Öz-indüksiyon nedir - basit kelimeler
Tanım
Kendiliğinden indüksiyon, akım akarken güç kaynağının voltajına göre ters yönde yönlendirilen bir elektromotor kuvvetin (EMF) iletkenindeki görünüştür. Ayrıca, devredeki akım gücünün değiştiği anda ortaya çıkar. Değişen bir elektrik akımı, iletkende bir EMF indükleyen değişen bir manyetik alan oluşturur.
Bu Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasasının formülasyonuna benzer, burada:
Bir manyetik akı bir iletkenden geçtiğinde, ikincisinde bir emf görünür. Manyetik akının değişim hızı ile orantılıdır (mat. Zaman türevi).
yani:
E = dF / dt,
E'nin volt olarak ölçülen kendiliğinden indüksiyon EMF olduğu, F manyetik akıdır, ölçüm birimi Wb'dir (Weber, aynı zamanda V / s'ye eşittir)
İndüktans
Kendiliğinden indüksiyonun endüktif devrelerde doğal olduğunu zaten söylemiştik, bu nedenle, bir indüktör örneği kullanarak kendi kendine indüksiyon fenomenini düşünüyoruz.
İndüktör, yalıtılmış bir iletkenin bobini olan bir elementtir. Endüktansı arttırmak için, dönüşlerin sayısı arttırılır veya bobinin içine yumuşak manyetik veya başka bir malzeme çekirdeği yerleştirilir.
Endüktans birimi Henry (GN) 'dir. Endüktans, iletkenin elektrik akımına ne kadar güçlü tepki verdiğini karakterize eder. Akımın içinden geçtiği her iletkenin etrafında manyetik bir alan oluştuğundan ve iletkeni alternatif bir alana yerleştirirseniz, içinde bir akım görünecektir. Buna karşılık, her bir bobin dönüşünün manyetik alanları eklenir. Ardından, akımın aktığı bobinin etrafında güçlü bir manyetik alan görünecektir. Bobin içindeki gücünü değiştirirken, çevresindeki manyetik akı da değişecektir.
Faraday’ın elektromanyetik indüksiyon yasasına göre, bobin alternatif bir manyetik akı ile delinirse, içinde bir akım ve kendi kendine indüksiyon EMF'si görünecektir. Endüktansta akan akımı güç kaynağından yüke engellerler. Bunlara EMF öz indüksiyonunun özleri de denir.
Endüktans üzerinde kendi kendine indüksiyon EMF'nin formülü:
Yani, endüktans ne kadar büyük olursa ve akım değişiklikleri ne kadar hızlı ve hızlı olursa, emf'deki dalgalanma o kadar güçlü olur.
Bobin içindeki artan akım ile, sırasıyla güç kaynağının voltajına yönelik bir kendinden endüksiyon EMF oluşur, akımdaki artış yavaşlayacaktır.Düşüş sırasında da aynı şey olur - kendi kendine indüksiyon, bobin içindeki akımı daha önce olduğu gibi koruyacak bir EMF'nin ortaya çıkmasına neden olacaktır. Bobin terminallerindeki voltajın güç kaynağının polaritesine zıt olacağı sonucu çıkar.
Aşağıdaki şekilde, endüktif devreyi açtığınızda / kapattığınızda, akımın keskin bir şekilde ortaya çıkmadığını, ancak kademeli olarak değiştiğini görüyorsunuz. Bu aynı zamanda geçiş yasaları ile de belirtilir.
Endüktansın başka bir tanımı şöyledir: manyetik akı akımla orantılıdır, ancak formülünde endüktans orantılılık katsayısı olarak işlev görür.
F = L * I
Transformatör ve karşılıklı endüksiyon
İki bobini, örneğin aynı çekirdeğe yakın bir yere yerleştirirseniz, karşılıklı indüksiyon fenomeni gözlenecektir. İlkinde alternatif akımı atlayalım, daha sonra alternatif akışı ikinci dönüşlere nüfuz edecek ve EMF terminallerinde görünecektir.
Bu EMF, telin uzunluğuna, sırasıyla dönüş sayısına ve ayrıca ortamın manyetik geçirgenliğinin büyüklüğüne bağlı olacaktır. Basitçe yan yana yerleştirilirlerse, EMF düşük olacaktır ve manyetik olarak yumuşak çelikten bir çekirdek alırsanız, EMF çok daha büyük olacaktır. Aslında, transformatör bu şekilde düzenlenir.
İlginç: bobinlerin birbirleri üzerindeki bu karşılıklı etkisine endüktif kuplaj denir.
Yarar ve zarar
Teorik kısmı anlarsanız, öz-indüksiyon fenomeninin pratikte nerede uygulandığını düşünmeye değer. Günlük yaşamda ve teknolojide gördüklerimizin örneklerini düşünün. En kullanışlı uygulamalardan biri bir transformatördür, zaten çalışma prensibini düşündük. Şimdi daha az yaygın, ancak daha önce günlük floresan tüpler armatürlerde kullanıldı. Çalışmalarının prensibi, kendini teşvik etme fenomenine dayanmaktadır. Aşağıdaki diyagramlarını görebilirsiniz.
Voltaj uygulandıktan sonra, akım devreden akar: faz - indüktör - spiral - marş - spiral - sıfır.
Ya da tam tersi (faz ve sıfır). Marş motoru etkinleştirildikten sonra kontakları açılır, ardından boğaz (büyük endüktanslı bir bobin) akımı aynı yönde tutmaya çalışır, büyük büyüklükte kendi kendine indüksiyonlu bir EMF indükler ve lambalar tutuşturulur.
Benzer şekilde, bu fenomen benzinle çalışan bir otomobilin veya motosikletin ateşleme devresi için de geçerlidir. İçlerinde, indüktör ile eksi (toprak) arasındaki boşluğa mekanik (kesici) veya yarı iletken bir anahtar (bilgisayardaki transistör) monte edilir. Bu anahtar, yakıtı ateşlemek için silindirde bir kıvılcım oluşması gerektiği anda bobinin güç besleme devresini keser. Daha sonra bobinin çekirdeğinde depolanan enerji, kendiliğinden indüksiyon emfinde bir artışa neden olur ve kıvılcım boşluğunun bozulması meydana gelene kadar veya bobin yanana kadar mumun elektrotundaki voltaj artar.
Güç kaynaklarında ve ses ekipmanında, sinyalden fazla dalgalanma, gürültü veya frekansı çıkarmak genellikle gereklidir. Bunun için farklı konfigürasyonlara sahip filtreler kullanılır. Bir seçenek LC, LR filtreleridir. Akımın büyümesine engel ve alternatif akımın direncine bağlı olarak, hedeflere ulaşmak mümkündür.
Kendiliğinden indüksiyon EMF, anahtarların, devre kesicilerin, soketlerin, otomatik makinelerin ve diğer şeylerin temasları için zararlıdır. Çalışan bir elektrikli süpürgenin fişini prizden çektiğinizde, içindeki bir flaşın sıklıkla fark edildiğini fark etmiş olabilirsiniz. Bu, bobindeki akımı değiştirmeye karşı dirençtir (bu durumda motor sargısı).
Yarı iletken anahtarlarda durum daha kritiktir - devredeki küçük bir endüktans bile Uke veya Usi'nin tepe değerlerine ulaşıldığında bozulmalarına neden olabilir. Onları korumak için, endüktif patlamaların enerjisinin dağıtıldığı snubber devreleri kurulur.
Sonuç
Özetlemek. EMF kendiliğinden indüksiyonunun ortaya çıkması için koşullar: devredeki endüktans varlığı ve yükteki akımdaki değişiklik. Bu hem işletimde, modları değiştirirken hem de rahatsız edici etkilerde ve cihazları değiştirirken ortaya çıkabilir.Bu fenomen, yol açtığı için röle ve yol vericilerin kontaklarına zarar verebilir ark endüktif devreleri açarken, örneğin elektrik motorları. Olumsuz etkiyi azaltmak için, anahtarlama ekipmanlarının çoğu ark bölmeleri ile donatılmıştır.
Yararlı amaçlar için EMF fenomeni, bir filtreden akıntı dalgalanmalarına ve ses ekipmanındaki bir frekans filtresine, otomobillerdeki transformatörlere ve yüksek voltajlı ateşleme bobinlerine kadar oldukça sık kullanılır.
Son olarak, bir konuyla ilgili, özerklik olgusunu kısaca ve ayrıntılı olarak inceleyen yararlı bir video izlemenizi öneririz:
Artık öz-indüksiyonun ne olduğunu, kendini nasıl tezahür ettirdiğini ve nerede kullanılabileceğini size açık hale getirdiğini umuyoruz. Sorularınız varsa, makalenin altındaki yorumlarda sorun!
İlgili malzemeler:
Yükleniyor ...
