Induktivlik - ma'lum bir o'tkazgichni va o'tkazgich bilan qoplangan hududda joylashgan muhitni tavsiflovchi miqdor. Induktivlik: formula

Elektr o'tkazgich magnit maydonda energiyani saqlash qobiliyatiga ega. Bu hodisa induktivlik deb ataladi. To'g'ri shaklga ega bo'lgan oddiy o'tkazgich uchun bu qiymat unchalik ahamiyatga ega emas, lekin agar o'tkazgichga spiral shakli va qo'shni o'tkazgichlar bilan bir xil oqim yo'nalishi berilsa, u holda ularning maydonlari o'zaro ta'sir qiladi. Bu induktivlikni oshiradi. Ammo havo ularni sezilarli darajada zaiflashtiradigan haqiqat bor.

Inson miyasi quyidagilarni taklif qildi: maydon o'tkazgichlar atrofida havo orqali emas, balki magnit maydonga qarshiligi ancha past bo'lgan temir orqali oqishi kerak. Bunday bobinlar induktivdir.

Xususiyatlari

Induktiv lasanga kuchlanish qo'llanilganda, joriy rampa, va u olib tashlanganda, uning tushishi boshlanadi. Bobindagi uning oqimini bir zumda to'xtatib bo'lmaydi, xuddi, masalan, tezlikda poyga bo'lgan avtomobilni darhol to'xtatib bo'lmaydi. Agar siz ushbu parametrning o'sishini tezda to'xtatishga harakat qilsangiz, bu holda, uchqun chiqishiga olib kelishi mumkin bo'lgan haqiqatga teng kuchlanish zarbasi bo'ladi. Bu hodisa o'z-o'zini induksiya deb ataladi. Mashinada ateşleme bobinining ishlashi ushbu printsipga asoslanadi.

O'z-o'zidan induktivlik koeffitsienti- bu induktivlik. Boshqacha qilib aytganda: o'tkazgichdagi elektr toki va oqim davomida hosil bo'lgan magnit maydon o'rtasidagi munosabatni tavsiflovchi qiymat. Bu o'lchov induksiya oqimining yig'indisini ifodalaydi. Uning o'tkazgich konfiguratsiyasiga va o'tkazuvchanligiga bevosita bog'liqligi isbotlangan.

Bobinga doimiy kuchlanish qo'llanilganda, lasanda elektr tokining kuchlanishiga (E \u003d U) teskari kuchlanish paydo bo'ladi, bu bir muncha vaqt o'tgach yo'qoladi. Bu qarama-qarshi kuchlanish EMF (o'z-o'zini induksiyaning elektromotor kuchi) deb ataladi. Parametr bobinning induktivligiga bog'liq.

Induktivlikni qanday topish mumkin

Induktivlik formulalari quyidagicha ko'rinadi:

F = LI (sxemadagi magnit oqim);
E \u003d LdI / dt (o'z-o'zidan indüksiya emf).

EMF magnit maydonning energiyasini aniqlaydi, oqim o'zgarganda tizimning qarshiligi ushbu qiymatga bog'liq. Bunday holda, o'z-o'zidan induktsiyaning EMF ikkinchisiga qarama-qarshi yo'naltiriladi.

Lotin tilidan "induksiya" so'zining tarjimasi (induksiya) - rag'batlantirish, rag'batlantirish. Yuqorida aytilganlarga asoslanib, bu elektr zanjirining magnit xususiyatlarini tavsiflovchi qiymat ekanligi aniq. O'tkazuvchi zanjirning oqimi uni o'rab turgan bo'shliqda magnit maydon hosil qiladi. Bunday holda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan F oqimi unga to'g'ridan-to'g'ri proportsionallikka ega. Rasmiy ravishda u quyidagicha yoziladi: F=LI, bu erda L - mutanosiblik koeffitsienti yoki sxemaning o'z-o'zidan induksiya koeffitsienti. Bu konturning o'lchami va shakli, shuningdek, muhitning magnit o'tkazuvchanligi bilan belgilanadi.

I tokning magnit maydonining energiyasi W quyidagi formula bilan aniqlanadi: W =LI2/2. Elektr va mexanik hodisalar o'rtasida o'xshashlik chizilganda, energiya tananing kinetik energiyasi bilan taqqoslanishi mumkin T=mv2/2, bu erda m - massa, v - tezlik. Keyin induktivlik massaga, oqim esa tezlikka o'xshaydi. Ushbu vizual taqqoslash mohiyatni yaxshiroq tushunishga yordam beradi. Bu qiziqarli xususiyat elektr tokining inertial xususiyatlarini aniqlaydi.

Amalda uning qiymatini oshirish uchun foydalaniladi ferromagnit yadroli bobinlar, ularning xususiyatlari magnit maydonning kuchiga bog'liq va shuning uchun I. Asosan, bu elektr po'latdan yasalgan ferrit plitalari. Yadrolardan foydalanish samaradorligi juda katta: bobinning induktivligi bir necha bor ortadi. Silindrsimon, toroidal variantlardan tashqari keng tarqalgan bo'lib, ular yopiq magnit oqimining mavjudligi tufayli ko'proq indüktansga erishishga imkon beradi.

O'tkazuvchanligi m bo'lgan muhitda N burilish va ko'ndalang kesim maydoni S bo'lgan ma'lum uzunlikdagi solenoidning induktivligi quyidagilarga teng:

bu erda m0 - vakuumning magnit o'tkazuvchanligi.

Bobin induktivligini o'lchash laboratoriyada amalga oshirilishi mumkin. SI tizimidagi indüktans birligi 1 Genri - u magnit oqimi 1 Vt bo'lgan zanjirda o'lchanadi, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim esa 1 Amper. Gauss tizimida induktivlik 1 H = 10⁹ sm.

Uni aniqlash uchun siz o'zgaruvchan tokning samarali qiymatini va uning chastotasini, shuningdek, bobindagi kuchlanishni va uning faol qarshiligini o'lchashingiz kerak:

R- bobinning ohmik qarshiligi.
F- AC chastotasi.
U - Kuchlanishi.
I - joriy quvvat.

Bobinlarning texnologiyada qo'llanilishi

Elektromagnit induktsiya hodisasi uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lib, texnologiyada keng qo'llaniladi. Foydalanishga misollar:

Radiotexnikada ishlatiladigan asosiy va muhim elementlardan biri induktordir. Radio uskunasining eng keng tarqalgan qismi bir qator o'ziga xos va noyob jismoniy xususiyatlar bilan tavsiflanadi, ularni tushunmasdan, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan jarayonlarni to'liq tushunish mumkin emas.

Tushunchalar: induksiya va induktivlik

1820 yilda daniyalik olim Xans Oersted magnit maydonning tokga bog'liqligini aniqladi: sim orqali elektr toki o'tganda uning atrofida magnit maydon hosil bo'ladi. Magnit maydonni tavsiflash uchun ma'lum bir mezon kiritildi - bu magnit induksiya. Magnit induktsiya o'z yo'nalishiga ega bo'lganligi sababli, u vektor miqdori bo'lib, fazoning ma'lum bir nuqtasida maydonning kuchini tavsiflaydi va maydonning kontaktlarning zanglashiga olib ta'sirini tushuntiradi (lasan) yoki elementar zaryadlangan zarrachalar. To'g'ri vint qonunidan foydalanib, B maydon izlarining yo'nalishi topiladi.

Fizikada magnit induksiya vektori B modulining qiymati to'g'ridan-to'g'ri sim qismiga ta'sir qiluvchi maksimal kuchga bog'liq va teskari ravishda o'tkazgichdagi oqim kuchiga va sim qismining uzunligiga bog'liq:

Induksiya formulasiga asoslanib, uning qiymati maxsus o'lchovlarda o'lchanadi:

V=N/Am=Tl (Tesla).

Bitta Tesla magnit induktsiyasining kattaligi - bu uzunligi bir Metr bo'lgan shuntning ma'lum bir segmentiga ta'sir qiladigan, unda bir Amper kuchi bilan oqim o'tadigan bitta Nyutonning maksimal kuchi.

Amaldagi modelga qarab, magnit induksiya vektorining modulini hisoblashning turli usullari qo'llaniladi:

Cheksiz to'g'ri simning magnit maydoni quyidagicha aniqlanadi:

B=µ0I/2pr, bu yerda:

µ0 – magnit doimiy, son jihatdan µ0=4p10-7 Tl×m/A ga teng;
I - o'tkazgichning oqimi;
r - o'lchangan nuqtadan o'tkazgichgacha bo'lgan masofa.

B= µ0IN/l, bu yerda:

N - solenoidning burilish soni;
l - solenoidning uzunligi.

Solenoid - bu uzunligi radiusdan ancha katta bo'lgan bir tekis taqsimlangan burilishli bobin.

Doiraviy oqimning markazidagi magnit maydon quyidagicha ifodalanadi:

Formulalarga asoslanib, magnit maydonni hosil qiluvchi manbani tanlashdan qat'i nazar, magnit induksiya vektorining moduli B ~ I simidagi oqim kuchiga proportsionaldir. Zanjirda oqayotgan oqim magnit maydon hosil qiladi, u ham kontaktlarning zanglashiga olib kiradi. Agar kontaktlarning zanglashiga ma'lum bir maydon qo'yilgan bo'lsa, u holda bu maydon kontaktlarning zanglashiga olib keladigan aylana oqimi tomonidan yaratilgan magnit maydon tomonidan teshiladi. Shunga ko'ra, ba'zi magnit oqim sayt orqali o'tadi.

Yassi maydon orqali magnit oqimining kattaligini aniqlash quyidagicha ko'rinadi:

P=BScosa, bu erda:

B - magnit induksiya vektori;
S - sayt (hudud);
a - normalning S saytga yo'nalishi va magnit induksiya vektori B yo'nalishi orasidagi burchak.

Magnit induksiya vektorining kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim kuchiga mutanosib bog'liqligini hisobga olsak, biz shunday xulosaga kelishimiz mumkinki, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim kuchi va magnit oqimi F ~ I.

F / I nisbati nafaqat kontaktlarning zanglashiga, balki S uchastkasiga ham bog'liq bo'lganligi sababli, bu nisbat kontaktlarning zanglashiga olib keladigan o'ziga xos xususiyati hisoblanadi va zanjirning induktivligi deyiladi:

Devrenning (lasan) induktivligi - bu zanjirdagi (lasan) oqim tomonidan yaratilgan magnit oqimning oqim kuchiga nisbatiga teng bo'lgan jismoniy miqdor.

Zanjirning (lasan) induktivligi uchun o'lchov birligi Gn (Genri) deb ataladigan Wb (weber) / A (amper) nisbatidir. Bitta Genrining qiymati - bir amper quvvatga ega bo'lgan oqim aylanadigan va bitta veberning oqimi yaratiladigan bunday sxemaning (lasan) induktivligi.

Solenoid induktivligi

Telning silindrsimon o'rashidan o'tadigan oqim elektromagnit maydonni qo'zg'atadi. Maydon induksiya vektori quyidagilarga teng:

Solenoidning magnit maydonining oqimi solenoidning har bir burilishiga kiradi va shunga mos ravishda quyidagilarga teng:

F=F1N, bu yerda:

F1 - bir burilish orqali kirib boradigan magnit maydon oqimi;
N - simning burilishlar soni.

Simning silindrsimon o'rashidagi maydon bir xil bo'lganligi sababli, bir burilish orqali o'tadigan magnit maydon oqimi quyidagilarga teng:

F1=BS= µ0INS/l,

va shunga ko'ra, solenoidning umumiy magnit oqimini hisoblash:

F= µ0INSN/l=µ0IN2S/l.

Ushbu solenoid oqimini hisoblab chiqqandan so'ng, ma'lum bir bobinning (solenoid) induktivligini aniqlash qiyin emas:

L=F/I= µ0IN2S/lI.

Numerator va maxrajdagi ikkala oqim kuchini kamaytirgandan so'ng, biz solenoid yoki bobinning induktivligini aniqlashga imkon beradigan yakuniy ifodani olamiz:

Lsol. = µ0N2S/l.

Solenoid induktorning maxsus holatidir. Bobinlarni hisoblashda mk bilan belgilangan bobin ichidagi moddaning nisbiy magnit o'tkazuvchanligi kabi tushuncha qo'llaniladi. Shunga ko'ra, indüktans formulasi quyidagicha ko'rinadi:

Formuladan ko'rinib turibdiki, bobinning xususiyatlariga bir nechta omillar ta'sir qiladi:

Burilishlar soni - burilishlar sonining ko'payishi bilan kontaktlarning zanglashiga olib o'tadigan magnit chiziqlari (lasan) soni ortadi;
Bobin diametri - kattaroq diametrli rulondagi oqimlar bir-biriga kamroq kompensatsion ta'sir ko'rsatadi;
Bobinning chiziqli o'lchami - katta chiziqli o'lchamlarga ega bo'lgan lasan magnit oqimning shakllanishiga to'sqinlik qiladi;
Asosiy xususiyatlar - Yaxshiroq magnit o'tkazuvchanlikka ega asosiy material magnit oqimni yaxshiroq ushlab turadi.

Induktivlik formulasi

Konfiguratsiya va ko'lamda farq qiluvchi ko'plab induktorlar mavjud. Quyida g'altakning induktivligini qanday topish mumkinligini ko'rsatadigan bir qator formulalar keltirilgan:

Standart bobinning induktivligini o'lchash quyidagi formula bo'yicha amalga oshiriladi:

L=µ0µN2S/l, bu yerda:

L - lasanning xarakteristikasi (H);
µ0 - magnit konst;
m - yadro materialining o'tkazuvchanligi;
N - o'tkazgichning burilish soni;
S - diametrik kesmaning maydoni (m2);
l - lasanning metrdagi faol qismi.

To'g'ridan-to'g'ri o'tkazgich indüktansı:

L=5,081(ln4l/d-1), bunda:

L - lasanning xarakteristikasi (nH);
l - o'tkazgichning o'lchami;
d - sim diametri.

Havo yadroli bobinlarning induktivligini quyidagi formula yordamida aniqlash mumkin:

L=r2N2/9r+10l, bu yerda:

r - tashqi radius;
l - lasanning faol qismi.

Ko'p qatlamli havo yadroli bobinning induktivligi:

L=0,8r2N2/6r+9l+10d, bu yerda:

L - lasanning xarakteristikasi (mH);
l - lasanning faol qismi;
d - g'altakning chuqurligi.

Yassi lasan indüktansı:

L=r2N2/6r+11d, bu yerda:

L - lasanning xarakteristikasi (mH);
r - lasanning o'rtacha radiusi;
d - g'altakning chuqurligi.

Radiotexnikada ko'pincha bir nechta bobinlarni juftlashtirish qo'llaniladi. Induktorlar ketma-ket yoki parallel ulanganda umumiy induktivlikni topish uchun turli formulalar qo'llaniladi.

Ketma-ket ulanganda umumiy induktivlik quyidagicha hisoblanadi:

Ltot=L1+L2+…+Ln.

Bobinlar parallel ulanganda umumiy indüktans quyidagi ifodaga teng bo'ladi:

1/Ltot=1/L1+1/L2+…+1/Ln.

Induktor

Induktor - temir o'z ichiga olgan yoki yadrosiz yadroga o'ralgan o'tkazgichdan tashkil topgan komponent. Multimetr yoki LC o'lchagich, bobinning indüktansını qanday o'lchash kerakligi haqidagi savolga javob beradi. Ushbu qurilma asosan radio havaskorlari tomonidan qo'llaniladi.

Choklar induktorlarning alohida sinfidir. Chok - bu shunday lasan bo'lib, uning maqsadi yuqori chastotali oqimlarni bostirish uchun kontaktlarning zanglashiga olib keladigan o'zgaruvchan tokga katta qarshilik yaratishdir. Bunday chok orqali to'g'ridan-to'g'ri oqim to'siqlarga duch kelmasdan o'tadi.

Muayyan induktorni tanlashda siz komponentning ishlashiga ta'sir qiluvchi ba'zi muhim parametrlarga e'tibor berishingiz kerak:

Kerakli indüktans ko'rsatkichi;
Komponent ishlab chiqilgan joriy chegara;
Bobinning xususiyatlarining ruxsat etilgan tarqalishi;
Harorat o'zgarganda parametrning og'ishi;
Bobinning barqarorlik xususiyatlari;
Bobinni o'rash simining faol qarshiligi;
Komponentning sifat omili;
Bobin yo'qotmasdan ishlaydigan chastota diapazoni.

Induktorlar ham analog, ham raqamli sxemalarda qo'llanilishini topdilar. Tebranish davri deb ataladigan induktorlar va kondansatkichlarga yig'ilgan struktura ma'lum chastotali tebranishlarni kuchaytirish yoki kesishga qodir. Quvvat manbalarining kaskadlarida choklardan foydalanish qoldiq shovqin va shovqinlarni bartaraf etishga imkon beradi. Transformator kabi komponentlarning qurilishi butunlay induktorning jismoniy xususiyatlariga bog'liq. Shuningdek, induktorlar doimiy indüktansli komponentlarga va o'zgaruvchan induktivlikka ega bo'laklarga bo'linadi. Telefonlar, silliqlash filtrlari, yuqori chastotali sxemalar doimiy indüktans qiymatiga ega bo'lgan sariqlarni o'z ichiga oladi. O'z navbatida, ularning tarkibidagi qabul qiluvchi qurilmalarning RF va RF yo'llarining rezonans davrlari indüktansning o'zgaruvchan qiymatiga ega bo'lgan sariqlarga ega.

Taqdim etilgan material jismoniy hodisalarni to'liq tushuntiradi: induksiya, magnit oqim va indüktans. Maqolada har xil turdagi induktorlar, ularning qurilish tamoyillari va qo'llanilishi xususiyatlari ko'rib chiqiladi.

Video

Har birimiz maktabda fanlar bilan bog'liq muammolarga duch keldik. Kimdir kimyodan, kimdir fizikadan muammolarga duch keldi. Ammo siz har doim bu fanlarni yaxshi bilsangiz ham, maktabda sizga berilgan barcha mavzularni eslay olmaysiz. Bunday mavzulardan biri - umuman elektromagnetizm va xususan, sariqlarning induktivligini hisoblash.

Boshlash uchun, keling, magnitlanish kabi hodisaning tarixiga biroz to'xtalib o'tamiz.

Hikoya

Magnitizm o'z tarixini qadimgi Xitoy va qadimgi Yunonistonda boshlaydi. Xitoyda topilgan magnit temir rudasi keyinchalik shimolga ishora qiluvchi kompas ignasi sifatida ishlatilgan. Xitoy imperatori jang paytida undan foydalanganligi haqida ma'lumotlar mavjud.

Biroq, 1820 yilgacha magnitlanish faqat hodisa sifatida ko'rib chiqildi. Uning barcha amaliy qo'llanilishi kompas ignasini shimolga yo'naltirish edi. Biroq, 1820 yilda Oersted magnit igna bilan o'z tajribasini o'tkazdi va elektr maydonining magnitga ta'sirini ko'rsatdi. Ushbu tajriba magnit maydon nazariyasini ishlab chiqishga jiddiy yondashgan ba'zi olimlar uchun turtki bo'ldi.

Oradan atigi 11 yil o‘tib, 1831 yilda Faraday elektromagnit induksiya qonunini kashf etdi va fiziklarning kundalik hayotiga “magnit maydon” tushunchasini kiritdi. Aynan shu qonun induktorlarni yaratish uchun asos bo'lib xizmat qildi, ular bugun muhokama qilinadi.

Va bu bobinlarning qurilmasini ko'rib chiqishga o'tishdan oldin, keling, boshimizdagi magnit maydon tushunchasini yangilaylik.

Magnit maydon

Bu ibora bizga maktabdan tanish. Ammo ko'pchilik bu nimani anglatishini allaqachon unutgan. Garchi har birimiz magnit maydon jismlarga ta'sir qilish, ularni o'ziga jalb qilish yoki qaytarishga qodir ekanligini eslaymiz. Ammo, bundan tashqari, uning boshqa xususiyatlari ham bor: masalan, magnit maydon elektr zaryadlangan jismlarga ta'sir qilishi mumkin, ya'ni elektr va magnitlanish bir-biri bilan chambarchas bog'liq va bir hodisa boshqasiga silliq oqishi mumkin. Olimlar buni uzoq vaqt davomida tushunishdi va shuning uchun bu jarayonlarning barchasini bir so'z bilan - "elektromagnit hodisalar" deb atashga kirishdilar. Aslida, elektromagnetizm fizikaning juda qiziq va hali to'liq tushunilmagan sohasi. Bu juda keng va biz bu erda sizga taqdim etishimiz mumkin bo'lgan bilim bugungi kunda insoniyatga magnitlanish haqida ma'lum bo'lgan narsalarning juda kichik bir qismidir.

Va endi to'g'ridan-to'g'ri maqolamiz mavzusiga o'tamiz. Keyingi bo'lim induktorning o'zi qurilmasini ko'rib chiqishga bag'ishlanadi.

Induktor nima?

Biz har doim bu ob'ektlarga duch kelamiz, lekin biz ularga alohida ahamiyatga ega emasmiz. Bu biz uchun odatiy hol. Aslida, induktorlar bugungi kunda deyarli har bir qurilmada mavjud, ammo ulardan foydalanishning eng yorqin namunasi transformatorlardir. Agar siz transformatorlar faqat elektr podstansiyalarida mavjud deb o'ylayotgan bo'lsangiz, unda siz qattiq adashasiz: sizning noutbukingiz yoki smartfoningiz zaryadlovchi qurilmasi ham elektr stantsiyalari va tarqatish podstansiyalarida ishlatiladiganlardan kichikroq transformatordir.

Har qanday induktor yadro va o'rashdan iborat. Yadro dielektrik yoki ferromagnit materialdan tayyorlangan novda bo'lib, uning ustiga o'rash o'raladi. Ikkinchisi ko'pincha mis simdan qilingan. O'rashning burilish soni to'g'ridan-to'g'ri hosil bo'lgan bobinning magnit induksiyasining kattaligiga bog'liq.

Endi bobinlarning induktivligini hisoblash va buning uchun zarur bo'lgan formulalarni ko'rib chiqishdan oldin, keling, qanday parametrlar va xususiyatlarni hisoblashimiz haqida gapiraylik.

Bobinning parametrlari qanday?

Bobin bir nechta jismoniy xususiyatlarga ega bo'lib, uning sifati va ma'lum bir ish uchun mosligini aks ettiradi. Ulardan biri induktivlikdir. U son jihatdan bobin tomonidan yaratilgan magnit maydon oqimining ushbu oqimning kattaligiga nisbatiga teng. Induktivlik Genri (H) da o'lchanadi va ko'p hollarda mikrogenri birliklaridan o'nlab Genrigacha bo'lgan qiymatlarni oladi.

Indüktans, ehtimol, bobinning eng muhim parametridir. Shu sababli, ko'pchilik lasanning xatti-harakatlarini tavsiflovchi va uning ma'lum bir dastur uchun yaroqliligini aks ettiradigan boshqa miqdorlar mavjudligini hatto o'ylamasa ham ajablanarli emas.

E'tiborga olinishi kerak bo'lgan yana bir parametr - bu sxemaning sifat omili. Bu avvalgi parametr bilan chambarchas bog'liq va reaktivlikning faol qarshilikka nisbati (yo'qotish qarshiligi). Shunga ko'ra, sifat omili qanchalik yuqori bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi. Uning ortishi optimal sim diametrini, yadro materialini va diametrini va sariqlarning sonini tanlash orqali erishiladi.

Keling, biz uchun eng muhim va eng hayajonli parametrni - bobinning induktivligini batafsil ko'rib chiqaylik.

Induktivlik haqida bir oz ko'proq

Biz allaqachon ushbu kontseptsiya bilan shug'ullanganmiz va endi bu haqda biroz batafsilroq gapirish kerak. Nima uchun? Axir, biz sariqlarning indüktansını hisoblashimiz kerak, ya'ni biz nima ekanligini va nima uchun uni hisoblashimiz kerakligini tushunishimiz kerak.

Induktor magnit maydon yaratish uchun mo'ljallangan, ya'ni uning kuchini tavsiflovchi parametrlarga ega. Ushbu parametr magnit oqimdir. Ammo turli bobinlar ular orqali oqim o'tish paytida turli xil yo'qotishlarga va shunga mos ravishda har xil samaradorlikka ega. Simlarning diametriga va burilishlar soniga qarab, bobin boshqa magnit maydon hosil qilishi mumkin. Bu magnit oqimning kattaligi va bobin orqali o'tadigan oqim kuchi o'rtasidagi munosabatni aks ettiradigan qiymatni kiritish kerakligini anglatadi. Ushbu parametr indüktans hisoblanadi.

Nima uchun indüktansni hisoblash kerak?

Dunyoda har xil turdagi rulonlar juda ko'p. Ular bir-biridan xossalari va shuning uchun qo'llanilishi bo'yicha farqlanadi. Ba'zilar transformatorlarda ishlatiladi, boshqalari solenoidlar katta quvvatga ega elektromagnit rolini o'ynaydi. Bunga qo'shimcha ravishda, induktorlar uchun juda ko'p ilovalar mavjud. Va ularning barchasi har xil turdagi rulonlarni talab qiladi. Ular o'zlarining xususiyatlarida farqlanadi. Ammo bu xususiyatlarning aksariyati indüktans tushunchasi yordamida birlashtirilishi mumkin.

Bobinning induktivligini hisoblash formulasi nimani o'z ichiga olganligini tushuntirishga allaqachon yaqinlashdik. Ammo shuni ta'kidlash kerakki, biz "formula" haqida emas, balki "formulalar" haqida gapirmayapmiz, chunki barcha rulonlarni bir nechta katta guruhlarga bo'lish mumkin, ularning har biri o'zining alohida formulasiga ega.

Bobinlarning turlari

Funktsionalligi bo'yicha, radiofizikada ishlatiladigan kontur bobinlari, transformatorlarda qo'llaniladigan birlashtiruvchi sariqlar va variometrlar mavjud, ya'ni bobinlarning nisbiy holatini o'zgartirish orqali ishlashi o'zgarishi mumkin.

Chok kabi rulonlarning bir turi ham mavjud. Bu sinf ichida muntazam va dualga bo'linish ham mavjud. Ular o'zgaruvchan tokga nisbatan yuqori qarshilikka ega va doimiy tokgacha juda past, shuning uchun ular doimiy oqimdan o'tadigan va ACni kechiktiradigan yaxshi filtr bo'lib xizmat qilishi mumkin. Dual choklar an'anaviy choklarga qaraganda yuqori oqim va chastotalarda samaraliroq.

Hisoblash formulalari

Maqolaning asosiy mavzusiga o'tish vaqti keldi. Biz sizga yadrosiz bobinning induktivligini qanday hisoblashni ko'rsatishdan boshlaymiz. Bu hisoblashning eng oddiy turi. Ammo bu erda ham nozikliklar mavjud. Oddiylik uchun o'rash bir qatlamda joylashgan bobinni oling. Buning uchun bir qatlamli induktorni hisoblash amal qiladi:

L=D 2 *n 2 /(45D+100l ).

Bu erda L - induktivlik, D - lasan diametri santimetr, n - burilishlar soni, l - santimetrda o'rash uzunligi. Bir qatlamli lasan o'rash qalinligi bir qatlamdan ko'p bo'lmasligini nazarda tutadi, ya'ni tekis induktorni hisoblash uning uchun amal qiladi. Umuman olganda, indüktanslarni hisoblash uchun formulalarning ko'pchiligi juda o'xshash: sezilarli farqlar faqat numerator va denominatordagi o'zgaruvchilar uchun koeffitsientlarda bo'ladi. Bu erda eng oddiy - yadrosiz bobinning indüktansını hisoblash.

Ko'p sonli burilishli bobinning induktivligini hisoblash formulasi ham qiziqish uyg'otadi:

L \u003d 0,08 * D 2 * n 2 / (3 * D + 9 * b + 10 * c).

Bu erda b - simning kengligi, c - balandligi. Bunday formula ko'p qatlamli induktorni hisoblash uchun samarali. Amalda u quyida muhokama qilinadiganidan biroz kamroq qo'llaniladi.

Eng dolzarb, ehtimol, yadroli bobinning indüktansını hisoblash bo'ladi. Ushbu indüktans yadro ishlab chiqarilgan material bilan, aniqrog'i, magnit o'tkazuvchanligi bilan aniqlanishini ko'rsatadigan maxsus formula mavjud. Ushbu formula quyidagicha ko'rinadi:

L \u003d m * m 0 * n 2 * S / l,
Bu erda m - yadro materialining magnit o'tkazuvchanligi, m 0 - magnit o'tkazuvchanlik (u 12,56 10-7 H / m ga teng), S - bobinning tasavvurlar maydoni, l - o'rash uzunligi.

Induktorning burilishlarini hisoblash juda oddiy: bu yadroga o'ralgan o'tkazgich qatlamlarining soni.

Biz formulalarni aniqladik va endi bu formulalar va hisoblar biz uchun qayerda foydali bo'lishi mumkinligi haqida bir oz.

Amaliy foydalanish

Ushbu formulalar induktorlarning hamma joyda mavjudligi sababli juda keng qo'llanilishiga ega. Biz allaqachon bilib olganimizdek, har xil turdagi rulonlar mavjud, ularning har biri uning qo'llanilishiga mos keladi. Shu munosabat bilan, ularni xususiyatlariga ko'ra qandaydir tarzda ajratish kerak bo'ladi, chunki har bir sanoat o'ziga xos indüktans va sifat omiliga muhtoj.

Asosan, sariqlarning induktivligini hisoblash ishlab chiqarishda va elektrotexnikada qo'llaniladi. Har bir radio havaskor endüktansni qanday hisoblashni bilishi kerak, aks holda u juda ko'p xilma-xillikdan qaysi bobin uning maqsadiga mos kelishini va qaysi biri mos kelmasligini qanday aniqlashi mumkin.

Bugungi kunda magnitlanish va magnit hodisalari bilan qiziqqan ko'plab olimlar mavjud. Ular materiyaning magnit va elektr tomonlarini o'rganadilar, naqshlarni aniqlashga va kerakli xususiyatlarga ega kuchli magnitlarni sintez qilishga harakat qilishadi: masalan, yuqori erish nuqtasi yoki o'ta o'tkazuvchanlik. Ushbu materiallarning barchasi sanoatning ko'plab sohalarida qo'llanilishi mumkin.

Aerokosmik sanoatdan bir misol keltiraylik: uzoq masofali yulduzlararo parvozlar uchun ionli dvigatelli raketalar istiqbolli bo'lib, ular nozuldan ionlangan gazni chiqarib yuborish orqali kuch hosil qiladi. Bunday dvigatelda surish kuchi gazning harorati va uning harakat tezligiga bog'liq. Shunga ko'ra, gazni tezlashtirish uchun maksimal kuchni berish uchun bizga zaryadlangan zarralarni tezlashtiradigan va gazlar nozuldan chiqqanda erimaslik uchun juda yuqori erish nuqtasiga ega bo'lgan juda kuchli magnit kerak.

Xulosa

Bilim hech qachon ortiqcha bo'lmaydi va har doim bir joyda, lekin u foydali bo'ladi. Endi, agar siz g'altakning induktivligini hisoblash dasturiga duch kelsangiz, nima uchun bunday formulalar mavjudligini va ulardagi qanday o'zgaruvchilar nimani anglatishini osongina ayta olasiz. Ushbu maqola faqat ma'lumot uchun mo'ljallangan va agar siz ko'proq bilmoqchi bo'lsangiz, maxsus adabiyotlarni o'qishingiz kerak (xayriyatki, magnit hodisalarni o'rganishda ko'p yillar davomida to'plangan).

Induktivlik - bu magnit maydonning energiyasi saqlanadigan elektr zanjirining ideallashtirilgan elementi. Elektr maydonining energiyasini saqlash yoki elektr energiyasini boshqa turdagi energiyaga aylantirish unda sodir bo'lmaydi.

Ideallashtirilgan elementga eng yaqin - induktivlik - elektr zanjirining haqiqiy elementi - induktiv lasan.

Induktivlikdan farqli o'laroq, induktiv lasanda elektr maydonining energiyasi ham saqlanadi va elektr energiyasi boshqa energiya turlariga, xususan, issiqlik energiyasiga aylanadi.

Miqdoriy jihatdan, elektr zanjirining haqiqiy va ideallashtirilgan elementlarining magnit maydon energiyasini saqlash qobiliyati induktivlik deb ataladigan parametr bilan tavsiflanadi.

Shunday qilib, "induktivlik" atamasi elektr zanjirining ideallashtirilgan elementining nomi sifatida, ushbu elementning xususiyatlarini miqdoriy jihatdan tavsiflovchi parametr nomi sifatida va induktiv lasanning asosiy parametrining nomi sifatida ishlatiladi.

Induktiv g'altakdagi kuchlanish va oqim o'rtasidagi bog'liqlik elektromagnit induksiya qonuni bilan belgilanadi, shundan kelib chiqadiki, induktiv g'altakning ichiga o'tadigan magnit oqim o'zgarganda, unda o'zgarish tezligiga proportsional bo'lgan elektromotor kuch e induktsiya qilinadi. g'altakning oqim bog'lanishi ps va shunday yo'naltiriladiki, u keltirib chiqaradigan oqim magnit oqimning o'zgarishini oldini olishga intiladi:

Supero'tkazuvchilarning induktivligi qanchalik yuqori bo'lsa , elektr tokining bir xil qiymati uchun magnit maydon qanchalik katta bo'lsa. Jismoniy jihatdan, elektr pallasida induktivlik passiv (dielektrik) yoki faol (ferromagnit material, temir) yadrodan va uning atrofida o'ralgan elektr simidan tashkil topgan lasandir.

Agar oqayotgan oqim vaqt o'tishi bilan o'z qiymatini o'zgartirsa, ya'ni u doimiy emas, balki o'zgaruvchan bo'lsa, u holda induktiv zanjirda magnit maydon o'zgaradi, buning natijasida o'z-o'zidan induksiyaning EMF (elektromotor kuchi) paydo bo'ladi. Ushbu EMF, kuchlanish kabi, voltlarda (V) o'lchanadi.

Induktivlik birligi H (Genri) dir. U o'z-o'zini induksiya hodisasini kashf etgan amerikalik olim Jozef Genri sharafiga nomlangan. Agar oqim bir soniyada 1 A (amper) ga o'zgarganda, unda 1 V (volt) EMF paydo bo'lsa, zanjir (induktor) 1 H qiymatiga ega deb hisoblanadi. Induktivlik mashhur rus fizigi Emil Xristianovich Lenz sharafiga L harfi bilan belgilanadi. "Induktivlik" atamasi 1886 yilda ingliz olimi Oliver Xevisayd tomonidan taklif qilingan.

Induktivlikning xossalari

Induktivlik har doim ijobiy bo'ladi.
Induktivlik faqat kontaktlarning zanglashiga olib keladigan geometrik o'lchamlari va muhitning (yadro) magnit xususiyatlariga bog'liq.

Induktor

Induktor - bu izolyatsiyalangan o'tkazgich yordamida yasalgan spiral yoki spiral struktura bo'lgan elektron komponent. Induktorning asosiy xususiyati, nomidan ko'rinib turibdiki, induktivlikdir. Induktivlik - bu elektr toki energiyasini magnit maydon energiyasiga aylantirish xususiyati. Silindrsimon yoki halqali lasan uchun induktivlikning qiymati

Bu erda ps - oqim aloqasi, µ 0 = 4p * 10 -7 - magnit doimiy, N - burilishlar soni, S - bobinning tasavvurlar maydoni.

Bundan tashqari, induktor kichik sig'im va past faol qarshilik kabi xususiyatlarga ega va ideal bobin ulardan butunlay mahrum. Ushbu elektron komponentdan foydalanish elektr qurilmalarida deyarli hamma joyda qayd etilgan.

Qo'llash maqsadlari boshqacha:

elektr pallasida shovqinlarni bostirish;
pulsatsiya darajasini tekislash;
energiya salohiyatini to'plash;
o'zgaruvchan chastotali oqimlarni cheklash;
rezonansli tebranish sxemalarini qurish;
elektr signalining o'tish davrlarida chastotalarni filtrlash;
magnit maydon maydonini shakllantirish;
kechikish liniyalari, sensorlar va boshqalarni qurish.

Texnologiyada qo'llanilishi

Induktorlar ishlatiladi:

Umuman olganda, har qanday turdagi barcha elektr toki generatorlarida, shuningdek, elektr motorlarida ularning o'rashlari induktorlardir. Qadimgi odamlarning uchta fil yoki kit ustida turgan tekis Yerni tasvirlash an'anasiga amal qilgan holda, bugungi kunda biz Yerdagi hayot induktorga tayanishi haqida yaxshi sabablar bilan bahslashimiz mumkin.

- bu AC davrlarida bobinning sifati. Induktorning sifat omili uning induktiv qarshiligining faol qarshilikka nisbati sifatida aniqlanadi. Qo'pol qilib aytganda, induktiv reaktivlik- g'altakning o'zgaruvchan tokga qarshiligi va faol qarshilik- bu lasanning to'g'ridan-to'g'ri oqimga qarshiligi va ramka, yadro, qalqon va bobinning izolyatsiyasida elektr quvvatining yo'qolishidan kelib chiqadigan qarshilik. Faol qarshilik qanchalik past bo'lsa, rulonning sifat omili va uning sifati shunchalik yuqori bo'ladi. Shunday qilib, sifat omili qanchalik yuqori bo'lsa, induktorda kamroq energiya yo'qotilishini aytishimiz mumkin.

Induktiv reaktivlik formula bilan aniqlanadi:

XL = ŉL = 2pfL

Bu erda ō = 2pf - aylana chastotasi (f - chastota, Hz); L - g'altakning induktivligi, H.

Induktorning sifat koeffitsienti formula bilan aniqlanadi:

Q = X L / R = ōL / R = 2pfL / R

Bu erda R - induktorning faol qarshiligi, Ohm.

Magnit maydon oqimining energiyasi

Oqimli o'tkazgich atrofida energiyaga ega bo'lgan magnit maydon mavjud. U qayerdan keladi? Joriy manba el. zanjir, energiya zaxirasiga ega. Elektron pochtani yopish vaqtida. O'chirishda oqim manbai o'z energiyasining bir qismini o'z-o'zidan indüksiyaning paydo bo'lgan EMF ta'sirini bartaraf etish uchun sarflaydi. Oqimning o'z energiyasi deb ataladigan energiyaning bu qismi magnit maydon hosil bo'lishiga ketadi. Magnit maydonning energiyasi oqimning o'z energiyasiga teng.
Oqimning o'z-o'zidan energiyasi oqim manbai zanjirda oqim hosil qilish uchun o'z-o'zidan induksiya EMFni engish uchun bajarishi kerak bo'lgan ish bilan son jihatdan tengdir.

Oqim tomonidan yaratilgan magnit maydonning energiyasi oqim kuchining kvadratiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Magnit maydon energiyasi oqim to'xtagandan keyin qayerda yo'qoladi? - ajralib turadi (etarlicha katta oqimga ega bo'lgan zanjir ochilganda, uchqun yoki yoy paydo bo'lishi mumkin).

Ushbu darsda biz o'z-o'zini induktsiya hodisasi qanday va kim tomonidan kashf etilganligini bilib olamiz, biz ushbu hodisani namoyish etadigan tajribani ko'rib chiqamiz, biz o'z-o'zidan induktsiya elektromagnit induktsiyaning alohida holati ekanligini aniqlaymiz. Dars oxirida biz o'z-o'zidan induksiya EMF ning o'tkazgichning o'lchami va shakliga va o'tkazgich joylashgan muhitga, ya'ni indüktansga bog'liqligini ko'rsatadigan jismoniy miqdorni kiritamiz.

Genri tekis mis chiziqli rulonlarni ixtiro qildi, ular yordamida u simli solenoidlarga qaraganda aniqroq kuch effektlariga erishdi. Olimning ta'kidlashicha, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchli lasan bo'lsa, bu zanjirdagi tok o'zining maksimal qiymatiga g'altaksiz bo'lgandan ko'ra sekinroq erishadi.

Guruch. 2. D.Genri tomonidan eksperimental qurilmaning sxemasi

Shaklda. 2-rasmda eksperimental qurilmaning elektr sxemasi ko'rsatilgan, uning asosida o'z-o'zini induktsiya hodisasini ko'rsatish mumkin. Elektr zanjiri doimiy tok manbaiga kalit orqali ulangan ikkita parallel ulangan lampochkadan iborat. Lampochkalardan biriga lasan ketma-ket ulangan. Sxema yopilgandan so'ng, lasan bilan ketma-ket ulangan lampochka ikkinchi lampochkaga qaraganda sekinroq yonayotganini ko'rish mumkin (3-rasm).

Guruch. 3. Sxema yoqilgan paytda lampochkalarning turli xil akkorligi

Manba o'chirilganda, lasan bilan ketma-ket ulangan lampochka ikkinchi lampochkaga qaraganda sekinroq o'chadi.

Nima uchun chiroqlar bir vaqtning o'zida o'chadi?

Kalit yopilganda (4-rasm), o'z-o'zidan indüksiyon EMF paydo bo'lishi sababli, lasan bilan lampochkadagi oqim sekinroq kuchayadi, shuning uchun bu lampochka sekinroq yonadi.

Guruch. 4. Klaviatura qulfi

Kalit ochilganda (5-rasm), o'z-o'zidan induksiyaning paydo bo'ladigan EMF oqimining pasayishiga to'sqinlik qiladi. Shuning uchun oqim bir muncha vaqt davom etadi. Oqim mavjudligi uchun yopiq zanjir kerak. Devrenda shunday sxema mavjud, u ikkala lampochkani ham o'z ichiga oladi. Shuning uchun, kontaktlarning zanglashiga olib ochilganda, lampalar bir muncha vaqt davomida bir xil porlashi kerak va kuzatilgan kechikish boshqa sabablarga ko'ra bo'lishi mumkin.

Guruch. 5. Kalitni ochish

Kalit yopilganda va ochilganda ushbu sxemada sodir bo'ladigan jarayonlarni ko'rib chiqing.

1. Kalitni yopish.

Zanjirda o'tkazuvchi pastadir mavjud. Ushbu g'altakdagi oqim soat sohasi farqli o'laroq oqsin. Keyin magnit maydon yuqoriga yo'naltiriladi (6-rasm).

Shunday qilib, bobin o'z magnit maydonining bo'shlig'ida. Oqim kuchayishi bilan bobin o'z oqimining o'zgaruvchan magnit maydoni bo'shlig'ida bo'ladi. Agar oqim kuchaysa, u holda bu oqim tomonidan yaratilgan magnit oqim ham ortadi. Ma'lumki, kontaktlarning zanglashiga olib kiradigan magnit oqimining ortishi bilan ushbu zanjirda induksiyaning elektromotor kuchi va natijada induksion oqim paydo bo'ladi. Lenz qoidasiga ko'ra, bu oqim uning magnit maydoni kontaktlarning zanglashiga olib kiradigan magnit oqimining o'zgarishiga to'sqinlik qiladigan tarzda yo'naltiriladi.

Ya'ni, rasmda ko'rib chiqilgan kishi uchun. 6 burilishda, indüksiyon oqimi soat yo'nalishi bo'yicha yo'naltirilishi kerak (7-rasm), shu bilan burilishning o'z oqimining oshishiga yo'l qo'ymaydi. Binobarin, kalit yopilganda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tormozlash induksion oqimi paydo bo'lishi sababli, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim bir zumda ko'paymaydi.

2. Kalitni ochish

Kalit ochilganda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimi pasayadi, bu esa bobinning tekisligi orqali magnit oqimning pasayishiga olib keladi. Magnit oqimning pasayishi induksiya va induksiya oqimining EMF paydo bo'lishiga olib keladi. Bunday holda, induksion oqim pastadirning o'z oqimi bilan bir xil yo'nalishda yo'naltiriladi. Bu ichki oqimning sekinroq pasayishiga olib keladi.

Xulosa: o'tkazgichdagi oqim o'zgarganda, xuddi shu o'tkazgichda elektromagnit induksiya sodir bo'ladi, bu o'tkazgichdagi ichki oqimning har qanday o'zgarishini oldini oladigan tarzda yo'naltirilgan induksion oqim hosil qiladi (8-rasm). Bu o'z-o'zini induksiya hodisasining mohiyatidir. O'z-o'zidan induktsiya elektromagnit induktsiyaning alohida holatidir.

Guruch. 8. Sxemani yoqish va o'chirish momenti

Oqim bilan to'g'ridan-to'g'ri o'tkazgichning magnit induksiyasini topish formulasi:

bu erda - magnit induksiya; - magnit doimiy; - oqim kuchi; - o'tkazgichdan nuqtagacha bo'lgan masofa.

Sayt orqali magnit induktsiya oqimi quyidagilarga teng:

magnit oqimining kirib boradigan sirt maydoni qayerda.

Shunday qilib, magnit induksiya oqimi o'tkazgichdagi oqimning kattaligiga proportsionaldir.

Burilishlar soni va uzunligi bo'lgan g'altak uchun magnit maydon induksiyasi quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

Burilishlar soni bo'lgan lasan tomonidan yaratilgan magnit oqim N, ga teng:

Ushbu ifodaga magnit maydon induksiyasi formulasini qo'yib, biz quyidagilarni olamiz:

Burilishlar sonining bobin uzunligiga nisbati raqam bilan belgilanadi:

Biz magnit oqim uchun yakuniy ifodani olamiz:

Olingan munosabatdan ko'rinib turibdiki, oqimning qiymati oqimning kattaligiga va g'altakning geometriyasiga (radius, uzunlik, burilishlar soni) bog'liq. ga teng qiymat induktivlik deb ataladi:

Induktivlik birligi Genri hisoblanadi:

Shunday qilib, g'altakdagi oqim ta'sirida magnit induksiya oqimi:

Induksiya EMF formulasini hisobga olgan holda, biz o'z-o'zidan induksiyaning EMF "-" belgisi bilan olingan oqim va indüktansning o'zgarish tezligining mahsulotiga teng ekanligini olamiz:

o'z-o'zini induktsiya qilish- bu o'tkazgich orqali o'tadigan oqimning kuchi o'zgarganda o'tkazgichda elektromagnit induksiyaning paydo bo'lishi hodisasi.

O'z-o'zini induksiyaning elektromotor kuchi minus belgisi bilan olingan o'tkazgichdan o'tadigan oqimning o'zgarish tezligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Proportsionallik omili deyiladi induktivlik, bu o'tkazgichning geometrik parametrlariga bog'liq.

Supero'tkazuvchilar sekundiga 1 A ga teng o'tkazgichdagi oqimning o'zgarish tezligida bu o'tkazgichda 1 V ga teng bo'lgan o'z-o'zidan induksiyaning elektromotor kuchi paydo bo'lsa, o'tkazgich 1 H ga teng induktivlikka ega.

Inson har kuni o'z-o'zini induktsiya hodisasiga duch keladi. Har safar yorug'likni yoqganimizda yoki o'chirganimizda, biz hayajonli indüksiyon oqimlari bilan birga kontaktlarning zanglashiga olib, yopamiz yoki ochamiz. Ba'zan bu oqimlar shu qadar yuqori qiymatlarga yetishi mumkinki, biz ko'rishimiz mumkin bo'lgan kalit ichida uchqun paydo bo'ladi.

Adabiyotlar ro'yxati

Myakishev G.Ya. Fizika: Proc. 11 hujayra uchun. umumiy ta'lim muassasalar. - M.: Ta'lim, 2010 yil.
Kasyanov V.A. Fizika. 11-sinf: Proc. umumiy ta'lim uchun muassasalar. - M.: Bustard, 2005 yil.
Gendenshteyn L.E., Dik Yu.I., Fizika 11. - M .: Mnemosin.

Myshared.ru internet portali ().
Physics.ru internet portali ().
Festival.1september.ru internet portali ().

Uy vazifasi

15-band oxiridagi savollar (45-bet) - Myakishev G.Ya. Fizika 11 (tavsiya etilgan o'qishlar ro'yxatiga qarang)
Qaysi o'tkazgichning induktivligi 1 Genriga teng?