INDUKTIVNOST: FORMULA I JEDINICE, SAMOINDUKTIVNOST - DUDÁS - 2026

Induktivitet je vlasništvo električnih krugova u kojima se elektromotorna sila zbog prolaza električne struje i varijacije magnetskog polja povezana događa. Ova elektromotorna sila može stvoriti dvije dobro diferencirane pojave.

Prva je pravilna induktivnost u zavojnici, a druga odgovara međusobnoj induktivnosti, ako su dvije ili više zavojnica spojene jedna s drugom. Ovaj se fenomen temelji na Faradayevu zakonu, poznatom i kao zakon elektromagnetske indukcije, što ukazuje da je izvedivo generiranje električnog polja iz promjenjivog magnetskog polja.

1886. godine engleski fizičar, matematičar, inženjer elektrotehnike i radio operater Oliver Heaviside dao je prve naznake samoindukcije. Kasnije je američki fizičar Joseph Henry također dao važan doprinos elektromagnetskoj indukciji; otuda i jedinica za mjerenje induktivnosti nosi njegovo ime.

Isto tako, njemački fizičar Heinrich Lenz postulirao je Lenzov zakon koji navodi smjer inducirane elektromotorne sile. Prema Lenzu, ova sila inducirana razlikom napona koji se primjenjuje na vodič ide u suprotnom smjeru od smjera struje koja teče kroz njega.

Indukcija je dio impedance kruga; to jest, njegovo postojanje podrazumijeva određeni otpor cirkulaciji struje.

Matematičke formule

Induktivnost je obično predstavljena slovom "L", u čast doprinosa fizičara Heinricha Lenza o ovoj temi.

Matematičko modeliranje fizikalnog fenomena uključuje električne varijable poput magnetskog toka, razlike potencijala i električne struje ispitnog kruga.

Formula za trenutni intenzitet

Matematički, formula za magnetsku induktivitet definirana je kao kvocijent između magnetskog toka u elementu (krug, električna zavojnica, petlja itd.) I električne struje koja kruži kroz element.

U ovoj formuli:

L: induktivnost.

Φ: magnetski tok.

I: intenzitet električne struje.

N: broj zavojnica u namotu.

Magnetski tok spomenut u ovoj formuli je fluks proizveden isključivo zbog cirkulacije električne struje.

Da bi ovaj izraz bio valjan, drugi elektromagnetski tokovi generirani od vanjskih čimbenika poput magneta ili elektromagnetskih valova izvan kruga ispitivanja ne bi se trebali uzeti u obzir.

Vrijednost induktivnosti obrnuto je proporcionalna intenzitetu struje. To znači da što je veća induktivnost, to će manje struje strujati kroz krug i obrnuto.

Sa svoje strane, veličina induktivnosti izravno je proporcionalna broju okreta (ili okretaja) koji čine zavojnicu. Što više namotaja induktor ima veću vrijednost njegove induktivnosti.

Ovo svojstvo također varira ovisno o fizičkim svojstvima provodne žice koja čini zavojnicu, kao i njegovoj duljini.

Formula za inducirani napon

Magnetski tok povezan s zavojnicom ili vodičem teško je mjeriti. Međutim, izvedivo je dobiti električni potencijal uzrokovan promjenama u navedenom protoku.

Ova posljednja varijabla nije ništa drugo do električni napon koji je mjerljiva varijabla pomoću uobičajenih instrumenata poput voltmetra ili multimetra. Dakle, matematički izraz koji definira napon na priključnicama induktora je sljedeći:

U ovom izrazu:

V _L: razlika potencijala u induktoru.

L: induktivnost.

∆I: diferencijalna struja.

∆t: vremenska razlika.

Ako je to jedna zavojnica, tada je V _L samoindustrirani napon induktora. Polaritet ovog napona ovisit će o tome da li se jačina struje povećava (pozitivni znak) ili smanjuje (negativni znak) kada kruži s jednog pola na drugi.

Konačno, pri rješavanju induktivnosti prethodnog matematičkog izraza, dobiva se sljedeće:

Jačina induktivnosti može se dobiti dijeljenjem vrijednosti samoinduciranog napona s diferencijalnom strujom s obzirom na vrijeme.

Formula za karakteristike induktora

Materijali izrade i geometrija induktora igraju temeljnu ulogu u vrijednosti induktivnosti. To jest, osim intenziteta struje, postoje i drugi čimbenici koji utječu na to.

Formula koja opisuje vrijednost induktivnosti kao funkcije fizikalnih svojstava sustava je sljedeća:

U ovoj formuli:

L: induktivnost.

N: broj okreta zavojnice.

µ: magnetska propusnost materijala.

S: površina presjeka jezgre.

l: duljina protočnih linija.

Jačina induktivnosti izravno je proporcionalna kvadratu broja zavoja, površini presjeka zavojnice i magnetskoj propusnosti materijala.

Sa svoje strane, magnetska propusnost je svojstvo materijala da privlači magnetska polja i da ih prolazi. Svaki materijal ima različitu magnetsku propusnost.

Zauzvrat, induktivnost je obrnuto proporcionalna duljini zavojnice. Ako je induktor jako dugačak, vrijednost induktivnosti bit će manja.

Jedinica mjere

U međunarodnom sustavu (SI) jedinica induktivnosti je henry, nakon američkog fizičara Josepha Henryja.

Prema formuli za određivanje induktivnosti u funkciji magnetskog toka i intenziteta struje imamo:

S druge strane, ako odredimo mjerne jedinice koje čine henry na osnovu formule za induktivitet kao funkciju induciranog napona, imamo:

Vrijedno je napomenuti da su u pogledu mjerne jedinice oba izraza savršeno jednaka. Najčešće magnitude indukcije su obično izražene u milhehenries (mH) i mikrohenries (μH).

Samoinduktivnost

Samoindukcija je pojava koja se događa kada električna struja teče kroz zavojnicu i to inducira unutarnju elektromotornu silu u sustavu.

Ta se elektromotorna sila naziva naponom ili induciranim naponom, a nastaje kao rezultat prisutnosti promjenjivog magnetskog toka.

Elektromotorna sila proporcionalna je brzini promjene struje koja teče kroz zavojnicu. Zauzvrat, ovaj novi diferencijalni napon inducira cirkulaciju nove električne struje koja ide u suprotnom smjeru od primarne struje u krugu.

Samoinduktivnost nastaje kao rezultat utjecaja koji sklop vrši na sebe, zbog prisutnosti promjenjivih magnetskih polja.

Mjerna jedinica za samoinduktivnost je i henry, a u literaturi je ona obično predstavljena slovom L.

Relevantni aspekti

Važno je razlikovati gdje se pojavljuje svaki fenomen: vremenska varijacija magnetskog toka događa se na otvorenoj površini; to jest oko zavojnice interesa.

Umjesto toga, elektromotorna sila inducirana u sustavu je razlika potencijala u zatvorenoj petlji koja označava otvorenu površinu kruga.

Zauzvrat, magnetski tok koji prolazi kroz svaki zavoj zavojnice izravno je proporcionalan intenzitetu struje koja ga uzrokuje.

Ovaj faktor proporcionalnosti između magnetskog toka i intenziteta struje je ono što je poznato kao koeficijent samoindukcije, ili ono što je isto, samoinduktivnost kruga.

S obzirom na proporcionalnost između oba faktora, ako intenzitet struje varira u zavisnosti od vremena, tada će magnetski tok imati slično ponašanje.

Dakle, krug predstavlja promjenu vlastitih varijacija struje, a ta će varijacija biti veća i veća, jer intenzitet struje značajno varira.

Samoinduktivnost se može shvatiti kao vrsta elektromagnetske inercije, a njena vrijednost ovisit će o geometriji sustava, pod uvjetom da je ispunjena proporcionalnost između magnetskog toka i intenziteta struje.

Uzajamna induktivnost

Međusobna induktivnost dolazi od indukcije elektromotorne sile u zavojnici (zavojnica br. 2), zbog cirkulacije električne struje u obližnjoj zavojnici (zavojnica br. 1).

Stoga se uzajamna induktivnost definira kao faktor omjera između elektromotorne sile generirane u zavojnici br. 2 i promjene struje u zavojnici br. 1.

Mjerna jedinica za međusobnu induktivnost je henry i u literaturi je predstavljena slovom M. Dakle, međusobna induktivnost je ona koja se događa između dvije zavojnice povezane jedna s drugom, budući da protok struje kroz zavojnicu proizvodi napon preko terminala drugog.

Fenomen indukcije elektromotorne sile u povezanoj zavojnici temelji se na Faradayevu zakonu.

Prema ovom zakonu, inducirani napon u sustavu proporcionalan je brzini promjene magnetskog toka tijekom vremena.

Sa svoje strane, polaritet inducirane elektromotorne sile dat je Lenzov zakon, prema kojem će se ta elektromotorna sila suprotstavljati cirkulaciji struje koja je proizvodi.

Međusobna induktivnost prema FEM-u

Elektromotorna sila inducirana u zavojnici br. 2 dana je sljedećim matematičkim izrazom:

U ovom izrazu:

EMF: elektromotorna sila.

M ₁₂: međusobna induktivnost između zavojnice br. 1 i zavojnice br. 2.

∆I ₁: promjena struje u zavojnici br. 1.

∆t: vremenska varijacija.

Dakle, pri rješavanju međusobne induktivnosti prethodnog matematičkog izraza dobivaju se sljedeći rezultati:

Najčešća primjena međusobne induktivnosti je transformator.

Međusobna induktivnost magnetskim fluksom

Sa svoje strane, također je moguće izvesti međusobnu induktivnost dobivanjem kvocijenta između magnetskog toka između obje zavojnice i intenziteta struje koja teče kroz primarni svitak.

U ovom izrazu:

M ₁₂: međusobna induktivnost između zavojnice br. 1 i zavojnice br. 2.

Φ ₁₂: magnetski tok između zavojnica br. 1 i br.

I ₁: intenzitet električne struje kroz zavojnicu br. 1.

Prilikom procjene magnetskih tokova svake zavojnice svaki je proporcionalan uzajamnoj induktivnosti i struji te zavojnice. Zatim se magnetski tok povezan sa zavojnicom N ° 1 daje sljedećom jednadžbom:

Slično tome, magnetski tok svojstven drugom zavojnici dobiti će se iz sljedeće formule:

Jednakost međusobnih induktiviteta

Vrijednost međusobne induktivnosti ovisit će i o geometriji spojenih zavojnica, zbog proporcionalnog odnosa prema magnetskom polju koji prolazi kroz presjeke pripadajućih elemenata.

Ako geometrija spojnice ostane konstantna, međusobna induktivnost će također ostati nepromijenjena. Prema tome, varijacija elektromagnetskog toka ovisit će samo o intenzitetu struje.

Prema principu reciprociteta medija sa stalnim fizičkim svojstvima, međusobne induktivnosti su jednake jednakom drugom, kako je detaljnije opisano u sljedećoj jednadžbi:

Odnosno, induktivnost zavojnice # 1 u odnosu na zavojnicu # 2 jednaka je induktivnosti zavojnice # 2 u odnosu na zavojnicu # 1.

Prijave

Magnetska indukcija je osnovni princip djelovanja električnih transformatora koji omogućuju podizanje i spuštanje napona pri konstantnoj snazi.

Protok struje kroz primarno navijanje transformatora inducira elektromotornu silu u sekundarnom namotu što zauzvrat rezultira cirkulacijom električne struje.

Omjer transformacije uređaja izražen je brojem okretaja svakog namota, pomoću kojih je moguće odrediti sekundarni napon transformatora.

Proizvod napona i električne struje (tj. Snage) ostaje konstantan, osim nekih tehničkih gubitaka zbog inherentne neučinkovitosti postupka.

Reference

1. Samoinduktivnost. Circuitos RL (2015): Oporavilo od: tutorialesinternet.files.wordpress.com
2. Chacón, F. Electrotecnia: osnove elektrotehnike. Papijsko sveučilište Comillas ICAI-ICADE. 2003.
3. Definicija induktivnosti (sf). Oporavilo sa: definicionabc.com
4. Induktivnost (sf). Osigurano. Havana Kuba. Oporavak od: eured.cu
5. Uzajamna induktivnost (sf). Osigurana. Havana Kuba. Oporavak od: eured.cu
6. Induktori i induktivnost (sf). Oporavilo od: fisicapractica.com
7. Olmo, M (sf). Spojka induktivnosti. Oporavak od: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
8. Što je induktivnost? (2017). Oporavilo od: sectorelectricidad.com
9. Wikipedia, Slobodna enciklopedija (2018). Samoindukcija. Oporavilo sa: es.wikipedia.org
10. Wikipedia, Slobodna enciklopedija (2018). Induktivitet. Oporavilo sa: es.wikipedia.org