Самоиндукция и взаимна индукция

ЕМП на самоиндукция

Променлива по величина ток винаги създава променлива магнитно поле, което от своя страна винаги предизвиква ЕМП… При всяка промяна на тока в бобината (или като цяло в проводника), тя сама индуцира ЕМП на самоиндукция.

Когато ЕМП в бобина се индуцира от промяна в собствения й магнитен поток, величината на тази ЕМП зависи от скоростта на промяна на тока. Колкото по-голяма е скоростта на промяна на тока, толкова по-голям е ЕМП на самоиндукцията.

Величината на ЕРС на самоиндукция също зависи от броя на завоите на бобината, плътността на тяхната намотка и размера на бобината. Колкото по-голям е диаметърът на бобината, броят на нейните завои и плътността на намотката, толкова по-голям е ЕМП на самоиндукцията. Тази зависимост на ЕРС на самоиндукция от скоростта на промяна на тока в бобината, броя на нейните завои и размери е от голямо значение в електроинженерство.

Посоката на ЕРС на самоиндукция се определя от закона на Ленц. ЕМП на самоиндукция винаги има такава посока, в която предотвратява промяна в тока, който я е причинил.

С други думи, намаляването на тока в бобината води до появата на ЕМП на самоиндукция, насочена по посока на тока, т.е.предотвратяване на неговото намаляване. И обратно, с увеличаване на тока в бобината се появява ЕМП на самоиндукция, насочена срещу тока, тоест предотвратяващо нейното увеличаване.

Не трябва да се забравя, че ако токът в бобината не се промени, тогава не ЕМП на самоиндукция не възниква. Феноменът на самоиндукция е особено изразен във верига, съдържаща намотка с желязна сърцевина, тъй като желязото значително увеличава магнитния поток на бобината и съответно величината на ЕМП на самоиндукцията при нейната промяна.

Индуктивност

Така че, ние знаем, че величината на ЕМП на самоиндукция в бобината, в допълнение към скоростта на промяна на тока в нея, зависи също върху размера на бобината и броя на нейните завои.

Следователно, намотките с различен дизайн при една и съща скорост на промяна на тока са в състояние сами да индуцират ЕРС на самоиндукция с различна величина.

За да се разграничат намотките помежду им по способността им да индуцират ЕМП на самоиндукция в себе си, концепцията е въведена индуктивни намотки, или коефициент на самоиндукция.

Индуктивността на намотката е величина, която характеризира свойството на бобината да индуцира ЕМП на самоиндукцията сама по себе си.

Индуктивността на дадена намотка е постоянна стойност, независима както от силата на тока, преминаващ през нея, така и от скоростта на нейната промяна.

Хенри — това е индуктивността на такава намотка (или проводник), при която, когато силата на тока се промени с 1 ампер за 1 секунда, възниква ЕМП от самоиндукция от 1 волта.

На практика понякога се нуждаете от бобина (или намотка), която няма индуктивност. В този случай телта се навива на бобина, като преди това я сгънете два пъти. Този метод на навиване се нарича бифиларен.

ЕМП на взаимна индукция

Знаем, че ЕМП на индукция в бобина може да бъде причинено не от преместване на електромагнита в нея, а от промяна само на тока в намотката му. Но какво, за да се предизвика ЕМП на индукция в една намотка поради промяна на тока в друга, абсолютно не е необходимо да поставяте един от тях в другия, но можете да ги подредите един до друг

И в този случай, когато токът в една намотка се промени, полученият променлив магнитен поток ще проникне (пресече) завоите на другата бобина и ще предизвика ЕРС в нея.

Взаимната индукция дава възможност за свързване на различни електрически вериги посредством магнитно поле. Тази връзка обикновено се нарича индуктивен съединител.

Величината на ЕРС на взаимната индукция зависи преди всичко от скоростта, с която се променя токът в първата намотка…. Колкото по -бързо се променя токът в него, толкова по -голям е ЕМП на взаимната индукция.

В допълнение, величината на ЕМП на взаимна индукция зависи от величината на индуктивността на двете намотки и от тяхното взаимно положение, както и от магнитна пропускливост на околната среда.

Следователно, Бобините, които са различни по своята индуктивност и взаимно подреждане и в различни среди, са способни да предизвикват една в друга, различни по величина, ЕМП на взаимна индукция.

За да може да се прави разлика между различни двойки намотки по тяхната способност взаимно да индуцират ЕМП, концепцията за взаимна индуктивност или коефициент на взаимна индукция.

Взаимната индуктивност се обозначава с буквата М. Единицата за нейното измерване, както и индуктивността, е хенри.

Хенри е такава взаимна индуктивност на две намотки, при която промяната на тока в една бобина с 1 ампер за 1 секунда причинява ЕРС на взаимна индукция, равна на 1 волта в другата бобина.

Величината на ЕМП на взаимната индукция се влияе от магнитната пропускливост на околната среда. Колкото по -голяма е магнитната пропускливост на средата, през която се затваря променливият магнитен поток, свързващ намотките, толкова по -силно е индуктивното свързване на бобините и по -голяма е стойността на ЕМП на взаимната индукция.

Работата се основава на феномена на взаимната индукция такова важно електрическо устройство като трансформатор.

Принципът на работа на трансформатора

Принципът на работа на трансформатора се основава на явлението електромагнитна индукция и е както следва. На желязната сърцевина са навити две намотки, едната от тях е свързана към източник на променлив ток, а другата към токов консуматор (съпротивление).

Намотка, свързана към източник на променлив ток, създава променлив магнитен поток в сърцевината, който индуцира ЕМП в другата намотка.

Намотката, свързана към източника на променлив ток, се нарича първична, а намотката, към която е свързан потребителят, се нарича вторична. Но тъй като променливият магнитен поток едновременно прониква през двете намотки, във всяка от тях се индуцира променлив ЕМП.

Величината на ЕДС на всеки завой, подобно на ЕМП на цялата намотка, зависи от големината на магнитния поток, проникващ в бобината, и скоростта на нейната промяна. Скоростта на промяна на магнитния поток зависи единствено от честотата постоянен променлив ток за даден ток. Величината на магнитния поток също е постоянна за този трансформатор. Следователно, в разглеждания трансформатор, ЕМП във всяка намотка зависи само от броя на завоите в него.

Съотношението на първичното напрежение към вторичното е равно на съотношението на броя на завъртанията на първичната и вторичната намотки. Тази връзка се нарича коефициент на трансформация (K).

Ако мрежовото напрежение се приложи към една от намотките на трансформатора, тогава напрежението ще бъде премахнато от другата намотка, което е по -голямо или по -малко от мрежовото напрежение толкова пъти, колкото броят на завъртанията на вторичната намотка е повече или по -малко.

Ако от вторичната намотка се премахне напрежение, което е по -голямо от това, подадено към първичната намотка, тогава такъв трансформатор се нарича отглеждане. Напротив, ако се отстрани напрежение от вторичната намотка, по -малко от първичната, тогава такъв трансформатор се нарича надолу. Всеки трансформатор може да се използва като стъпка нагоре или надолу.

Коефициентът на трансформация обикновено се посочва в паспорта на трансформатора като съотношение на най -високото напрежение към най -ниското, тоест винаги е по -голямо от едно.