характеризует инерционные свойства явления.
        
        При пропускании синусоидального сигнала следует учитывать отставание напряжения (векторное выражение) от тока на 90 градусов. Амплитуда будет прямо пропорциональна частоте (w):
        
        Применение в технике
        
        Катушки индуктивности применяются:
        
        Рис. 9. Катушки индуктивности
        
        Для подавления помех, сглаживания пульсаций, накопления энергии, ограничения переменного тока, в резонансных (колебательный контур) и частотно-избирательных цепях; создания магнитных полей, датчиков перемещений, в считывающих устройствах кредитных карт, а также в самих бесконтактных кредитных картах.
        
        Катушки индуктивности (совместно с конденсаторами и резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и других. Такие катушки, соответственно, так и называют: контурная катушка, катушка фильтра и так далее.
        
        Две индуктивно связанные катушки образуют трансформатор.
        
        Катушка индуктивности, питаемая импульсным током от транзисторного ключа, иногда применяется в качестве источника высокого напряжения небольшой мощности в слаботочных схемах, когда создание отдельного высокого питающего напряжения в блоке питания невозможно или экономически нецелесообразно. В этом случае на катушке из-за самоиндукции возникают выбросы высокого напряжения, которые можно использовать в схеме.
        
        При использовании для подавления помех, сглаживания пульсаций электрического тока, изоляции (развязки) по высокой частоте разных частей схемы и накопления энергии в магнитном поле сердечника катушку индуктивности называют дросселем.
        
        В силовой электротехнике (для ограничения тока при, например, коротком замыкании ЛЭП) катушку индуктивности называют реактором.
        
        Ограничители тока сварочных аппаратов выполняются в виде катушки индуктивности, ограничивая ток сварочной дуги и делая её более стабильной, тем самым позволяя получить более ровный и прочный сварочный шов.
        
        Катушки индуктивности используются также в качестве электромагнитов — исполнительных механизмов. Цилиндрическую катушку индуктивности, длина которой намного превышает диаметр, называют соленоидом. Кроме того, зачастую соленоидом называют устройство, выполняющее механическую работу за счёт магнитного поля при втягивании ферромагнитного сердечника.
        
        В электромагнитных реле катушки индуктивности называют обмоткой реле.
        
        Нагревательный индуктор — специальная катушка индуктивности, рабочий орган установок индукционного нагрева и кухонных индукционных печей.
        
        По большому счёту, во всех генераторах электрического тока любого типа, равно как и в электродвигателях, их обмотки представляют собой катушки индуктивности. Следуя традиции древних изображения плоской Земли, стоящей на трёх слонах или китах, сегодня мы могли бы с большим основанием утверждать, что жизнь на Земле покоится на катушке индуктивности.
        
        Рис. 15. Магнитосфера Земли
        
        Ведь даже магнитное поле Земли, защищающее все земные организмы от корпускулярного космического и солнечного излучений, согласно основной гипотезе о его происхождении, связано с протеканием огромных токов в жидком металлическом ядре Земли. По сути дела, это ядро представляет собой катушку индуктивности планетарного масштаба. Подсчитано, что зона, в которой действует механизм «магнитного динамо», находится на расстоянии 0,25—0,3 радиуса Земли.
        
        Рис. 7. Магнитное поле вокруг проводника с током. I
        
        — ток,
        B
        — вектор магнитной индукции.
        
        Закон Фарадея-Максвелла
        
        В 1873 Дж.К.Максвелл по-новому изложил теорию электромагнитного поля. Уравнения, которые он вывел, легли в основу современной радиотехники и электротехники. Они выражаются следующим образом:
        
        Edl = -dФ/dt – уравнение электродвижущей силы
        
        Hdl = -dN/dt – уравнение магнитодвижущей силы.
        
        Где E – напряженность электрического поля на участке dl; H – напряженность магнитного поля на участке dl; N – поток электрической индукции, t – время.
        
        Симметричный характер данных уравнений устанавливает связь электрических и магнитных явлений, а также магнитных с электрическими. физический смысл, которым определяются эти уравнения, можно выразить следующими положениями:
        
        если электрическое поле изменяется, то это изменение всегда сопровождается магнитным полем.
        
        если магнитное поле изменяется, то это изменение всегда сопровождается электрическим полем.
        
        Рис. 3. Возникновение вихревого магнитного поля
        
        Также Максвелл установил, что распространение электромагнитного поля равна скорости распространения света.
        
        Влияние числа витков и способа намотки
        
        Катушка индуктивности – это спираль, созданная из проводящего материала. Рабочие параметры изделий будут зависеть от особенностей конструкции. Индуктивность увеличивают:
        
        большим количеством витков на единицу длины;
        
        укрупнением поперечного сечения;
        
        установкой в центральной части сердечника с ферромагнитными характеристиками.
        
        От чего зависит индуктивность катушки, примеры типовых решений
        
        Индуктивность одновиткового контура и индуктивность катушки
        
        Для расчета элементарной конструкции подойдет преобразованная первая формула:
        
        Если рассматривается катушка, это выражение трансформируют в суммарное выражение магнитных потоков (Ψ), образованных отдельными витками:
        
        Аналогичным образом:
        
        В действительности для точных расчетов учитывают различия силовых линий в центральной части и на краях конструкции. Для коррекции применяют более сложные выражения.
        
        Индуктивность соленоида
        
        Достаточно длинная электрическая катушка формирует внутри параллельные силовые линии. Для создания равномерного распределения энергии необходимо применять проводник с толщиной намного меньше, по сравнению с диаметром поперечного сечения. Разумеется, необходимо установить одинаковое расстояние между отдельными витками.
        
        Такую конструкцию называют соленоидом. Плотность магнитного потока (B) в центральной рабочей части будет зависеть прямо пропорционально от длины (l) и следующих параметров:
        
        количества витков (N);
        
        тока (i);
        
        плотности намотки (n – число контуров на единицу длины);
        
        площади поперечного сечения (S);
        
        объема (V = S * l).
        
        Ниже приведены основные формулы для вычислений при отсутствии сердечника с учетом магнитной постоянной (m0 ≈ 1,257 *10-6 Гн/ м):
        
        В = m0 * N * (i/l) = m0 * n * I;
        
        Ψ = m0 * N2 * (I * S/l) = m0 * n2 * i *V;
        
        L = m0 * N2 * (S/l) = m0 * n2 * V.
        
        Индуктивность тороидальной катушки (катушки с кольцевым сердечником)
        
        Для вычисления индукции катушки с сердечником в представленные выше формулы добавляют корректирующий множитель «m». С учетом особой формы изделия необходимо сделать следующие изменения:
        
        L = N2 * ((m0 * m * S)/2π * rL), либо L = N2 * ((m0 * m * h)/2π) * ln(R/r),
        
        где:
        
        2π * rL – длина рабочего элемента со средним радиусом rL;
        
        R (r) и h – наружный (внутренний) радиус и высота тора, соответственно.
        
        Коэффициентом «m» учитывают относительный показатель магнитной проницаемости определенного материала к значению для нейтральной среды (вакуума). Если m намного больше единицы, допускается не учитывать искажения поля, которые создает толстый проводник.
        
        Вариометр
        
        Что такое катушка, показано выше на простых примерах. На практике для обозначения однотипных групп применяют специфическую терминологию. Вариометром, например, называют деталь с переменной индуктивностью. В типовой конструкции применяют две катушки, установленные одна внутри другой. Необходимый результат получают регулировкой взаимного положения функциональных компонентов. Для перемещения применяют ручной привод или автоматизированный механизм с внешней схемой управления.
        
        К сведению. Не следует путать определения. Мультипликаторная катушка, например, – это приспособление для рыбной ловли. Такое устройство будет обладать индуктивностью при наматывании лески из проводящего материала. Однако в радиотехнических схемах подобные устройства не используют.
        
        Мультипликаторные катушки
        
        Особенности других конструкций:
        
        Дроссель обеспечивает высокое сопротивление цепи переменному току, поэтому такой пассивный индуктивный элемент часто применяют для создания фильтров. При подключении к сети питания 220В/ 50 Гц используют железные сердечники. При повышении частоты – ферритовые аналоги.
        
        Контурные катушки магнитные устанавливают в комбинации с конденсаторами для создания схем с определенной полосой пропускания.
        
        Электрическим реактором называют крупные конструкции, которые применяют в силовых сетях.
        
        Сдвоенные катушки применяют для разделения цепей по постоянной составляющей.
        
        Токовый реактор ограничивает сильный ток, предотвращает развитие аварийной ситуации при КЗ
        
        Выше отмечены типовые области применения элементов с индуктивными характеристиками. Они пригодны для создания фильтров, ограничения тока и разделения цепи прохождения постоянных и переменных составляющих сигнала. Магнитное поле катушки с током распространяется в пространстве. Чтобы предотвратить паразитное воздействие, отдельные компоненты размещают на достаточном расстоянии.
        
        Правило Ленца
        
        Чтобы определить направление индукционного тока, нужно воспользоваться правилом Ленца.
        
        Академически это правило звучит следующим образом: индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.
        
        Давайте попробуем чуть проще: катушка в данном случае — это недовольная бабуля. Забирают у нее магнитный поток — она недовольна и создает магнитное поле, которое этот магнитный поток хочет обратно отобрать.
        
        Дают ей магнитный поток, забирай, мол, пользуйся, а она такая — «Да зачем сдался мне ваш магнитный поток!» и создает магнитное поле, которое этот магнитный поток выгоняет.
        
        История развития и опыты Фарадея
        
        До середины XIX века считалось, что электрическое и магнитное поле не имеют никакой связи, и природа их существования различна. Но М. Фарадей был уверен в единой природе этих полей и их свойств. Явление электромагнитной индукции, обнаруженное им, впоследствии стало фундаментом для устройства генераторов всех электростанций. Благодаря этому открытию знания человечества о электромагнетизме шагнули далеко вперед.
        Фарадей проделал следующий опыт: он замыкал цепь в катушке I и вокруг нее возрастало магнитное поле. Далее линии индукции данного магнитного поля пересекали катушку II, в которой возникал индукционный ток.
        
        Рис. 1. Схема опыта Фарадея
        
        На самом деле, одновременно с Фарадеем, но независимо от него, другой ученый Джозеф Генри обнаружил это явление. Однако Фарадей опубликовал свои исследования раньше. Таким образом, автором закона электромагнитной индукции стал Майкл Фарадей.
        
        Сколько бы экспериментов не проводил Фарадей, неизменным оставалось одно условие: для образования индукционного тока важным является изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур (катушку).
        
        Единицы измерения
        
        В системе единиц СИ индуктивность измеряется в генри, сокращённо Гн. Контур с током обладает индуктивностью в один генри, если при изменении тока на один ампер в секунду на выводах контура будет возникать напряжение в один вольт.
        
        В вариантах системы СГС — системе СГСМ и в гауссовой системе индуктивность измеряется в сантиметрах (1 Гн = 10⁹ см; 1 см = 1 нГн); для сантиметров в качестве единиц индуктивности применяется также название абгенри. В системе СГСЭ единицу измерения индуктивности либо оставляют безымянной, либо иногда называют статгенри (1 статгенри ≈ 8,987552•10⁻¹¹ генри, коэффициент перевода численно равен 10⁻⁹ от квадрата скорости света, выраженной в см/с).
        
        Явление электромагнитной индукции
        
        Электромагнитная индукция – явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего его.
        
        Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем.
        
        На одну непроводящую основу были намотаны две катушки: витки первой катушки были расположены между витками второй. Витки одной катушки были замкнуты на гальванометр, а второй – подключены к источнику тока. При замыкании ключа и протекании тока по второй катушке в первой возникал импульс тока. При размыкании ключа также наблюдался импульс тока, но ток через гальванометр тек в противоположном направлении.
        
        Первая катушка была подключена к источнику тока, вторая, подключенная к гальванометру, перемещалась относительно нее. При приближении или удалении катушки фиксировался ток.
        
        Катушка замкнута на гальванометр, а магнит движется – вдвигается (выдвигается) – относительно катушки.
        
        Опыты показали, что индукционный ток возникает только при изменении линий магнитной индукции. Направление тока будет различно при увеличении числа линий и при их уменьшении.
        
        Сила индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока. Может изменяться само поле, или контур может перемещаться в неоднородном магнитном поле.
        
        Объяснения возникновения индукционного тока
        
        Ток в цепи может существовать, когда на свободные заряды действуют сторонние силы. Работа этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура равна ЭДС. Значит, при изменении числа магнитных линий через поверхность, ограниченную контуром, в нем появляется ЭДС, которую называют ЭДС индукции.
        
        Электроны в неподвижном проводнике могут приводиться в движение только электрическим полем. Это электрическое поле порождается изменяющимся во времени магнитным полем. Его называют вихревым электрическим полем. Представление о вихревом электрическом поле было введено в физику великим английским физиком Дж. Максвеллом в 1861 году.
        
        Свойства вихревого электрического поля:
        
        источник – переменное магнитное поле;
        
        обнаруживается по действию на заряд;
        
        не является потенциальным;
        
        линии поля замкнутые.
        
        Работа этого поля при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому контуру равна ЭДС индукции в неподвижном проводнике.
        
        Индукция и индуктивность в чем разница
        
        Люди, чья профессия или хобби связано с электрическим током, должны знать и разбираться в таких понятиях, как индуктивность и самоиндукция. Ведь подобные явления довольно часто используются в современном мире.
        
        Что такое самоиндукция — для чайников
        
        Любой электронный проводник имеет переменное магнитное поле, которое порождает дополнительный, так называемый индукционный ток. И если рассматривать в качестве проводника – электрическую цепь, то при изменении силы тока в ней изменится и магнитное поле, которое спровоцирует возникновение вихревого электрического поля.
        
        Подобные явления станут причиной появления электродвижущей силы (ЭДС) в той же самой цепи, что и является самоиндукцией. Таким образом, самоиндукцией считается явление, во время которого в электрическом проводнике возникает ЭДС из-за изменения тока в самом проводнике. Именно самоиндукция мешает току приобрести определенное значение при резком замыкании или размыкании электрической цепи, так как ЭДС в проводнике во время нарастания тока направлена в противоположную сторону относительно источника питания и наоборот во время его уменьшения.
        
        Явление самоиндукции можно наглядно увидеть при включении или выключении 2 одинаковых ламп, которые соединены параллельно.
        
        При этом ЭДС самоиндукции можно рассчитать по формуле:
        
        Ɛ – непосредственно ЭДС;
        
        dФ – изменения магнитного поля;
        
        dt – промежуток времени, за который произошли изменения.
        
        ЭДС измеряется в вольтах, когда единицей измерения магнитного поля является вебер.
        
        Об индуктивности простыми словами
        
        Индуктивностью является физическая величина, которая была введена с целью оценки способности электрического проводника противодействовать току. Т.е. индуктивность, или как ее еще называют – коэффициент самоиндукции, показывает зависимость Ɛ от свойств проводника и от магнитной проницаемости среды, в которой он находится. Единицей измерения величины является генри (Гн).
        
        Если рассмотреть величину на примере катушки индуктивности, то можно понять, что ее показатели будут изменяться в зависимости от числа витков катушки, а также ее размеров и формы. Чем больше количество витков, тем больше индуктивность. Данная величина также будет увеличена, если внутрь катушки будет помещен сердечник, так как изменится относительная магнитная проницаемость среды, в которой находится проводник. Данную зависимость можно увидеть на схеме.
        
        Если посмотреть на формулу зависимости ЭДС от индуктивности, то можно понять, что чем больше будет величина, тем заметнее будет электродвижущая сила, что говорит о их прямой пропорциональности. Следуя из этого, можно сделать вывод, что индуктивность выступает неким «хранилищем» энергии, которое открывается в момент изменения тока.
        
        Ɛ – ЭДС самоиндукции;
        
        L-индуктивность;
        
        I – сила тока;
        
        t – время.
        
        При этом L равно магнитному полю (Ф) деленному на силу тока (I).
        
        Польза и вред
        
        Такое явление, как самоиндукция, большинство людей наблюдают ежедневно, даже не осознавая этого. Так, например, принцип работы люминесцентных трубчатых ламп основан именно на явлении самоиндукции. Также данное явление можно наблюдать в цепи зажигания транспортных средств, работающих на бензине. Это возможно благодаря наличию катушки индуктивности и прерывателя. Так, в момент, когда через катушку проходит ток, прерыватель разрывает цепь питания катушки, в результате чего и образуется ЭДС, которая далее приводит к тому, что импульс более 10 кВ поступает на свечи зажигания.
        
        Явление самоиндукции также приносит пользу, убирая лишнюю пульсацию, частоты или различные шумы в музыкальных колонках или другой аудиотехнике. Именно на ней основано работа различных «шумовых» фильтров.
        
        Однако самоиндукция способна приносить не только пользу, но и заметный вред. Особенно часто она вредит различным выключателям, рубильникам, розеткам и другим устройствам, размыкающим электрическую цепь. Ее негативное воздействие на электроприборы можно заметить невооруженным глазом: искра в розетке в момент вытаскивания вилки, работающего фена и есть проявление сопротивления изменению силы тока.
        
        Именно поэтому лампочки чаще всего перегорают именно в момент выключения света, а не наоборот. Это связано с тем, что сопротивление приводит к выгоранию контактов и накоплению цепей с токами в различных электроприборах, что в свою очередь представляет собой довольно серьезную техническую проблему.
        
        Индуктивность и самоиндукция – незнакомые многим термины, с которыми люди встречаются ежедневно. И если первый термин является физической величиной, обозначающей способность проводника препятствовать изменению напряжения, то второй объясняет появление ЭДС индукции в том же проводнике.
        
        Индукция и индуктивность в чем разница
        
        Индукция – это когда изменение внешнего магнитного поля вызывает появление в замкнутом контуре эдс (закон электромагнитной индукции Фарадея).
        
        Самоиндукция – это когда магнитное поле создаётся самим контуром, и появление эдс вызывается изменением этого собственного поля (вызванное изменением, например, тока в этом контуре). Явление самоиндукции открыто Дж. Генри.
        
        При постоянном токе напряжение на (идеальной) катушке индуктивности равно нулю. Такая катушка представляет собой просто кусок провода. Но попытка изменить ток приводит к изменению создаваемого катушкой магнитного поля, а уж изменяющееся магнитное поле наводит эдс по фигу в чём. Вот что попало в область изменяющегося поля (в частности и сама эта катушка) – в том и наводит.
        
        Напряжение самоиндукции определяется формулой e = L*dI/dt, где L – индуктивность контура.
        
        Хотя индукция и самоиндукция связаны по своей физической природе (обе есть результат изменения магнитного поля), они могут существовать и по отдельности. В частности, если магнитное поле создаётся внешним источником – да хоть постоянным магнитом, движущимся относительно контура, то эдс индукции возникает, а вот самоиндукция – не обязательно. Верно и обратное. Если нет ещё одного контура, кроме того, который создаёт изменяющееся поле и в котором, стало быть, возникает самоиндукция, то и явления индукции нету.
        
        По сути явление самоиндукции – это частный случай явления электромагнитной индукции.
        
        Электромагнитная индукция наблюдается при любом изменение магнитного потока через замкнутый проводящий контур (рамку, катушку) и проявляется в том, что возникает индукционный ток в этом контуре.
        
        Например, при введении постоянного магнита или катушки с током в контур или его удаления, при приближении магнита или катушки с током, при включении и выключении тока в катушке, при изменении тока реостатом. Или все то же самое, но уже движется сам контур. Обычно все эти примеры называют примерами явления электромагнитной индукции, то есть изменение магнитного потока связана с изменением внешнего магнитного поля, созданного другим объектом.
        
        Явление электромагнитной индукции, которое происходит в одном и том же замкнутом контуре (катушке) называется самоиндукцией. Оно проявляется в том, что изменение тока в контуре (магнитного потока) замедляется (происходит с запаздыванием). Объясняется это тем, что индукционный ток возникает в том же проводнике, что и переменный ток, вызвавший его. Он всегда направлен так, что препятствует изменению магнитного потока: если ток увеличивается, то индукционный ток направлен против, если ток уменьшается, то ток направлен в ту же сторону (правило Ленца). В этом и состоит отличие в деталях, а по сути это одно и то же.
        
        Приветствую всех на нашем сайте!
        
        Мы продолжаем изучать электронику с самого начала, то есть с самых основ и темой сегодняшней статьи будет принцип работы и основные характеристики катушек индуктивности. Забегая вперед скажу, что сначала мы обсудим теоретические аспекты, а несколько будущих статей посвятим целиком и полностью рассмотрению различных электрических схем, в которых используются катушки индуктивности, а также элементы, которые мы изучили ранее в рамках нашего курса – резисторы и конденсаторы.
        
        Устройство и принцип работы катушки индуктивности.
        
        Как уже понятно из названия элемента – катушка индуктивности, в первую очередь, представляет из себя именно катушку :), то есть большое количество витков изолированного проводника. Причем наличие изоляции является важнейшим условием – витки катушки не должны замыкаться друг с другом. Чаще всего витки наматываются на цилиндрический или тороидальный каркас:
        
        Важнейшей характеристикой катушки индуктивности является, естественно, индуктивность, иначе зачем бы ей дали такое название 🙂 Индуктивность – это способность преобразовывать энергию электрического поля в энергию магнитного поля. Это свойство катушки связано с тем, что при протекании по проводнику тока вокруг него возникает магнитное поле:
        
        А вот как выглядит магнитное поле, возникающее при прохождении тока через катушку:
        
        В общем то, строго говоря, любой элемент в электрической цепи имеет индуктивность, даже обычный кусок провода. Но дело в том, что величина такой индуктивности является очень незначительной, в отличие от индуктивности катушек. Собственно, для того, чтобы охарактеризовать эту величину используется единица измерения Генри (Гн). 1 Генри – это на самом деле очень большая величина, поэтому чаще всего используются мкГн (микрогенри) и мГн (милигенри). Величину индуктивности катушки можно рассчитать по следующей формуле:
        
        Давайте разберемся, что за величину входят в это выражение:
        
        – магнитная проницаемость вакуума. Это табличная величина (константа) и равна она следующему значению:
        
        – магнитная проницаемость магнитного материала сердечника. А что это за сердечник и для чего он нужен? Сейчас выясним. Дело все в том, что если катушку намотать не просто на каркас (внутри которого воздух), а на магнитный сердечник, то индуктивность возрастет многократно. Посудите сами – магнитная проницаемость воздуха равна 1, а для никеля она может достигать величины 1100. Вот мы и получаем увеличение индуктивности более чем в 1000 раз.
        
        – площадь поперечного сечения катушки
        
        – количество витков
        
        – длина катушки
        
        Из формулы следует, что при увеличении числа витков или, к примеру, диаметра (а соответственно и площади поперечного сечения) катушки, индуктивность будет увеличиваться. А при увеличении длины – уменьшаться. Таким образом, витки на катушке стоит располагать как можно ближе друг к другу, поскольку это приведет к уменьшению длины катушки.
        
        С устройством катушки индуктивности мы разобрались, пришло время рассмотреть физические процессы, которые протекают в этом элементе при прохождении электрического тока. Для этого мы рассмотрим две схемы – в одной будем пропускать через катушку постоянный ток, а в другой -переменный 🙂
        
        Катушка индуктивности в цепи постоянного тока.
        
        Итак, в первую очередь, давайте разберемся, что же происходит в самой катушке при протекании тока. Если ток не изменяет своей величины, то катушка не оказывает на него никакого влияния. Значит ли это, что в случае постоянного тока использование катушек индуктивности и рассматривать не стоит? А вот и нет 🙂 Ведь постоянный ток можно включать/выключать, и как раз в моменты переключения и происходит все самое интересное. Давайте рассмотрим цепь:
        
        Резистор выполняет в данном случае роль нагрузки, на его месте могла бы быть, к примеру, лампа. Помимо резистора и индуктивности в цепь включены источник постоянного тока и переключатель, с помощью которого мы будем замыкать и размыкать цепь.
        
        Что же произойдет в тот момент когда мы замкнем выключатель?
        
        Ток через катушку начнет изменяться, поскольку в предыдущий момент времени он был равен 0. Изменение тока приведет к изменению магнитного потока внутри катушки, что, в свою очередь, вызовет возникновение ЭДС (электродвижущей силы) самоиндукции, которую можно выразить следующим образом:
        
        Возникновение ЭДС приведет к появлению индукционного тока в катушке, который будет протекать в направлении, противоположном направлению тока источника питания. Таким образом, ЭДС самоиндукции будет препятствовать протеканию тока через катушку (индукционный ток будет компенсировать ток цепи из-за того, что их направления противоположны). А это значит, что в начальный момент времени (непосредственно после замыкания выключателя) ток через катушку будет равен 0. В этот момент времени ЭДС самоиндукции максимальна. А что же произойдет дальше? Поскольку величина ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока, то она будет постепенно ослабевать, а ток, соответственно, наоборот будет возрастать. Давайте посмотрим на графики, иллюстрирующие то, что мы обсудили:
        
        На первом графике мы видим входное напряжение цепи – изначально цепь разомкнута, а при замыкании переключателя появляется постоянное значение. На втором графике мы видим изменение величины тока через катушку индуктивности. Непосредственно после замыкания ключа ток отсутствует из-за возникновения ЭДС самоиндукции, а затем начинает плавно возрастать. Напряжения на катушке наоборот в начальный момент времени максимально, а затем уменьшается. График напряжения на нагрузке будет по форме (но не по величине) совпадать с графиком тока через катушку (поскольку при последовательном соединении ток, протекающий через разные элементы цепи одинаковый). Таким образом, если в качестве нагрузки мы будем использовать лампу, то они загорится не сразу после замыкания переключателя, а с небольшой задержкой (в соответствии с графиком тока).
        
        Аналогичный переходный процесс в цепи будет наблюдаться и при размыкании ключа. В катушке индуктивности возникнет ЭДС самоиндукции, но индукционный ток в случае размыкания будет направлен в том же самом направлении, что и ток в цепи, а не в противоположном, поэтому запасенная энергия катушки индуктивности пойдет на поддержание тока в цепи:
        
        После размыкания ключа возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока через катушку, поэтому ток достигает нулевого значения не сразу, а по истечении некоторого времени. Напряжение же в катушке по форме идентично случаю замыкания переключателя, но противоположно по знаку. Это связано с тем, что изменение тока, а соответственно и ЭДС самоиндукции в первом и втором случаях противоположны по знаку (в первом случае ток возрастает, а во втором убывает).
        
        Кстати, я упомянул, что величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока, так вот, коэффициентом пропорциональности является ни что иное как индуктивность катушки:
        
        На этом мы заканчиваем с катушками индуктивности в цепях постоянного тока и переходим к цепям переменного тока.
        
        Катушка индуктивности в цепи переменного тока.
        
        Рассмотрим цепь, в которой на катушку индуктивности подается переменный ток:
        
        Давайте посмотрим на зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени, а затем уже разберемся, почему они выглядят именно так:
        
        Как мы уже выяснили ЭДС самоиндукции у нас прямо пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения тока:
        
        Собственно, график нам и демонстрирует эту зависимость 🙂 Смотрите сами – между точками 1 и 2 ток у нас изменяется, причем чем ближе к точке 2, тем изменения меньше, а в точке 2 в течении какого-то небольшого промежутка времени ток и вовсе не изменяет своего значения. Соответственно скорость изменения тока максимальна в точке 1 и плавно уменьшается при приближении к точке 2, а в точке 2 равна 0, что мы и видим на графике ЭДС самоиндукции. Причем на всем промежутке 1-2 ток возрастает, а значит скорость его изменения положительна, в связи с этим на ЭДС на всем этом промежутке напротив принимает отрицательные значения.
        
        Аналогично между точками 2 и 3 – ток уменьшается – скорость изменения тока отрицательная и увеличивается – ЭДС самоиндукции увеличивается и положительна. Не буду расписывать остальные участки графика – там все процессы протекают по такому же принципу 🙂
        
        Кроме того, на графике можно заметить очень важный момент – при увеличении тока (участки 1-2 и 3-4) ЭДС самоиндукции и ток имеют разные знаки (участок 1-2: , 0" title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="12" w />, участок 3-4: 0" title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="12" w />, ). Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены “навстречу” току источника). А на участках 2-3 и 4-5 все наоборот – ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока (поскольку индукционные токи будут направлены в ту же сторону, что и ток источника и будут частично компенсировать уменьшение тока). И в итоге мы приходим к очень интересному факту – катушка индуктивности оказывает сопротивление переменному току, протекающему по цепи. А значит она имеет сопротивление, которое называется индуктивным или реактивным и вычисляется следующим образом:
        
        Где – круговая частота: . – это частота переменного тока.
        
        Таким образом, чем больше частота тока, тем большее сопротивление будет ему оказывать катушка индуктивности. А если ток постоянный ( = 0), то реактивное сопротивление катушки равно 0, соответственно, она не оказывает влияния на протекающий ток.
        
        Давайте вернемся к нашим графикам, которые мы построили для случая использования катушки индуктивности в цепи переменного тока. Мы определили ЭДС самоиндукции катушки, но каким же будет напряжение ? Здесь все на самом деле просто 🙂 По 2-му закону Кирхгофа:
        
        Построим на одном графике зависимости тока и напряжения в цепи от времени:
        
        Как видите ток и напряжение сдвинуты по фазе (ссылка) друг относительно друга, и это является одним из важнейших свойств цепей переменного тока, в которых используется катушка индуктивности:
        
        При включении катушки индуктивности в цепь переменного тока в цепи появляется сдвиг фаз между напряжением и током, при этом ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода.
        
        Вот и с включением катушки в цепь переменного тока мы разобрались 🙂
        
        На этом, пожалуй, закончим сегодняшнюю статью, она получилась уже довольно объемной, поэтому дальнейший разговор о катушках индуктивности мы будем вести в следующий раз. Так что до скорых встреч, будем рады видеть вас на нашем сайте!
        
        Чтобы задать вопрос учителю, оплатите абонемент
        
        У вас уже есть абонемент? Войти
        
        Волнует то, что половина формул в курсе просто взята из воздуха и никак не объясняется. Например формула для магнитной индукции с коэффициентом мю. Откуда взялся этот коэффициент? Почему 2пr в знаменателе? Почему в формуле магнитного потока не учитывается угол между нормалью к поверхности и вектором магнитной индукции? Или он по стандарту здесь считается равным нулю но нам об этом не сказали? И вообще о какой поверхности мы говорим? И так весь курс. Недосказанностей больше, чем информации. В итоге, чтобы хоть как-то решать задачи приходится просто заучивать непонятные наборы констант и переменных совсем не понимая, что за ними скрывается.
        
        а в чом разница между самоиндукция и просто индукция
        
        Ответ кроется в названии. Индукция в целом – возникновение электрического тока в проводнике под действием магнитного поля (изменение потока магнитного поля). А самоиндукция – вид индукции, когда действие оказывает магнитное поле созданное самим проводником.
        
        Я правильно понял? что лампочка загорается медлинее потому что едет сопративление
        
        Действительно, лампочка загорается медленнее, поскольку при изменении силы тока в катушке возникает так называемое "реактивное сопротивление". Но по своей природе оно отличается от сопротивления, которое присутствует в проводниках, ведь сопротивление проводников связано со столкновениями электронов с узлами кристаллической решетки. Что же касается реактивного сопротивления, то оно не изучается подробно в школьном курсе. Поэтому самоиндукцию проще представить следующим образом: при увеличении тока (замкнули цепь) в катушке возникает еще один ток, направленный в другую сторону. Таким образом, суммарный ток будет меньше. Соответственно, лампочка загорается дольше.
        
        Вопрос, всё понятно со скоростью накала лампочек, но почему одна из них горит слабже другой?
        
        Опыт демонстрируется в течение небольшого времени. Лампочка еще не успевает загореться. Если проводить опыт более длительное время, то накал лампочек станет практически одинаковым.
        
        а как найти самоиндукционный ток, возникающий в катушке?
        
        Для определения тока самоиндукции необходимо воспользоваться законом Ома и разделить ЭДС самоиндукции на сопротивление контура (катушки)
        
        Если катушка намотана против часовой стрелки, то будет замедление, а если же я наматаю катушку по часовой стрелке?? Будет ли ускоренное зажигание лампочки??
        
        Индукция и индуктивность в чем разница
        
        Индукция – это когда изменение внешнего магнитного поля вызывает появление в замкнутом контуре эдс (закон электромагнитной индукции Фарадея).
        
        Самоиндукция – это когда магнитное поле создаётся самим контуром, и появление эдс вызывается изменением этого собственного поля (вызванное изменением, например, тока в этом контуре). Явление самоиндукции открыто Дж. Генри.
        
        При постоянном токе напряжение на (идеальной) катушке индуктивности равно нулю. Такая катушка представляет собой просто кусок провода. Но попытка изменить ток приводит к изменению создаваемого катушкой магнитного поля, а уж изменяющееся магнитное поле наводит эдс по фигу в чём. Вот что попало в область изменяющегося поля (в частности и сама эта катушка) – в том и наводит.
        
        Напряжение самоиндукции определяется формулой e = L*dI/dt, где L – индуктивность контура.
        
        Хотя индукция и самоиндукция связаны по своей физической природе (обе есть результат изменения магнитного поля), они могут существовать и по отдельности. В частности, если магнитное поле создаётся внешним источником – да хоть постоянным магнитом, движущимся относительно контура, то эдс индукции возникает, а вот самоиндукция – не обязательно. Верно и обратное. Если нет ещё одного контура, кроме того, который создаёт изменяющееся поле и в котором, стало быть, возникает самоиндукция, то и явления индукции нету.
        
        По сути явление самоиндукции – это частный случай явления электромагнитной индукции.
        
        Электромагнитная индукция наблюдается при любом изменение магнитного потока через замкнутый проводящий контур (рамку, катушку) и проявляется в том, что возникает индукционный ток в этом контуре.
        
        Например, при введении постоянного магнита или катушки с током в контур или его удаления, при приближении магнита или катушки с током, при включении и выключении тока в катушке, при изменении тока реостатом. Или все то же самое, но уже движется сам контур. Обычно все эти примеры называют примерами явления электромагнитной индукции, то есть изменение магнитного потока связана с изменением внешнего магнитного поля, созданного другим объектом.
        
        Явление электромагнитной индукции, которое происходит в одном и том же замкнутом контуре (катушке) называется самоиндукцией. Оно проявляется в том, что изменение тока в контуре (магнитного потока) замедляется (происходит с запаздыванием). Объясняется это тем, что индукционный ток возникает в том же проводнике, что и переменный ток, вызвавший его. Он всегда направлен так, что препятствует изменению магнитного потока: если ток увеличивается, то индукционный ток направлен против, если ток уменьшается, то ток направлен в ту же сторону (правило Ленца). В этом и состоит отличие в деталях, а по сути это одно и то же.
        
        Приветствую всех на нашем сайте!
        
        Мы продолжаем изучать электронику с самого начала, то есть с самых основ и темой сегодняшней статьи будет принцип работы и основные характеристики катушек индуктивности. Забегая вперед скажу, что сначала мы обсудим теоретические аспекты, а несколько будущих статей посвятим целиком и полностью рассмотрению различных электрических схем, в которых используются катушки индуктивности, а также элементы, которые мы изучили ранее в рамках нашего курса – резисторы и конденсаторы.
        
        Устройство и принцип работы катушки индуктивности.
        
        Как уже понятно из названия элемента – катушка индуктивности, в первую очередь, представляет из себя именно катушку :), то есть большое количество витков изолированного проводника. Причем наличие изоляции является важнейшим условием – витки катушки не должны замыкаться друг с другом. Чаще всего витки наматываются на цилиндрический или тороидальный каркас:
        
        Важнейшей характеристикой катушки индуктивности является, естественно, индуктивность, иначе зачем бы ей дали такое название 🙂 Индуктивность – это способность преобразовывать энергию электрического поля в энергию магнитного поля. Это свойство катушки связано с тем, что при протекании по проводнику тока вокруг него возникает магнитное поле:
        
        А вот как выглядит магнитное поле, возникающее при прохождении тока через катушку:
        
        В общем то, строго говоря, любой элемент в электрической цепи имеет индуктивность, даже обычный кусок провода. Но дело в том, что величина такой индуктивности является очень незначительной, в отличие от индуктивности катушек. Собственно, для того, чтобы охарактеризовать эту величину используется единица измерения Генри (Гн). 1 Генри – это на самом деле очень большая величина, поэтому чаще всего используются мкГн (микрогенри) и мГн (милигенри). Величину индуктивности катушки можно рассчитать по следующей формуле:
        
        Давайте разберемся, что за величину входят в это выражение:
        
        – магнитная проницаемость вакуума. Это табличная величина (константа) и равна она следующему значению:
        
        – магнитная проницаемость магнитного материала сердечника. А что это за сердечник и для чего он нужен? Сейчас выясним. Дело все в том, что если катушку намотать не просто на каркас (внутри которого воздух), а на магнитный сердечник, то индуктивность возрастет многократно. Посудите сами – магнитная проницаемость воздуха равна 1, а для никеля она может достигать величины 1100. Вот мы и получаем увеличение индуктивности более чем в 1000 раз.
        
        – площадь поперечного сечения катушки
        
        – количество витков
        
        – длина катушки
        
        Из формулы следует, что при увеличении числа витков или, к примеру, диаметра (а соответственно и площади поперечного сечения) катушки, индуктивность будет увеличиваться. А при увеличении длины – уменьшаться. Таким образом, витки на катушке стоит располагать как можно ближе друг к другу, поскольку это приведет к уменьшению длины катушки.
        
        С устройством катушки индуктивности мы разобрались, пришло время рассмотреть физические процессы, которые протекают в этом элементе при прохождении электрического тока. Для этого мы рассмотрим две схемы – в одной будем пропускать через катушку постоянный ток, а в другой -переменный 🙂
        
        Катушка индуктивности в цепи постоянного тока.
        
        Итак, в первую очередь, давайте разберемся, что же происходит в самой катушке при протекании тока. Если ток не изменяет своей величины, то катушка не оказывает на него никакого влияния. Значит ли это, что в случае постоянного тока использование катушек индуктивности и рассматривать не стоит? А вот и нет 🙂 Ведь постоянный ток можно включать/выключать, и как раз в моменты переключения и происходит все самое интересное. Давайте рассмотрим цепь:
        
        Резистор выполняет в данном случае роль нагрузки, на его месте могла бы быть, к примеру, лампа. Помимо резистора и индуктивности в цепь включены источник постоянного тока и переключатель, с помощью которого мы будем замыкать и размыкать цепь.
        
        Что же произойдет в тот момент когда мы замкнем выключатель?
        
        Ток через катушку начнет изменяться, поскольку в предыдущий момент времени он был равен 0. Изменение тока приведет к изменению магнитного потока внутри катушки, что, в свою очередь, вызовет возникновение ЭДС (электродвижущей силы) самоиндукции, которую можно выразить следующим образом:
        
        Возникновение ЭДС приведет к появлению индукционного тока в катушке, который будет протекать в направлении, противоположном направлению тока источника питания. Таким образом, ЭДС самоиндукции будет препятствовать протеканию тока через катушку (индукционный ток будет компенсировать ток цепи из-за того, что их направления противоположны). А это значит, что в начальный момент времени (непосредственно после замыкания выключателя) ток через катушку будет равен 0. В этот момент времени ЭДС самоиндукции максимальна. А что же произойдет дальше? Поскольку величина ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока, то она будет постепенно ослабевать, а ток, соответственно, наоборот будет возрастать. Давайте посмотрим на графики, иллюстрирующие то, что мы обсудили:
        
        На первом графике мы видим входное напряжение цепи – изначально цепь разомкнута, а при замыкании переключателя появляется постоянное значение. На втором графике мы видим изменение величины тока через катушку индуктивности. Непосредственно после замыкания ключа ток отсутствует из-за возникновения ЭДС самоиндукции, а затем начинает плавно возрастать. Напряжения на катушке наоборот в начальный момент времени максимально, а затем уменьшается. График напряжения на нагрузке будет по форме (но не по величине) совпадать с графиком тока через катушку (поскольку при последовательном соединении ток, протекающий через разные элементы цепи одинаковый). Таким образом, если в качестве нагрузки мы будем использовать лампу, то они загорится не сразу после замыкания переключателя, а с небольшой задержкой (в соответствии с графиком тока).
        
        Аналогичный переходный процесс в цепи будет наблюдаться и при размыкании ключа. В катушке индуктивности возникнет ЭДС самоиндукции, но индукционный ток в случае размыкания будет направлен в том же самом направлении, что и ток в цепи, а не в противоположном, поэтому запасенная энергия катушки индуктивности пойдет на поддержание тока в цепи:
        
        После размыкания ключа возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока через катушку, поэтому ток достигает нулевого значения не сразу, а по истечении некоторого времени. Напряжение же в катушке по форме идентично случаю замыкания переключателя, но противоположно по знаку. Это связано с тем, что изменение тока, а соответственно и ЭДС самоиндукции в первом и втором случаях противоположны по знаку (в первом случае ток возрастает, а во втором убывает).
        
        Кстати, я упомянул, что величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока, так вот, коэффициентом пропорциональности является ни что иное как индуктивность катушки:
        
        На этом мы заканчиваем с катушками индуктивности в цепях постоянного тока и переходим к цепям переменного тока.
        
        Катушка индуктивности в цепи переменного тока.
        
        Рассмотрим цепь, в которой на катушку индуктивности подается переменный ток:
        
        Давайте посмотрим на зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени, а затем уже разберемся, почему они выглядят именно так:
        
        Как мы уже выяснили ЭДС самоиндукции у нас прямо пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения тока:
        
        Собственно, график нам и демонстрирует эту зависимость 🙂 Смотрите сами – между точками 1 и 2 ток у нас изменяется, причем чем ближе к точке 2, тем изменения меньше, а в точке 2 в течении какого-то небольшого промежутка времени ток и вовсе не изменяет своего значения. Соответственно скорость изменения тока максимальна в точке 1 и плавно уменьшается при приближении к точке 2, а в точке 2 равна 0, что мы и видим на графике ЭДС самоиндукции. Причем на всем промежутке 1-2 ток возрастает, а значит скорость его изменения положительна, в связи с этим на ЭДС на всем этом промежутке напротив принимает отрицательные значения.
        
        Аналогично между точками 2 и 3 – ток уменьшается – скорость изменения тока отрицательная и увеличивается – ЭДС самоиндукции увеличивается и положительна. Не буду расписывать остальные участки графика – там все процессы протекают по такому же принципу 🙂
        
        Кроме того, на графике можно заметить очень важный момент – при увеличении тока (участки 1-2 и 3-4) ЭДС самоиндукции и ток имеют разные знаки (участок 1-2: , 0" title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="12" w />, участок 3-4: 0" title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="12" w />, ). Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены “навстречу” току источника). А на участках 2-3 и 4-5 все наоборот – ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока (поскольку индукционные токи будут направлены в ту же сторону, что и ток источника и будут частично компенсировать уменьшение тока). И в итоге мы приходим к очень интересному факту – катушка индуктивности оказывает сопротивление переменному току, протекающему по цепи. А значит она имеет сопротивление, которое называется индуктивным или реактивным и вычисляется следующим образом:
        
        Где – круговая частота: . – это частота переменного тока.
        
        Таким образом, чем больше частота тока, тем большее сопротивление будет ему оказывать катушка индуктивности. А если ток постоянный ( = 0), то реактивное сопротивление катушки равно 0, соответственно, она не оказывает влияния на протекающий ток.
        
        Давайте вернемся к нашим графикам, которые мы построили для случая использования катушки индуктивности в цепи переменного тока. Мы определили ЭДС самоиндукции катушки, но каким же будет напряжение ? Здесь все на самом деле просто 🙂 По 2-му закону Кирхгофа:
        
        Построим на одном графике зависимости тока и напряжения в цепи от времени:
        
        Как видите ток и напряжение сдвинуты по фазе (ссылка) друг относительно друга, и это является одним из важнейших свойств цепей переменного тока, в которых используется катушка индуктивности:
        
        При включении катушки индуктивности в цепь переменного тока в цепи появляется сдвиг фаз между напряжением и током, при этом ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода.
        
        Вот и с включением катушки в цепь переменного тока мы разобрались 🙂
        
        На этом, пожалуй, закончим сегодняшнюю статью, она получилась уже довольно объемной, поэтому дальнейший разговор о катушках индуктивности мы будем вести в следующий раз. Так что до скорых встреч, будем рады видеть вас на нашем сайте!
        
        Чтобы задать вопрос учителю, оплатите абонемент
        
        У вас уже есть абонемент? Войти
        
        Волнует то, что половина формул в курсе просто взята из воздуха и никак не объясняется. Например формула для магнитной индукции с коэффициентом мю. Откуда взялся этот коэффициент? Почему 2пr в знаменателе? Почему в формуле магнитного потока не учитывается угол между нормалью к поверхности и вектором магнитной индукции? Или он по стандарту здесь считается равным нулю но нам об этом не сказали? И вообще о какой поверхности мы говорим? И так весь курс. Недосказанностей больше, чем информации. В итоге, чтобы хоть как-то решать задачи приходится просто заучивать непонятные наборы констант и переменных совсем не понимая, что за ними скрывается.
        
        а в чом разница между самоиндукция и просто индукция
        
        Ответ кроется в названии. Индукция в целом – возникновение электрического тока в проводнике под действием магнитного поля (изменение потока магнитного поля). А самоиндукция – вид индукции, когда действие оказывает магнитное поле созданное самим проводником.
        
        Я правильно понял? что лампочка загорается медлинее потому что едет сопративление
        
        Действительно, лампочка загорается медленнее, поскольку при изменении силы тока в катушке возникает так называемое "реактивное сопротивление". Но по своей природе оно отличается от сопротивления, которое присутствует в проводниках, ведь сопротивление проводников связано со столкновениями электронов с узлами кристаллической решетки. Что же касается реактивного сопротивления, то оно не изучается подробно в школьном курсе. Поэтому самоиндукцию проще представить следующим образом: при увеличении тока (замкнули цепь) в катушке возникает еще один ток, направленный в другую сторону. Таким образом, суммарный ток будет меньше. Соответственно, лампочка загорается дольше.
        
        Вопрос, всё понятно со скоростью накала лампочек, но почему одна из них горит слабже другой?
        
        Опыт демонстрируется в течение небольшого времени. Лампочка еще не успевает загореться. Если проводить опыт более длительное время, то накал лампочек станет практически одинаковым.
        
        а как найти самоиндукционный ток, возникающий в катушке?
        
        Для определения тока самоиндукции необходимо воспользоваться законом Ома и разделить ЭДС самоиндукции на сопротивление контура (катушки)
        
        Если катушка намотана против часовой стрелки, то будет замедление, а если же я наматаю катушку по часовой стрелке?? Будет ли ускоренное зажигание лампочки??
        
        8. 3. Явление самоиндукции
        
        Рассмотрим снова контур с током, но не станем его помещать на этот раз во внешнее магнитное поле. Ток сам создает свое собственное поле В, которое пронизывает контур. Это поле, как следует из закона Био — Савара — Лапласа, пропорционально силе тока
        
        Собственное магнитное поле контура с током обуславливает наличие магнитного потока Y через поверхность, опирающуюся на этот контур, который также будет пропорционален силе тока в контуре
        
        Введем коэффициент пропорциональности L
        
        Коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура.
        
        Индуктивность контурачисленно равна магнитному потоку, собственного магнитного поля через поверхность, опирающуюся на контур, при условии протекания в контуре единичного тока.
        
        Индуктивность контура определяется формой и размерами контура, а также свойствами окружающей среды.
        
        В системе СИ единицей измерения индуктивности является генри (Гн)
        
        Если в проводящем контуре протекает переменный электрический ток, то магнитное поле этого тока также меняется с течением времени. Собственный магнитный поток, создаваемый этим полем, также является переменным. Изменение магнитного потока влечет за собой возникновение ЭДС электромагнитной индукции.
        
        Явление возникновения ЭДС индукции в замкнутом проводящем контуре вследствие изменения тока, текущего в этом контуре, называется явлением самоиндукции.
        
        Видео 8.13. Закон Фарадея. Явление самоиндукции.
        
        Возникающая при этом ЭДС называется ЭДС самоиндукции. Явление самоиндукции является частным случаем электромагнитной индукции.
        
        Явление самоиндукции является, в частности, причиной явления, которое называют «экстра токи замыкания и размыкания». Оно состоит в следующем. Собственное магнитное поле в цепи постоянного тока изменяется в моменты замыкания или размыкания цепи. Это означает, что в такие моменты в цепи должна возникать ЭДС самоиндукции. Направление токов самоиндукции следует из правила Ленца. При замыкании цепи ЭДС самоиндукции вызывает ток, препятствующий увеличению основного тока в цепи, что делает конечной скорость роста силы тока, а при размыкании ток самоиндукции, препятствуя его уменьшению, делает конечной скорость убывания тока. Если бы не ЭДС самоиндукции, то при замыкании цепи ток мгновенно нарастал бы до своего стационарного значения, а при размыкании цепи, мгновенно убывал бы до нуля.
        
        Выведем формулу для ЭДС самоиндукции . Для этого надо продифференцировать полный магнитный поток, охватываемый проводящим контуром, по времени
        
        Если контур не меняет свою форму, и рядом с контуром нет ферромагнетиков, то его индуктивность от времени не зависит. Однако, даже при неизменной форме контура, при наличии ферромагнетиков, например, ферромагнитного сердечника, индуктивность контура зависит от силы тока в нём и, тем самым, от времени, если ток переменный. Таким образом, в присутствии ферромагнетиков
        
        что необходимо учитывать при дифференцировании
        
        Подставляя это выражение в (8.17), получаем для неподвижного контура всреде
        
        Если же индуктивность контура не зависит от силы тока в нём, то имеем
        
        Мы приходим к закону самоиндукции. В этом простейшем случае:
        
        В отсутствие ферромагнетиков ЭДС самоиндукции в цепи прямопропорциональна скорости изменения силы тока в этой цепи.
        
        Будем считать катушку длинной, а магнитное поле внутри нее — однородным. Пропустим через соленоид ток I. Тогда магнитная индукциявнутри соленоида равна, как мы знаем (см. (6.20)), равна
        
        где — магнитная проницаемость сердечника, a n — число витков на единицу длины. Полное число витков в катушке равно , где l — ее длина. Пусть S — площадь поперечного сечения соленоида. Полный магнитный поток (потокосцепление) определяется как
        
        где V — объем соленоида: V = Sl. Согласно определению индуктивности как коэффициента пропорциональности между и I, получаем величину индуктивности длинного соленоида (рис. 8.31)
        
        Рис. 8.31. Индуктивность соленоида
        
        При замыкании или размыкании цепи (то есть в случаях, когда ток в цепи меняется по величине) в ней вследствие явления самоиндукции возникают дополнительные токи, которые по правилу Ленца всегда направлены так, чтобы воспрепятствовать причине их вызывающей, то есть чтобы воспрепятствовать нарастанию или убыванию тока в цепи. Следовательно, как уже было сказано,при замыкании цепи ЭДС самоиндукции будет замедлять скорость нарастания тока, а при размыкании, напротив, замедлять скорость уменьшения тока в ней.
        
        Рассмотрим цепь, состоящую из сопротивления, индуктивности и источника тока (рис. 8.32).
        
        Рис. 8.32. Цепь, содержащая катушку, сопротивлении и источник постоянного тока
        
        Рис. 8.33. Токи замыкания (1) и размыкания (2) цепи с индуктивностью
        
        Будем считать, что в сопротивление R уже включены соединенные с ним последовательно внутреннее сопротивление источника и сопротивление катушки. После того, как исчезнут экстра токи замыкания и размыкания и установится постоянный ток, сила тока в цепях, показанных на рис. 8.33, согласно закону Ома, будет равна
        
        При разомкнутомключе ток не идет. Что будет, если ключ замкнуть, перебросив его из положения 1 в положение 2?
        
        Обозначим через I мгновенное значение силы тока в цепи: (функция времени). Если учесть ЭДС самоиндукции, то в каждый момент времени по-прежнему справедлив закон Ома
        
        Подставим в (8.22) выражение (8.19), предполагая, что индуктивность не зависит от тока. В результате применения закона Ома получаемдифференциальное уравнение для силы тока в цепи
        
        Это уравнение легко интегрируется
        
        откуда следует общее решение уравнения (8.23)
        
        Постоянную интегрирования сonst определяем из начального условия: в момент времени t = 0 (замыкание ключа) тока в цепи еще не было, то есть I(0) = 0. Тогда
        
        Таким образом, зависимость от времени тока замыкания в цепи с индуктивностью имеет вид
        
        имеет размерность времени и является характерным временем нарастания тока в цепи с индуктивностью. Сначала ток растет от нулевого значения линейно, затем скорость его роста начинает уменьшаться и ток асимптотически стремится к своему предельному значению
        
        равному току в этой же цепи в отсутствие индуктивности. Практически предельное значение тока, учитывая реальную точность измерений силы тока, достигается за времена примерно равные (рис. 8.34).
        
        Рис. 8.34. Ток замыкания цепи с индуктивностью
        
        Рассмотрим теперь рис. 8.33-2. Сначала ключ находился в положении 1, и в цепи шел ток
        
        При перебрасывании ключа в положение2 источник тока отключается от цепи, и ток I начинает уменьшаться. Закон Ома для замкнутого участка цепи имеет теперь вид
        
        В отличие от (8.23) в разомкнутой цепи больше нет ЭДС и действует только ЭДС самоиндукции. Уравнение (8.26) интегрируется еще легче
        
        Учитывая, что начальный ток в цепи был равен
        
        для зависимости от времени тока размыкания в цепи с индуктивностью получаем
        
        На рис 8.35 представлен опыт, иллюстрирующий явления при замыкании и размыкании цепи, содержащей индуктивность. В цепь питания большой катушки индуктивности включена электрическая лампа. При замыкании цепи ключом лампа загорается не сразу, поскольку ЭДС самоиндукции препятствует изменению тока (правило Э.Х. Ленца). При размыкании наблюдается яркая вспышка из-за того, что источником тока становится ЭДС самоиндукции катушки, которая при резком изменении силы тока обычно заметно больше ЭДС источника.
        
        Рис. 8.35. Явления при замыкании и размыкании цепи, содержащей индуктивность
        
        Видео 8.14. Явление самоиндукции. Токи при замыкании и размыкании цепи.
        
        Пример. К источнику с внутренним сопротивлением 2 Ом подключают катушку индуктивностью 0,5 Гн и сопротивлением 8 Ом. Найти время T, в течение которого после замыкания цепи ток в катушке достигнет значения, отличающегося от максимального на .
        
        Решение. В этой задаче полное сопротивление цепи равно
        
        где r — внутреннее сопротивление источника, а — сопротивление катушки. Согласно (8.25), ток в момент времени Т равен
        
        Что такое индуктивность
        
        Индуктивностью называется идеализированный элемент электрической цепи, в котором происходит запасание энергии магнитного поля. Запасания энергии электрического поля или преобразования электрической энергии в другие виды энергии в ней не происходит.
        
        Наиболее близким к идеализированному элементу — индуктивности — является реальный элемент электрической цепи — индуктивная катушка.
        
        В отличие от индуктивности в индуктивной катушке имеют место также запасание энергии электрического поля и преобразование электрической энергии в другие виды энергии, в частности в тепловую.
        
        Количественно способность реального и идеализированного элементов электрической цепи запасать энергию магнитного поля характеризуется параметром, называемым индуктивностью.
        
        Таким образом термин «индуктивность» применяется как название идеализированного элемента электрической цепи, как название параметра, количественно характеризующего свойства этого элемента, и как название основного параметра индуктивной катушки.
        
        Рис. 1. Условное графическое обозначение индуктивности
        
        Связь между напряжением и током в индуктивной катушке определяется законом электромагнитной индукции, из которого следует, что при изменении магнитного потока, пронизывающего индуктивную катушку, в ней наводится электродвижущая сила е, пропорциональная скорости изменения потокосцепления катушки ψ и направленная таким образом, чтобы вызываемый ею ток стремился воспрепятствовать изменению магнитного потока:
        
        Потокосцепление катушки равно алгебраической сумме магнитных потоков пронизывающих ее отдельные витки:
        
        где N — число витков катушки.
        
        В системе единиц СИ магнитный поток и потокосцепление выражают в веберах (Вб).
        
        Магнитный поток Ф, пронизывающий каждый из витков катушки, в общем случае может содержать две составляющие: магнитный поток самоиндукции Фси и магнитный поток внешних полей Фвп: Ф — Фси + Фвп.
        
        Первая составляющая представляет собой магнитный поток, вызванный протекающим по катушке током, вторая — определяется магнитными полями, существование которых не связано с током катушки — магнитным полем Земли, магнитными полями других катушек и постоянных магнитов. Если вторая составляющая магнитного потока вызвана магнитным полем другой катушки, то ее называют магнитным потоком взаимоиндукции.
        
        Потокосцепление катушки ψ , так же как и магнитный поток Ф, может быть представлено в виде суммы двух составляющих: потокосцепления самоиндукции ψси , и потокосцепления внешних полей ψ вп
        
        Наведенная в индуктивной катушке ЭДС е, в свою очередь, может быть представлена в виде суммы ЭДС самоиндукции, которая вызвана изменением магнитного потока самоиндукции, и ЭДС, вызванной изменением магнитного потока внешних по отношению к катушке полей:
        
        здесь еси — ЭДС самоиндукции, евп — ЭДС внешних полей.
        
        Если магнитные потоки внешних по отношению к индуктивной катушке полей равны нулю и катушку пронизывает только поток самоиндукции, то в катушке наводится только ЭДС самоиндукции.
        
        Потокосцепление самоиндукции зависит от протекающего по катушке тока. Эта зависимость, называемая вебер — амперной характеристикой индуктивной катушки, в общем случае имеет нелинейный характер (рис. 2, кривая 1 ).
        
        В частном случае, например для катушки без магнитного сердечника, эта зависимость может быть линейной (рис. 2, кривая 2).
        
        Рис. 2. Вебер-амперные характеристики индуктивной катушки: 1 — нелинейная, 2 — линейная.
        
        В системе единиц СИ индуктивность выражают в генри (Гн).
        
        При анализе цепей обычно рассматривают не значение ЭДС, наведенной в катушке, а напряжением на ее зажимах, положительное направление которого выбирают совпадающим с положительным направлением тока:
        
        Идеализированный элемент электрической цепи — индуктивность, можно рассматривать как упрощенную модель индуктивной катушки, отражающую способность катушки запасать энергию магнитного поля .
        
        Для линейной индуктивности напряжение на ее зажимах пропорционально скорости изменения тока. При протекании через индуктивность постоянного тока напряжение на ее зажимах равно нулю, следовательно, сопротивление индуктивности постоянному току равно нулю.
        
        Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
        
        Индукция и индуктивность в чем разница
        
        Во всех областях радиоэлектроники катушки индуктивности играют важную роль и применяются в самых различных устройствах. Вот почему профессор Радиоль описывает свойства катушек и объясняет устройство и принцип работы трансформаторов и гальванометров.
        
        Нет, мой милейший Любознайкин, я не согласен с тем, что ты сказал в конце своей последней беседы. Ты считаешь, что охарактеризовал все основные понятия электричества. Но почему же тогда ты оставил без объяснения явление индукции и его использование? Мне придется сделать это вместо тебя.
        
        Дедукция об индукции
        
        Незнайкин, ты легко уяснил принцип работы генератора переменного тока. Когда катушка вращается в магнитном поле, пересекая его силовые линии, возникает переменный электрический ток. Но для этой цели совершенно необязательно приводить катушку в движение. Переменный ток можно создать даже в неподвижной катушке, если изменять пронизывающее ее магнитное поле.
        
        А как можно изменить его, т. е. менять на противоположное направление силовых линий?
        
        Мне кажется, Незнайкин, что я слышу твой голос, произносящий правильный ответ. Да, для того, чтобы магнитное поле непрерывно меняло направление своих силовых линий, имеется очень простой способ: создать его с помощью катушки, по которой протекает переменный ток. В каждый полупериод тока направление магнитных силовых линий изменяется на противоположное. И в итоге переменный ток порождается во второй катушке, помещенной в магнитное поле первой катушки. Это явление называется индукцией.
        
        Для облегчения возникновения индуцируемого тока катушку нужно разместить на продолжении оси индуктирующей катушки. Одну из этих катушек можно даже намотать поверх другой (рис. 17). Устройство, состоящее из двух таких катушек, называется трансформатором. Индуктирующую катушку называют первичной обмоткой, а ту, в которой возникает индуктируемый ток, называют вторичной обмоткой трансформатора.
        
        Рис. 17. Переменный ток, протекающий по катушке, наводит ток в другой катушке, расположенной в магнитном ноле первой. Катушка, в которой наводится ток, может наматываться поверх индуктирующей катушки, или обе катушки могут размещаться рядом на одной оси.
        
        Рис. 18. Условное обозначение трансформатора с магнитным сердечником.
        
        Для работы в электрической цепи с относительно низкой частотой трансфор маторы делают с сердечником из мягкой стали (рис. 18), что увеличивает интенсивность магнитного поля, так как его силовые линии намного лепк проходят по стали, чем по воздуху.
        
        Коэффициент трансформации
        
        Напряжение, возникающее во вторичной обмотке трансформатора, зависит от напряжения первичной обмотки: оно прямо пропорционально напряжении» первичной обмотки. Кроме того, оно определяется соотношением числа витков обеих обмоток. Если первичная и вторичная обмотки имеют одинаковое количество витков, то на выводах вторичной обмотки получают такое же напряжение, которое подается на выводы первичной. Но, если говорить в более общей форме, напряжение вторичной обмотки равно произведению напряжения первичной обмотки на отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки :
        
        Урок 9. Конденсатор и катушка индуктивности в цепи переменного электрического тока
        
        Проблемы передачи электроэнергии и способы повышения эффективности её использования.
        
        Глоссарий по теме
        
        Автоколебания – незатухающие колебания в системе, поддерживаемые за счет постоянного источника энергии.
        
        Электрические машины преобразующие механическую энергию в электрическую называются генераторами.
        
        Трансформатор – устройство, применяемое для повышения или понижения переменного напряжения.
        
        Коэффициент трансформации – величина равная отношению напряжений в первичной и вторичной обмотках трансформатора.
        
        Основная и дополнительная литература по теме урока:
        
        Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2014. – С. 86 – 95.
        
        Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. — М.: Дрофа, 2014. – С. 128 – 132.
        
        Степанова. Г.Н. Сборник задач по физике. 10-11 класс. М., Просвещение 1999 г.
        
        Е.А. Марон, А.Е. Марон. Контрольные работы по физике. М., Просвещение, 2004
        
        Основное содержание урока
        
        Переменный ток, которым мы пользуемся, вырабатывается с помощью генераторов переменного тока на электростанциях. Для передачи произведенной электроэнергии строятся линии электропередачи. В каждом населенном пункте имеются трансформаторы. Какую роль играют трансформаторы при передаче электроэнергии? Об этом мы поговорим на данном уроке.
        
        В июле 1832 года Фарадей получил анонимное письмо, в котором автор описывал устройство созданного им генератора постоянного тока. Ознакомившись с содержанием письма Фарадей тут же отослал его в редакцию научного журнала. Автор этого письма не назвал себя, его фамилия осталась неизвестной.
        
        Электрические машины преобразующие механическую энергию в электрическую называются генераторами. Впоследствии генераторы постоянного тока непрерывно совершенствовались. Потом, когда начали использовать переменный ток они уступили место генераторам переменного тока. Переменный ток в основном вырабатывается генераторами переменного тока. Простой моделью генератора может служить прямоугольная рамка, вращающаяся в магнитном поле. При вращении рамки, магнитный поток пронизывающий площадь поверхности, ограниченную рамкой, меняется по гармоническому закону:
        
        Возникает ЭДС индукции который меняется по гармоническому закону.
        
        ЭДС индукции в рамке равна:
        
        Если с помощью контактных колец и скользящих по ним щёток соединить концы рамки с электрической цепью, то в цепи возникнет переменный ток.
        
        В современной энергетике для производства электроэнергии используются электромеханические индукционные генераторы. Принцип действия таких генераторов основан на явлении электромагнитной индукции. Основными частями генератора являются статор и ротор. Неподвижная часть генератора называется статором, а вращающаяся – ротором.
        
        Постоянный ток не может идти по цепи содержащей конденсатор, т. к. цепь оказывается разомкнутой. При включении конденсатора в цепь переменного тока конденсатор будет периодически заряжаться и разряжаться с частотой равной частоте приложенного напряжения. В результате периодически меняющихся процессов зарядки и разрядки конденсатора в цепи течет переменный ток. Лампа накаливания, включенная в цепь переменного тока последовательно с конденсатором кажется горящей непрерывно, т.к. при высокой частоте колебаний силы тока человеческий глаз не способен заметить периодического ослабления нити накала. Конденсатор оказывает сопротивление прохождению тока. Это сопротивление называют ёмкостным.
        
        Величину Х_C, обратную произведению циклической частоты на электрическую ёмкость конденсатора называют ёмкостным сопротивлением.
        
        Ёмкостное сопротивление не является постоянной величиной. Мы видим, что конденсатор оказывает бесконечно большое сопротивление постоянному току. Чем больше ёмкость конденсатора и частота колебаний, тем больше ток перезарядки. При наличии в цепи переменного тока конденсатора колебания силы тока опережают по фазе колебания напряжения конденсаторе на 90º. Сдвиг фазы колебаний силы тока на 90º относительно фазы колебания напряжения на конденсаторе приводит к тому, что мощность переменного тока в течение одной четверти периода имеет положительный знак, а в течение второй четверти – отрицательный. Поэтому среднее значение мощности за период равно нулю.
        
        Индуктивность в цепи, так же, как и ёмкость, влияет на силу переменного тока. Объясняется это явлением самоиндукции. В любом проводнике, по которому протекает переменный ток, возникает ЭДС самоиндукции. При подключении катушки к источнику постоянного напряжения сила тока в цепи нарастает постепенно. Возникающее при этом вихревое электрическое поле тормозит движение электронов. Лишь спустя некоторое время сила тока достигает максимального значения, соответствующего данному постоянному напряжению. Если напряжение быстро меняется, то сила тока не будет успевать достигать тех значений, которые она приобрела бы при постоянном напряжении. Следовательно, максимальное значение силы переменного тока ограничивается индуктивностью цепи и его частотой колебаний.
        
        Величину Х_L, равную произведению циклической частоты на индуктивность, называют индуктивным сопротивлением.
        
        Если частота равна нулю, то индуктивное сопротивление тоже равно нулю. Поэтому постоянный ток как бы не «замечает» катушку индуктивности в цепи.
        
        Колебания напряжения на катушке опережают по фазе колебания силы тока на 90º.
        
        Сдвиг фазы колебаний приводит к тому, что средняя мощность за период колебаний равна нулю.