Πώς να υπολογίσετε την επαγωγή
Ακριβώς όπως ένα σώμα με μάζα στη μηχανική αντιστέκεται στην επιτάχυνση στο χώρο, εκδηλώνοντας αδράνεια, έτσι και η επαγωγή εμποδίζει το ρεύμα σε έναν αγωγό να αλλάξει, εκδηλώνοντας EMF αυτοεπαγωγής. Αυτό είναι το EMF της αυτοεπαγωγής, το οποίο αντιτίθεται τόσο στη μείωση του ρεύματος, στην προσπάθεια διατήρησης του, όσο και στην αύξηση του ρεύματος, στην προσπάθεια να το μειώσει.
Το γεγονός είναι ότι κατά τη διαδικασία αλλαγής (αύξησης ή μείωσης) του ρεύματος στο κύκλωμα, αλλάζει και η μαγνητική ροή που δημιουργείται από αυτό το ρεύμα, η οποία εντοπίζεται κυρίως στην περιοχή που περιορίζεται από αυτό το κύκλωμα. Και καθώς η μαγνητική ροή αυξάνεται ή μειώνεται, προκαλεί ένα EMF αυτο-επαγωγής (σύμφωνα με τον κανόνα του Lenz — ενάντια στην αιτία που την προκαλεί, δηλαδή ενάντια στο ρεύμα που αναφέρθηκε στην αρχή), όλα στο ίδιο κύκλωμα. Η αυτεπαγωγή L εδώ ονομάζεται συντελεστής αναλογικότητας μεταξύ του ρεύματος I και της συνολικής μαγνητικής ροής Φ, το ρεύμα αυτό παράγεται από:
Έτσι, όσο μεγαλύτερη είναι η αυτεπαγωγή του κυκλώματος, τόσο ισχυρότερο είναι από το προκύπτον μαγνητικό πεδίο, εμποδίζει την αλλαγή του ρεύματος (είναι το πεδίο που το δημιουργεί) και επομένως θα χρειαστεί περισσότερος χρόνος για να αλλάξει το ρεύμα μέσω μεγαλύτερης επαγωγής. με την ίδια εφαρμοζόμενη τάση. Ισχύει επίσης η ακόλουθη δήλωση: όσο μεγαλύτερη είναι η αυτεπαγωγή, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η τάση στο κύκλωμα όταν αλλάζει η μαγνητική ροή μέσω αυτού.
Ας υποθέσουμε ότι αλλάζουμε τη μαγνητική ροή σε μια συγκεκριμένη περιοχή με σταθερό ρυθμό, τότε καλύπτοντας αυτήν την περιοχή με διαφορετικά κυκλώματα, θα έχουμε περισσότερη τάση σε εκείνο το κύκλωμα του οποίου η επαγωγή είναι μεγαλύτερη (με αυτήν την αρχή λειτουργεί ο μετασχηματιστής, το πηνίο Rumkorf κ.λπ.).
Πώς όμως υπολογίζεται η επαγωγή βρόχου; Πώς να βρείτε τον παράγοντα αναλογικότητας μεταξύ ρεύματος και μαγνητικής ροής; Το πρώτο πράγμα που πρέπει να θυμάστε είναι ότι η επαγωγή αλλάζει στο henry (H). Στους ακροδέκτες ενός κυκλώματος με αυτεπαγωγή 1 henry, εάν το ρεύμα σε αυτό αλλάξει κατά ένα αμπέρ ανά δευτερόλεπτο, θα εμφανιστεί τάση 1 volt.
Το μέγεθος της επαγωγής εξαρτάται από δύο παραμέτρους: από τις γεωμετρικές διαστάσεις του κυκλώματος (μήκος, πλάτος, αριθμός στροφών κ.λπ.) και από τις μαγνητικές ιδιότητες του μέσου (εάν, για παράδειγμα, υπάρχει πυρήνας φερρίτη μέσα στο πηνίο, η αυτεπαγωγή του θα είναι μεγαλύτερη από ό,τι αν δεν υπάρχει πυρήνας μέσα).
Για να υπολογιστεί η παραγόμενη αυτεπαγωγή, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τι σχήμα θα έχει το ίδιο το πηνίο και ποια μαγνητική διαπερατότητα θα έχει το μέσο μέσα σε αυτό (η σχετική μαγνητική διαπερατότητα του μέσου είναι ο παράγοντας αναλογικότητας μεταξύ της μαγνητικής διαπερατότητας ενός κενού και του μαγνητικού διαπερατότητα ενός δεδομένου μέσου.Φυσικά, είναι διαφορετικό για διαφορετικά υλικά)…
Ας δούμε τους τύπους για τον υπολογισμό της αυτεπαγωγής των πιο κοινών μορφών πηνίων (κυλινδρική ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, δακτύλιος και μακρύ σύρμα).
Εδώ είναι ο τύπος για τον υπολογισμό της αυτεπαγωγής ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα — πηνία των οποίων το μήκος είναι πολύ μεγαλύτερο από τη διάμετρο:
Όπως μπορείτε να δείτε, γνωρίζοντας τον αριθμό των στροφών N, το μήκος της περιέλιξης l και την περιοχή διατομής του πηνίου S, βρίσκουμε την κατά προσέγγιση αυτεπαγωγή του πηνίου χωρίς πυρήνα ή με πυρήνα, ενώ το μαγνητικό Η διαπερατότητα του κενού είναι μια σταθερή τιμή:
Επαγωγή ενός δακτυλιοειδούς πηνίου, όπου h είναι το ύψος του δακτύλιου, r είναι η εσωτερική διάμετρος του δακτυλίου, R είναι η εξωτερική διάμετρος του δακτύλιου:
Η αυτεπαγωγή ενός λεπτού σύρματος (η ακτίνα της διατομής είναι πολύ μικρότερη από το μήκος), όπου l είναι το μήκος του σύρματος και r είναι η ακτίνα της διατομής του. Mu με τους δείκτες i και e είναι οι σχετική μαγνητική διαπερατότητα του εσωτερικού (εσωτερικά, υλικά αγωγών) και του εξωτερικού (εξωτερικά, υλικά εκτός του αγωγού) περιβάλλοντος:
Ένας πίνακας σχετικών επιτρεπτών θα σας βοηθήσει να υπολογίσετε ποια επαγωγή μπορείτε να περιμένετε από ένα κύκλωμα (σύρμα, πηνίο) που χρησιμοποιεί ένα συγκεκριμένο μαγνητικό υλικό ως πυρήνα:
