Induttanza: la formula. Misura dell'induttanza. Induttanza del circuito

Chi a scuola non ha studiato fisica? Per qualcuno, era interessante e comprensibile, e qualcuno studiava sui libri di testo, cercando di imparare a memoria concetti complessi a memoria. Ma ognuno di noi ha ricordato che il mondo è basato sulla conoscenza fisica. Oggi parleremo di concetti come l'induttanza corrente, l'induttanza del loop e scopriremo che tipo di condensatori sono e che cos'è un solenoide.

Circuito elettrico e induttanza

L'induttanza serve a caratterizzare il magneticoproprietà del circuito elettrico. È definito come il coefficiente di proporzionalità tra la corrente elettrica corrente e il flusso magnetico in un circuito chiuso. Il flusso viene creato da questa corrente attraverso la superficie del contorno. Un'altra definizione è che l'induttanza è un parametro del circuito elettrico e determina l'EMF di autoinduzione. Il termine è usato per indicare l'elemento della catena ed è necessario caratterizzare l'effetto dell'auto-induzione, che è stato scoperto da D. Henry e M. Faraday indipendentemente l'uno dall'altro. L'induttanza è associata alla forma, alla dimensione del contorno e al valore della permeabilità magnetica dell'ambiente. Nell'unità di misura SI, questa quantità è misurata in Henry ed è indicata come L.

Misura di autoinduttanza e induttanza

L'induttività è una quantità che è uguale al rapporto tra il flusso magnetico che passa attraverso tutte le spire del circuito alla forza attuale:

• L = N × F: I.

L'induttanza del circuito dipende daforma, dimensioni del contorno e proprietà magnetiche dell'ambiente in cui si trova. Se una corrente elettrica scorre in un circuito chiuso, sorge un campo magnetico variabile. Ciò porterà successivamente all'emergere di campi elettromagnetici. La nascita di una corrente di induzione in un circuito chiuso è chiamata "autoinduzione". Secondo la regola di Lenz, il valore non consente la modifica della corrente nel circuito. Se viene rilevata l'autoinduttanza, è possibile utilizzare un circuito elettrico, nel quale un resistore e una bobina con un nucleo di ferro sono collegati in parallelo. In serie con loro sono collegati e lampade elettriche. In questo caso, la resistenza del resistore è uguale alla resistenza alla corrente continua della bobina. Il risultato sarà una brillante combustione delle lampade. Il fenomeno di autoinduttanza occupa uno dei posti principali nell'ingegneria radiofonica e nell'ingegneria elettrica.

Come trovare l'induttanza

La formula, che è la più semplice per trovare il valore, è la seguente:

• L = F: I,

dove F è il flusso magnetico, e I è la corrente nel circuito.

Attraverso l'induttanza, si può esprimere l'EMF dell'auto-induzione:

• Ei = -L x dI: dt.

La formula suggerisce l'inferenza sull'uguaglianza numerica dell'induzione con EMF, che si presenta nel circuito mentre la forza corrente cambia di un amperometro al secondo.

L'induttanza variabile consente di trovare l'energia del campo magnetico:

• W = L I² : 2.

"Bobina di filo"

L'induttore è aavvolto filo di rame isolato su una base solida. Per quanto riguarda l'isolamento, la scelta del materiale è ampia: vernice, isolamento del filo e tessuto. La grandezza del flusso magnetico dipende dall'area del cilindro. Se la corrente nella bobina viene aumentata, il campo magnetico diventerà più grande e viceversa.

Se si applica corrente elettrica alla bobina, quindiavrà una tensione opposta alla tensione della corrente, ma improvvisamente scompare. Questo tipo di stress è chiamato forza elettromotrice di autoinduzione. Quando la tensione viene applicata alla bobina, la corrente cambia il suo valore da 0 a un certo numero. Anche la tensione in questo momento cambia, secondo la legge di Ohm:

• I = U: R,

dove caratterizzo la forza attuale, U - mostra la tensione, la resistenza della bobina R.

Un'altra caratteristica speciale della bobina è ilil fatto seguente: se il circuito "sorgente di corrente in bobina" è aperto, l'EMF sarà aggiunto alla tensione. La corrente crescerà anche all'inizio, e poi diminuirà. Ciò implica la prima legge di commutazione, che afferma che la corrente nell'induttore non cambia istantaneamente.

La bobina può essere divisa in due tipi:

1. Con una punta magnetica. Nel ruolo del materiale del cuore ci sono ferriti e ferro. I nuclei servono ad aumentare l'induttanza.
2. Con non magnetico. Utilizzato nei casi in cui l'induttanza non è superiore a cinque milligrammi.

I dispositivi differiscono nell'aspetto estruttura interna. In base a tali parametri, viene rilevata l'induttanza della bobina. La formula in ogni caso è diversa. Ad esempio, per una bobina a strato singolo, l'induttanza sarà:

• L = 10μ0ΠN²R² : 9R + 10l.

E qui già per più strati un'altra formula:

• L = μ0N²R² : 2Π (6R + 9l + 10w).

Le principali conclusioni relative al lavoro delle bobine:

1. Sulla ferrite cilindrica, la più grande induttanza si alza nel mezzo.
2. Per ottenere la massima induttanza, è necessario avvolgere strettamente le bobine sulla bobina.
3. L'induttanza è inferiore, minore è il numero di giri.
4. Nel nucleo toroidale, la distanza tra le spire non gioca il ruolo di una bobina.
5. Il valore dell'induttanza dipende dalle "svolte nel quadrato".
6. Se gli induttori sono collegati in serie, il loro valore totale è uguale alla somma delle induttanze.
7. In caso di collegamento in parallelo, è necessario prestare attenzione per assicurare che gli induttori siano distanziati sulla scheda. In caso contrario, le loro letture saranno errate a causa della reciproca influenza dei campi magnetici.

solenoide

Questo termine è inteso come cilindricoAvvolgimento da un filo che può essere avvolto in uno o più strati. La lunghezza del cilindro è molto più grande del diametro. A causa di questa caratteristica, quando viene applicata una corrente alla cavità del solenoide, viene prodotto un campo magnetico. La velocità di cambiamento del flusso magnetico è proporzionale alla variazione della corrente. L'induttanza del solenoide in questo caso è calcolata come segue:

• df: dt = L dl: dt.

Un altro tipo di bobina è chiamato un attuatore elettromeccanico con un nucleo retrattile. In questo caso, il solenoide viene fornito con un giogo magnetico ferromagnetico esterno.

Al giorno d'oggi, il dispositivo può combinare idraulica ed elettronica. Su questa base vengono creati quattro modelli:

• Il primo è in grado di controllare la pressione della linea.
• Il secondo modello si differenzia dall'altra per il controllo forzato del bloccaggio della frizione nei convertitori di coppia.
• Il terzo modello contiene nella sua composizione i regolatori di pressione responsabili del lavoro di commutazione delle velocità.
• Il quarto è controllato idraulicamente o valvole.

Formule necessarie per i calcoli

Per trovare l'induttanza del solenoide, la formula si applica come segue:

• L = μ0n²V,

dove μ0 indica la permeabilità magnetica del vuoto, n è il numero di giri e V è il volume del solenoide.

È anche possibile calcolare l'induttanza di un solenoide utilizzando un'altra formula:

• L = μ0N²S: l,

dove S è l'area della sezione trasversale, e l è la lunghezza del solenoide.

Per trovare l'induttanza di un solenoide, la formula applica qualsiasi soluzione adatta a questo problema.

Lavorare sulla corrente diretta e alternata

Il campo magnetico, che viene creato all'interno della bobina, è diretto lungo l'asse ed è uguale a:

• B = μ0nI,

dove μ0 - permeabilità del vuoto è, n - è il numero di giri, e I - valore attuale.

Quando la corrente si muove lungo il solenoide, la bobina immagazzina energia, che è uguale al lavoro richiesto per stabilire la corrente. Per calcolare l'induttanza in questo caso, la formula viene utilizzata come segue:

• E = LI² : 2,

dove L mostra il valore dell'induttanza e E - l'energia di immagazzinamento.

EMF di autoinduzione si verifica quando cambia la corrente nel solenoide.

Nel caso di operazioni in CA,campo magnetico alternato. La direzione della forza di attrazione può variare, oppure può rimanere invariata. Il primo caso si verifica quando un solenoide viene utilizzato come elettromagnete. E il secondo, quando l'ancora è fatta di materiale magnetico morbido. Il solenoide AC ha una resistenza complessa, che include la resistenza dell'avvolgimento e la sua induttanza.

L'applicazione più comune dei solenoidiIl primo tipo (corrente continua) è nel ruolo di un azionamento progressivo. La forza dipende dalla struttura del nucleo e del corpo. Esempi di utilizzo sono il lavoro delle forbici durante il taglio di assegni in registratori di cassa, valvole nei motori e nei sistemi idraulici, serrature di serrature. I solenoidi del secondo tipo vengono utilizzati come induttori per il riscaldamento a induzione nei forni a crogiolo.

Contorni oscillatori

Il più semplice circuito risonante èun circuito oscillatorio in serie costituito dagli induttori inclusi e un condensatore attraverso il quale scorre una corrente alternata. Per determinare l'induttanza della bobina, la formula viene utilizzata come segue:

• XL = W x L,

dove XL indica la reattanza della bobina e W è la frequenza circolare.

Se viene utilizzata la reattanza del condensatore, la formula sarà simile a questa:

Xc = 1: W x C.

Caratteristiche importanti del circuito oscillatoriosono la frequenza di risonanza, l'impedenza d'onda e il fattore di qualità del circuito. Il primo caratterizza la frequenza in cui la resistenza del circuito è di natura attiva. Il secondo mostra come la reattanza alla frequenza di risonanza passi tra quantità come la capacità e l'induttanza del circuito oscillante. La terza caratteristica determina l'ampiezza e la larghezza delle caratteristiche di ampiezza-frequenza della risonanza e mostra le dimensioni della riserva di energia nel circuito rispetto alle perdite di energia in un periodo di oscillazione. Nella tecnica, le caratteristiche di frequenza dei circuiti sono stimate utilizzando la risposta in frequenza. In questo caso, il circuito è considerato come una rete a quattro terminali. Quando si tracciano grafici, viene utilizzato il valore del coefficiente di trasmissione della tensione (K). Questo valore mostra il rapporto tra la tensione di uscita e la tensione di ingresso. Per i circuiti che non contengono fonti di energia e diversi elementi di amplificazione, il valore del coefficiente non è superiore all'unità. Tende a zero quando, a frequenze diverse da quelle risonanti, la resistenza del circuito è elevata. Se il valore di resistenza è minimo, il coefficiente è vicino all'unità.

Con un circuito oscillatorio parallelo,due elementi reattivi con diversa reattività. L'uso di questo tipo di contorno implica la conoscenza che quando l'inclusione parallela di elementi è necessario aggiungere solo la loro conduttività, ma non la resistenza. Alla frequenza di risonanza, la conduttanza totale del circuito è zero, il che indica una resistenza infinitamente grande alla corrente alternata. Per un circuito in cui la capacità (C), la resistenza (R) e l'induttanza sono in parallelo inclusi, la formula che li combina e Q (Q) è:

• Q = R√C: L.

Quando un ciclo parallelo funziona in un periodolo scambio di energia tra il condensatore e la bobina avviene due volte. In questo caso, viene visualizzata una corrente di loop che è molto più grande del valore corrente nel circuito esterno.

Funzionamento del condensatore

Il dispositivo è piccolo a due terminaliconducibilità e con un valore di capacità variabile o costante. Quando il condensatore non è carico, la sua resistenza è vicina a zero, altrimenti è uguale all'infinito. Se la sorgente corrente è disconnessa da questo elemento, diventa questa sorgente fino a quando non viene scaricata. L'uso di un condensatore nell'elettronica è il ruolo dei filtri che rimuovono il rumore. Questo dispositivo in unità di alimentazione sui circuiti di potenza viene utilizzato per alimentare il sistema a carichi elevati. Questo si basa sulla capacità di un elemento di passare un componente alternato, ma una corrente non costante. Maggiore è la frequenza del componente, minore è la resistenza del condensatore. Di conseguenza, attraverso il condensatore tutte le interferenze che superano la tensione CC vengono silenziate.

La resistenza dell'elemento dipende dalla capacità. Partendo da questo, sarà più corretto mettere condensatori con volumi diversi al fine di catturare vari tipi di interferenze. A causa della capacità del dispositivo di trasmettere la corrente continua solo durante il periodo di carica, viene utilizzato come elemento che richiede tempo nei generatori o come collegamento di sagomatura di un impulso.

I condensatori sono di molti tipi. In generale, la classificazione si basa sul tipo di dielettrico, poiché questo parametro determina la stabilità della capacità, la resistenza di isolamento e così via. La sistematizzazione di questo valore è la seguente:

1. Condensatori con dielettrico gassoso.
2. Vuoto.
3. Con un dielettrico liquido.
4. Con un dielettrico solido inorganico.
5. Con un dielettrico organico solido.
6. Stato solido.
7. Elettrolitico.

Esiste una classificazione dei condensatori secondoscopo (generale o speciale), dalla natura di protezione contro fattori esterni (protetti e non protetti, isolati e non isolati, sigillati e sigillati), tecnica di montaggio (per cerniere, stampati, a superficie, con morsetti a vite, con terminali a scatto). Inoltre, i dispositivi possono essere distinti dalla capacità di cambiare la capacità:

1. Condensatori costanti, cioè la cui capacità è sempre costante.
2. Trimmer. La loro capacità non cambia con il funzionamento dell'apparecchiatura, ma può essere regolata una volta o periodicamente.
3. Variabili. Questi sono condensatori che consentono il cambio di capacità durante il funzionamento dell'apparecchiatura.

Induttanza e condensatore

Gli elementi portanti corrente del dispositivo sono in grado dicrea la sua induttanza. Queste sono le parti strutturali come la muratura, i bus di collegamento, i conduttori di corrente, i terminali e i fusibili. È possibile creare ulteriore induttanza del condensatore collegando le sbarre. La modalità operativa del circuito elettrico dipende dall'induttanza, capacità e resistenza attiva. La formula per calcolare l'induttanza, che appare quando ci si avvicina alla frequenza di risonanza, è la seguente:

• Ce = C: (1 - 4Π²f²LC),

dove Ce determina la capacità effettiva del condensatore, C indica la capacità effettiva, f è la frequenza, L è l'induttanza.

Il valore dell'induttanza deve essere sempre preso in considerazionequando si lavora con i condensatori di potenza. Per i condensatori a impulsi, il valore dell'induttanza intrinseca è il più importante. La loro scarica cade sul circuito induttivo e ha due tipi: aperiodico e oscillatorio.

L'induttanza nel condensatore è dentroa seconda dello schema di connessione degli elementi in esso. Ad esempio, con una connessione parallela di sezioni e bus, questo valore è uguale alla somma delle induttanze del pacchetto bus e pin principale. Per trovare tale induttanza, la formula è la seguente:

• Lk = Lp + Lm + Lb,

dove Lk mostra l'induttanza del dispositivo, Lp-package, Lm - bus principale e Lb - induttanza dei terminali.

Se, con collegamento parallelo, la corrente del bus cambia lungo la sua lunghezza, allora l'induttanza equivalente è definita come segue:

• Lk = Lc: n + μ0 lxd: (3b) + Lb,

dove l è la lunghezza dei pneumatici, b è la sua larghezza, e d è la distanza tra i pneumatici.

Per ridurre l'induttanza del dispositivo,È necessario posizionare le parti che trasportano corrente del condensatore in modo che i loro campi magnetici vengano compensati reciprocamente. In altre parole, le parti che trasportano corrente con lo stesso movimento corrente devono essere rimosse l'una dall'altra il più lontano possibile e con la direzione opposta messa insieme. Quando si combinano i collettori di corrente con una diminuzione dello spessore del dielettrico, l'induttanza di sezione può essere ridotta. Questo può essere ottenuto anche dividendo una sezione con un grande volume in più con una capacità inferiore.

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