Què és l’autoinducció: paraules senzilles
Definició
L’autoinducció és l’aparició en el conductor d’una força electromotriu (EMF) dirigida en el sentit contrari respecte a la tensió de la font d’energia quan flueix el corrent. A més, sorgeix en el moment en què canvia la força actual del circuit. Un corrent elèctric canviador genera un camp magnètic canviant, que al seu torn indueix una EMF al conductor.
Això és similar a la formulació de la llei de la inducció electromagnètica de Faraday, on diu:
Quan un flux magnètic passa per un conductor, apareix una emf en aquest últim. És proporcional a la velocitat de canvi del flux magnètic (mat. Derivat del temps).
És a dir:
E = dF / dt,
Quan E és l’EMF d’autoinducció, mesurat en volts, F és el flux magnètic, la unitat de mesura és Wb (weber, també és igual a V / s)
Inductància
Ja hem dit que l’autoinducció és inherent als circuits inductius, per tant, considerem el fenomen d’autoinducció utilitzant un exemple d’inductor.
Un inductor és un element que és una bobina d’un conductor aïllat. Per augmentar la inductància, augmenta el nombre de voltes o es col·loca un nucli de magnètica suau o un altre material dins de la bobina.
La unitat d’inductància és Henry (GN). La inductància caracteritza la força que el conductor contraresta el corrent elèctric. Com que es forma un camp magnètic al voltant de cada conductor pel qual flueix el corrent, i si situeu el conductor en un camp altern, apareixerà un corrent. Al seu torn, s’hi afegeixen els camps magnètics de cada volta de la bobina. Aleshores apareixerà un fort camp magnètic al voltant de la bobina per on flueix el corrent. En canviar la seva força a la bobina, el flux magnètic al seu voltant també canviarà.
Segons la llei de la inducció electromagnètica de Faraday, si un flux magnètic alternatiu penetra en la bobina, hi apareixerà un EMF de corrent i autoinducció. Impediran el corrent que flueix en la inductància des de la font d’energia fins a la càrrega. També s’anomenen extracorrents d’autoinducció de l’EMF.
La fórmula per a l’EMF d’autoinducció en la inductància és:
És a dir, com més gran sigui la inductància i més i més ràpid canviïn els canvis actuals, més fort serà l’envolupament de l’emf.
Amb un augment del corrent a la bobina, es produeix un EMF d’autoinducció, que es dirigeix contra la tensió de la font d’energia, respectivament, l’augment de corrent s’alentirà.El mateix succeeix en disminuir: l’autoinducció donarà lloc a l’aparició d’un EMF, que mantindrà el corrent a la bobina en la mateixa direcció que abans. Es dedueix que la tensió als terminals de la bobina serà contrària a la polaritat de la font d’energia.
A la figura següent, veieu que quan enceneu / apagueu el circuit inductiu, el corrent no sorgeix bruscament, sinó que canvia gradualment. Això també ho indica les lleis de commutació.
Una altra definició de la inductància és la següent: el flux magnètic és proporcional al corrent, però en la seva fórmula la inductància actua com a coeficient de proporcionalitat.
F = L * I
Transformador i inducció mútua
Si situeu dues bobines a prop, per exemple, al mateix nucli, s'observarà el fenomen d'inducció mútua. Saltem el corrent altern en el primer, el seu flux altern penetrarà els torns del segon i apareixerà EMF als seus terminals.
Aquest EMF dependrà de la longitud del fil, respectivament, del nombre de voltes, així com de la magnitud de la permeabilitat magnètica del medi. Si simplement es col·loquen al costat de l’altre, l’EMF serà baix, i si agafeu un nucli d’acer magnèticament suau, l’EMF serà molt més gran. De fet, així és com es disposa el transformador.
Interessant: aquesta mútua influència de les bobines les unes sobre les altres s'anomena acoblament inductiu.
Benefici i perjudici
Si enteneu la part teòrica, val la pena considerar on s’aplica a la pràctica el fenomen d’autoinducció. Considereu els exemples del que veiem en la vida quotidiana i la tecnologia. Una de les aplicacions més útils és un transformador, ja hem considerat el principi del seu funcionament. Ara s’utilitzaven cada cop menys freqüents, però abans diàriament tubs fluorescents a les lluminàries. El principi del seu treball es basa en el fenomen de l’autoinducció. Podeu veure els seus esquemes a continuació.
Després d’aplicar tensió, el corrent flueix pel circuit: fase - inductor - espiral - arrencador - espiral - zero.
O viceversa (fase i zero). Després d’activar l’arrencador, els seus contactes s’obren, doncs acceleració (una bobina amb una gran inductància) busca mantenir el corrent en la mateixa direcció, indueix una EMF d’autoinducció de gran magnitud i s’encenen les làmpades.
De la mateixa manera, aquest fenomen s'aplica al circuit d'encesa d'un cotxe o moto que funciona amb gasolina. En ells, s’instal·la un interruptor mecànic (interrupdor) o semiconductor (transistor a l’ordinador) a la distància que hi ha entre l’inductor i el minus (terra). Aquesta clau, en el moment en què una bombeta s’hauria de formar al cilindre per encendre el combustible, trenca el circuit d’alimentació de la bobina. A continuació, l’energia emmagatzemada al nucli de la bobina provoca un augment de l’emf d’auto-inducció i el voltatge a l’elèctrode de l’espelma augmenta fins que es produeix un trencament de la bretxa o fins que es cregui la bobina.
En les fonts d’alimentació i equips d’àudio, sovint és necessari eliminar les ondulacions, sorolls o freqüències excessives del senyal. Per a això s'utilitzen filtres de diferents configuracions. Una opció són els filtres LC i LR. Degut a l’obstacle al creixement del corrent i a la resistència del corrent altern, respectivament, és possible assolir els objectius.
L’autoinducció EMF és perjudicial per als contactes d’interruptors, interruptors, presa de corrent, màquines i altres coses. Potser haureu notat que quan traieu el tap d’un aspirador de treball del sòcol, es nota molt sovint un flaix al seu interior. Es tracta de la resistència a canviar el corrent a la bobina (en aquest cas la bobinada del motor).
En els interruptors de semiconductors, la situació és més crítica, fins i tot una petita inductància en el circuit pot conduir a la seva ruptura quan s’assoleixen els valors màxims d’Uke o Usi. Per protegir-los, s’instal·len circuits d’abandonament, sobre els quals es dissipa l’energia de les ràfegues inductives.
Conclusió
Per resumir. Les condicions per a l’aparició d’autoinducció EMF són: la presència d’inductància al circuit i el canvi de corrent en la càrrega. Això pot produir-se tant en el funcionament, quan canvieu els modes o les influències pertorbadores, com en el canvi de dispositius.Aquest fenomen pot danyar els contactes dels relés i dels arrencadors, ja que es produeix arquejar en obrir circuits inductius, per exemple, motors elèctrics. Per reduir l'impacte negatiu, la majoria dels equips de commutació estan equipats amb cambres d'arc.
A efectes útils, el fenomen EMF s’utilitza força sovint, des d’un filtre per suavitzar les ondulacions de corrent i un filtre de freqüència en equips d’àudio, fins a transformadors i bobines d’encesa d’alta tensió als cotxes.
Finalment, recomanem veure un vídeo útil sobre el tema, que tracta breument i en detall el fenomen de l’autoinducció:
Esperem que ara us hagi quedat clar què és l’autoinducció, com es manifesta i on es pot utilitzar. Si teniu preguntes, pregunteu-los als comentaris de l'article.
Materials relacionats:
Carregant ...
