notícies

El principi de funcionament de la inductància és molt abstracte. Per tal d'explicar què és la inductància, partim del fenomen físic bàsic.

1. Dos fenòmens i una llei: el magnetisme induït per l'electricitat, l'electricitat induïda pel magnetisme i la llei de Lenz

1.1 Fenòmen electromagnètic

Hi ha un experiment de física de secundària: quan es col·loca una petita agulla magnètica al costat d'un conductor amb corrent, la direcció de l'agulla magnètica petita es desvia, la qual cosa indica que hi ha un camp magnètic al voltant del corrent. Aquest fenomen va ser descobert pel físic danès Oersted l'any 1820.

Si enrotllem el conductor en un cercle, els camps magnètics generats per cada cercle del conductor es poden solapar i el camp magnètic general es farà més fort, cosa que pot atreure objectes petits. A la figura, la bobina s'activa amb un corrent de 2 ~ 3A. Tingueu en compte que el cable esmaltat té un límit de corrent nominal, en cas contrari es fon a causa de l'alta temperatura.

2. Fenòmen magnetoelectricitat

El 1831, el científic britànic Faraday va descobrir que quan una part del conductor d'un circuit tancat es mou per tallar el camp magnètic, es generarà electricitat al conductor. El requisit previ és que el circuit i el camp magnètic es trobin en un entorn relativament canviant, per la qual cosa s'anomena magnetoelectricitat "dinàmica" i el corrent generat s'anomena corrent induït.

Podem fer un experiment amb un motor. En un motor de corrent continu raspallat comú, la part de l'estator és un imant permanent i la part del rotor és un conductor de bobina. Girar manualment el rotor significa que el conductor es mou per tallar les línies de força magnètiques. Utilitzant un oscil·loscopi per connectar els dos elèctrodes del motor, es pot mesurar el canvi de tensió. El generador es fa a partir d'aquest principi.

3. Llei de Lenz

Llei de Lenz: La direcció del corrent induït generat pel canvi de flux magnètic és la direcció que s'oposa al canvi de flux magnètic.

Una comprensió senzilla d'aquesta frase és: quan el camp magnètic (camp magnètic extern) de l'entorn del conductor es fa més fort, el camp magnètic generat pel seu corrent induït és oposat al camp magnètic extern, fent que el camp magnètic total total sigui més feble que l'exterior. camp magnètic. Quan el camp magnètic (camp magnètic extern) de l'entorn del conductor es fa més feble, el camp magnètic generat pel seu corrent induït és oposat al camp magnètic extern, fent que el camp magnètic total total sigui més fort que el camp magnètic extern.

La llei de Lenz es pot utilitzar per determinar la direcció del corrent induït en el circuit.

2. Bobina de tub espiral – explicant com funcionen els inductors. Amb el coneixement dels dos fenòmens anteriors i una llei, veiem com funcionen els inductors.

L'inductor més senzill és una bobina de tub espiral:

Situació durant l'encesa

Tallem una petita secció del tub espiral i podem veure dues bobines, la bobina A i la bobina B:

Durant el procés d'encesa, la situació és la següent:

①La bobina A passa per un corrent, suposant que la seva direcció és la que mostra la línia sòlida blava, que s'anomena corrent d'excitació externa;
② Segons el principi de l'electromagnetisme, el corrent d'excitació externa genera un camp magnètic, que comença a estendre's per l'espai circumdant i cobreix la bobina B, que equival a la bobina B tallant les línies de força magnètiques, tal com mostra la línia de punts blaus;
③Segons el principi de la magnetoelectricitat, es genera un corrent induït a la bobina B i la seva direcció és la que mostra la línia sòlida verda, que és oposada al corrent d'excitació extern;
④Segons la llei de Lenz, el camp magnètic generat pel corrent induït és per contrarestar el camp magnètic del corrent d'excitació externa, tal com mostra la línia de punts verda;

La situació després de l'encesa és estable (DC)

Després que l'encesa sigui estable, el corrent d'excitació externa de la bobina A és constant i el camp magnètic que genera també és constant. El camp magnètic no té moviment relatiu amb la bobina B, de manera que no hi ha magnetoelectricitat i no hi ha corrent representat per la línia sòlida verda. En aquest moment, l'inductor és equivalent a un curtcircuit per a l'excitació externa.

3. Característiques de la inductància: el corrent no pot canviar de sobte

Després d'entendre com aninductorfunciona, mirem la seva característica més important: el corrent a l'inductor no pot canviar de sobte.

A la figura, l'eix horitzontal de la corba dreta és el temps i l'eix vertical és el corrent de l'inductor. El moment en què es tanca l'interruptor es pren com l'origen del temps.

Es pot veure que: 1. En el moment en què l'interruptor està tancat, el corrent a l'inductor és de 0 A, que equival a que l'inductor estigui en circuit obert. Això es deu al fet que el corrent instantani canvia bruscament, la qual cosa generarà un gran corrent induït (verd) per resistir el corrent d'excitació externa (blau);

2. En el procés d'arribar a un estat estacionari, el corrent a l'inductor canvia de manera exponencial;

3. Després d'arribar a un estat estacionari, el corrent a l'inductor és I=E/R, que equival a un curtcircuit de l'inductor;

4. Correspon al corrent induït la força electromotriu induïda, que actua per contrarestar E, per això s'anomena Back EMF (força electromotriu inversa);

4. Què és exactament la inductància?

La inductància s'utilitza per descriure la capacitat d'un dispositiu per resistir els canvis de corrent. Com més forta sigui la capacitat de resistir els canvis de corrent, més gran serà la inductància, i viceversa.

Per a l'excitació de corrent continu, l'inductor es troba finalment en un estat de curtcircuit (la tensió és 0). Tanmateix, durant el procés d'encesa, la tensió i el corrent no són 0, el que significa que hi ha potència. El procés d'acumulació d'aquesta energia s'anomena càrrega. Emmagatzema aquesta energia en forma de camp magnètic i allibera energia quan cal (com quan l'excitació externa no pot mantenir la mida actual en estat estacionari).

Els inductors són dispositius inercials en el camp electromagnètic. Als dispositius inercials no els agraden els canvis, igual que els volants en dinàmica. Al principi són difícils de començar a girar, i un cop comencen a girar, és difícil aturar-los. Tot el procés va acompanyat de la conversió d'energia.

Si esteu interessats, visiteu el lloc webwww.tclmdcoils.com.