Τι είναι η επαγωγή
Επαγωγή ονομάζεται ένα εξιδανικευμένο στοιχείο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος στο οποίο αποθηκεύεται η ενέργεια ενός μαγνητικού πεδίου. Η αποθήκευση ενέργειας ηλεκτρικού πεδίου ή η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε άλλους τύπους ενέργειας δεν συμβαίνει σε αυτό.
Το πιο κοντινό σε ένα εξιδανικευμένο στοιχείο - η αυτεπαγωγή - είναι ένα πραγματικό στοιχείο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος - επαγωγικό πηνίο.
Σε αντίθεση με μια επαγωγή, ένα πηνίο επαγωγής αποθηκεύει επίσης την ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου και μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε άλλους τύπους ενέργειας, συγκεκριμένα θερμότητα.
Ποσοτικά, η ικανότητα πραγματικών και εξιδανικευμένων στοιχείων ενός ηλεκτρικού κυκλώματος να αποθηκεύουν την ενέργεια ενός μαγνητικού πεδίου χαρακτηρίζεται από μια παράμετρο που ονομάζεται επαγωγή.
Έτσι, ο όρος «επαγωγή» χρησιμοποιείται ως το όνομα ενός εξιδανικευμένου στοιχείου ενός ηλεκτρικού κυκλώματος, ως το όνομα μιας παραμέτρου που χαρακτηρίζει ποσοτικά τις ιδιότητες αυτού του στοιχείου και ως το όνομα της κύριας παραμέτρου ενός επαγωγικού πηνίου.
Ρύζι. 1. Συμβατική γραφική σημείωση επαγωγής
Προσδιορίζεται η σχέση μεταξύ τάσης και ρεύματος σε ένα επαγωγικό πηνίο ο νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, από το οποίο προκύπτει ότι όταν αλλάζει η μαγνητική ροή που διεισδύει στο επαγωγικό πηνίο, επάγεται σε αυτό μια ηλεκτροκινητική δύναμη e, ανάλογη με το ρυθμό μεταβολής της σύνδεσης ροής του πηνίου ψ και κατευθυνόμενη με τέτοιο τρόπο ώστε το ρεύμα που προκαλείται από τείνει να αποτρέψει μια αλλαγή στη μαγνητική ροή:
e = — dψ / dt
Η σύνδεση ροής του πηνίου είναι ίση με το αλγεβρικό άθροισμα των μαγνητικών ροών που διαπερνούν τις μεμονωμένες στροφές του:
όπου N είναι ο αριθμός των στροφών του πηνίου.
Μια μαγνητική ροή F που διαπερνά κάθε μια από τις στροφές του πηνίου, στη γενική περίπτωση, μπορεί να περιέχει δύο στοιχεία: τη μαγνητική ροή για Fsi αυτοεπαγωγής και τη μαγνητική ροή εξωτερικών πεδίων Fvp: F — Fsi + Fvp.
Το πρώτο συστατικό είναι η μαγνητική ροή που προκαλείται από το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο, το δεύτερο καθορίζεται από μαγνητικά πεδία των οποίων η ύπαρξη δεν σχετίζεται με το ρεύμα στο πηνίο - το μαγνητικό πεδίο της Γης, τα μαγνητικά πεδία άλλων πηνίων και μόνιμοι μαγνήτες… Εάν η δεύτερη συνιστώσα της μαγνητικής ροής προκαλείται από το μαγνητικό πεδίο ενός άλλου πηνίου, τότε ονομάζεται μαγνητική ροή αμοιβαίας επαγωγής.
Η ροή πηνίου ψ, καθώς και η μαγνητική ροή Φ, μπορούν να αναπαρασταθούν ως άθροισμα δύο συνιστωσών: σύνδεση ροής αυτο-επαγωγής ψsi και σύνδεση ροής εξωτερικού πεδίου ψvp
ψ= ψsi + ψvp
e = esi + dvp,
Εδώ το eu είναι το EMF της αυτοεπαγωγής, το evp είναι το EMF των εξωτερικών πεδίων.
Εάν οι μαγνητικές ροές των εξωτερικών πεδίων του επαγωγικού πηνίου είναι ίσες με μηδέν και μόνο η αυτο-επαγόμενη ροή διαπερνά το πηνίο, τότε μόνο EMF αυτοεπαγωγής.
Η σχέση ροής αυτεπαγωγής εξαρτάται από το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο. Αυτή η εξάρτηση, που ονομάζεται Weber - το χαρακτηριστικό αμπέρ του επαγωγικού πηνίου, έχει γενικά έναν μη γραμμικό χαρακτήρα (Εικ. 2, καμπύλη 1).
Σε μια συγκεκριμένη περίπτωση, για παράδειγμα, για ένα πηνίο χωρίς μαγνητικό πυρήνα, αυτή η εξάρτηση μπορεί να είναι γραμμική (Εικ. 2, καμπύλη 2).
Ρύζι. 2. Χαρακτηριστικά του Weber-ampere του επαγωγικού πηνίου: 1 — μη γραμμικό, 2 — γραμμικό.
Στις μονάδες SI, η επαγωγή εκφράζεται σε henries (H).
Κατά την ανάλυση των κυκλωμάτων, συνήθως δεν λαμβάνεται υπόψη η τιμή του EMF που προκαλείται στο πηνίο, αλλά η τάση στους ακροδέκτες του, η θετική κατεύθυνση της οποίας επιλέγεται να συμπίπτει με τη θετική κατεύθυνση του ρεύματος:
Ένα εξιδανικευμένο στοιχείο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος - η επαγωγή - μπορεί να θεωρηθεί ως ένα απλοποιημένο μοντέλο ενός επαγωγικού πηνίου, που αντανακλά την ικανότητα του πηνίου να αποθηκεύει την ενέργεια ενός μαγνητικού πεδίου.
Για μια γραμμική αυτεπαγωγή, η τάση στους ακροδέκτες της είναι ανάλογη με το ρυθμό μεταβολής του ρεύματος. Όταν συνεχές ρεύμα ρέει μέσω της αυτεπαγωγής, η τάση στους ακροδέκτες της είναι μηδέν, επομένως η αντίσταση της αυτεπαγωγής στο συνεχές ρεύμα είναι μηδέν.