Феноменът на самоиндукция - вреда и полза

Терминът индукция в електротехниката означава възникването на ток в електрическа затворена верига, ако се променя магнитен поток. отвори електромагнитна индукция само преди двеста години от Майкъл Фарадей. Малко по-рано това можеше да се направи от Андре Ампер, който проведе подобни експерименти. Той вмъкна метална пръчка в макарата и след това има лош късмет, отиде в друга стая, за да погледне стрелката на галванометъра - и изведнъж тя щеше да се движи. И стрелецът си вършеше работата правилно - намаляваше, но докато Ампер се скиташе по стаите - се връщаше на нула. Ето как феноменът на самоиндукция чака още десетина години, докато намотката, инструментът и изследователят са едновременно на правилното място.

Основната цел на този експеримент беше, че индуцирането на ЕМФ възниква само когато магнитното поле, преминаващо през затворената верига, се промени. Но можете да го промените както искате - или да промените стойността на самата магнитна област или просто да преместите източника на полето по отношение на същия затворен контур. ЕМП, който се случва в този случай, се нарича "взаимна индукция на ЕМП". Но това беше само началото на откритията в областта на индукцията. Още по-изненадващо беше явлението самоиндукция, открито от Джоузеф Хенри по едно и също време. В експериментите му е установено, че магнитно поле Сондата не само индуцира ток в другата серпентина, но и когато токът в тази серпентина се промени, той също така предизвика допълнителен ЕМП в него. Тук е нещо, наречено EMF самоиндукция. В електрически явления посоката на тока е от голям интерес. Оказа се, че в случай на самоиндук- ция на електромагнитна съвкупност токът му е насочен срещу своя "родител" - токът, причинен от основния ЕМП.

Възможно ли е да се наблюдава явлението самоиндукция? Както се казва, нищо не е по-лесно. Да съберем две електрически вериги: първата е серийно свързан индуктор и електрическа крушка, а втората е само крушка. Свържете ги с батерията чрез общ ключ. Когато е активиран, можете да видите, че електрическата крушка във веригата с бобината превръща "неохотно", а второто светлината, по-бързо "във възход", се включва незабавно. Какво става? В двете вериги след токът започва да тече, и тя варира от нула до максималната си, и като по време на промяна на тока и чака за намотката, която генерира самостоятелно индукция електродвижещата сила. Има EMF и затворен кръг - означава, че има и ток, но насочен срещу главния токовата верига, която в крайна сметка достига максималната стойност определя от параметрите на веригата, и да спре да расте, и ако няма ток промяна - няма самостоятелно предизвикан EMF. Това е просто. Подобна картина, но с "точност на обратното", се наблюдава, когато токът е изключен. Вярна на "лош навик", за да се противодейства на всяка промяна в ток, самостоятелно предизвикан EMF поддържа поток му в кръг, след като захранването е изключено.

Веднага стана въпросът - какъв е феноменът на самоиндукция? Установено е, че скоростта на промяна на тока в проводника влияе на самоиндукционната ЕМП и може да бъде написана:

E = L • dI / dt

От това може да се види, че ЕМП на самоиндукцията Е е пряко пропорционална на скоростта на изменение на текущия dI / dt и на коефициента на пропорционалност L, наречена индуктивност. За приноса си към изследването на въпроса какво се състои от феномена на самоиндукция, Джордж Хенри беше възнаграден от факта, че името му е единица за измерване на индуктивността - Хенри (НХ). Това е индуктивността на токовата схема на потока, която определя феномена на самоиндукция. Можем да си представим, че индуктивността е нещо като "склад" на магнитна енергия. В случай на увеличение на тока в електрическата верига, електрическата енергия се преобразува в магнитна, забавя текущия растеж и с намаляване на тока магнитната енергия на намотката се преобразува в електрическа и поддържа ток в електрическата верига.

Вероятно всеки трябваше да види искри при изключване на щепсела от изхода - това е най-разпространената версия на проявата на самоиндукция на ЕМФ в реалния живот. Но в ежедневието теченията се отварят на максимум 10-20 А, а времето за отваряне е от порядъка на 20 мсек. С индуктивност от порядъка на 1 GH, самоиндукционният ЕМП в този случай ще бъде 500 V. Изглежда, че въпросът за това какво е феноменът на самоиндукция е не толкова сложен. И всъщност EMF на самоиндуктивността представлява голям технически проблем. Долната линия е, че когато веригата се счупи, когато контактите вече са се разделили, самоиндуктивността поддържа потока на тока и това води до изгаряне на контактите, защото в схемата вериги с токове от стотици и дори хиляди ампери пътуват. Тук често става дума за самоиндукция от ЕМП на десетки хиляди волта и това изисква допълнително разрешаване на технически въпроси, свързани с пренапрежения в електрическите вериги.

Но не всичко е толкова мрачно. Смята се, че този вредни електромагнитни полета е много полезен, например в системите за запалване на ICE. Такава система се състои от индуктор под формата на автотрансформатор и прекъсвач. Токът преминава през първичната намотка, която се изключва от прекъсвача. В резултат на прекратяването на веригата EMF самоиндукционирането се извършва в стотици волта (а батерията дава само 12V). Тогава това напрежение се трансформира по-нататък и върху запалителните свещи се подава искрия над 10 kV.