1831. Michael Faraday objasnio je teoriju elektromagnetska indukcija znanstveno. Pojam induktivitet je, sposobnost vodiča da se suprotstavi struji koja kroz njega teče i inducira emf. Iz Faradayevih zakona indukcije inducira se elektromotorna sila (EMF) ili napon dirigent zbog promjene magnetskog polja kroz sklop. Taj se postupak navodi kao elektromagnetska indukcija. Inducirani napon suprotstavlja se brzini promjene struje. To je poznato kao Lenzov zakon, a inducirani napon naziva se povratni EMF. Induktivnost se dijeli na dvije vrste. Oni su, Samoinduktivnost i uzajamna induktivnost. Ovaj članak govori o međusobnoj induktivnosti dviju zavojnica ili vodiča.
Što je uzajamna induktivnost?
Definicija: Međusobna induktivnost dviju zavojnica definira se kao emf induciran zbog magnetskog polja u jednoj zavojnici suprotstavlja se promjeni struje i napona u drugoj zavojnici. To znači da su dvije zavojnice magnetno povezane zajedno zbog promjene u magnetski fluks. Magnetsko polje ili tok jedne zavojnice povezuju se s drugom zavojnicom. To označava M.
Struja koja teče u jednoj zavojnici inducira napon u drugoj zavojnici zbog promjene magnetskog toka. Količina magnetskog toka povezana s dvije zavojnice izravno je proporcionalna međusobnoj induktivnosti i promjeni struje.
Teorija uzajamne induktivnosti
Njegova je teorija vrlo jednostavna i može se razumjeti korištenjem dvije ili više zavojnica. Opisao ga je američki znanstvenik Joseph Henry u 18. stoljeću. Navodi se kao jedno od svojstava zavojnice ili vodiča koji se koriste u krugu. Vlasništvo induktivitet je, ako se struja u jednoj zavojnici mijenja s vremenom, tada će EMF inducirati u drugoj zavojnici.
Oliver Heaviside uveo je pojam induktivitet 1886. godine. Svojstvo međusobne induktivnosti princip je rada mnogih električne komponente koji rade s magnetskim poljem. Na primjer, transformator je osnovni primjer međusobne induktivnosti.
Glavni nedostatak međusobne induktivnosti je što curenje induktivnosti jedne zavojnice može prekinuti rad druge zavojnice pomoću elektromagnetske indukcije. Da bi se smanjilo istjecanje, potreban je električni pregled
Pozicioniranje dviju zavojnica u krugu odlučuje o količini međusobne induktivnosti koja se povezuje s jednom zavojnicom.
Formula uzajamne induktivnosti
Formula dviju zavojnica dana je kao
M = (μ0.μr. N1. N2. A) / L
Gdje je μ0 = propusnost slobodnog prostora = 4π10-dva
μ = propusnost meke željezne jezgre
N1 = zavojnice zavojnice 1
N2 = zavojnice zavojnice 2
A = površina presjeka u mdva
L = duljina zavojnice u metrima
Jedinica uzajamne induktivnosti
Jedinica međusobne induktivnosti je kg. mdva.s-2.DO-2
Količina induktiviteta stvara napon od jednog volta zbog brzine promjene struje od 1A / sekundu.
The SI jedinica uzajamne induktivnosti je Henry. Preuzeto je od američkog znanstvenika Josepha Henryja, koji je objasnio fenomen dvije zavojnice.
Dimenzija uzajamne induktivnosti
Kada su dvije ili više zavojnica magnetno povezane zajedno s istim magnetskim tokom, tada je napon induciran u jednoj zavojnici proporcionalan brzini promjene struje u drugoj zavojnici. Taj se fenomen naziva međusobnom induktivnošću.
Uzmite u obzir ukupnu induktivitet između dviju zavojnica L jer je M = √ (L1L2) = L
Dimenzija se može definirati kao omjer potencijalne razlike i brzine promjene struje. Daje se kao
Budući da je M = √L1L2 = L
L = € / (dI / dt)
Gdje je € = inducirani EMF = obavljeni rad / električni naboj s obzirom na vrijeme = M. Ldva. T-dva/ IT = M.Ldva.T-3. Ja-1ili € = M. L-2. T-3. A-1(Budući da sam = A)
Za induktivitet,
ϕ = LI
L = ϕ / A = (B. Ldva) / TO
Gdje je B = magnetsko polje = (MLT-dva) / LT-1AT = MT-2DO-1
Magnetski tok ϕ = BLdva= MT-2LdvaDO-1
zamjenska vrijednost B i ϕ je iznad formule L
L = MT-dvaLdva.DO-2
Dimenzija uzajamne induktivnosti kada su L1 i L2 jednaka daje se kao
M = L / (T-dvaLdva.DO-2)
M = LTdvaLdva.DO-2
Izvođenje
Slijedite postupak za dobivanje izvođenje međusobne induktivnosti .
Odnos EMF-a induciranog u jednoj zavojnici i brzine promjene struje u drugoj zavojnici je međusobna induktivnost.
Razmotrite dvije zavojnice L1 i L2, kao što je prikazano na donjoj slici.
Dvije zavojnice
Kada se struja u L1 mijenja s vremenom, tada se magnetsko polje također mijenja s vremenom i mijenja magnetski tok povezan s drugom zavojnicom L2. Zbog ove promjene magnetskog toka, u prvoj zavojnici L1 inducira se EMR.
Također, brzina promjene struje u prvoj zavojnici inducira EMF u drugoj zavojnici. Stoga se EMF inducira u dvije zavojnice L1 i L2.
Ovo je dato kao
€ = M (dI1 / dt)
M = € / (dl1 / dt). … .. Jednadžba 1
Ako je € = 1 volt i dI1 / dt = 1Amp, tada
M = 1 Henry
Također,
Brzina promjene struje u jednoj zavojnici stvara magnetski tok u prvoj zavojnici i pridružuje se drugoj zavojnici. Tada se iz Faradayevih zakona elektromagnetske indukcije (inducirani napon izravno je proporcionalan brzini promjene povezanog magnetskog toka) u drugoj zavojnici, inducirani EMF daje kao
€ = M / (dI1 / dt) = d (MI1) / dt ... .. Jednadžba 2
€ = N2 (dϕ12 / dt) = d (N2ϕ12) / dt ... jednačina 3
Izjednačavanjem jednadžbi 2 i 3
MI1 = N2ϕ12
M = (N2ϕ12) / I1 Henry
Gdje je M = uzajamna induktivnost
€ = međusobna induktivnost EMF
N2 = broj zavoja u prvom svitku L1
I1 = struja u prvoj zavojnici
ϕ12 = magnetski tok povezan u dvije zavojnice.
Međusobna induktivnost između dviju zavojnica ovisi o broju zavoja druge zavojnice ili susjedne zavojnice i površini presjeka
Udaljenost između dvije zavojnice.
EMF induciran u prvoj zavojnici zbog brzine promjene protoka daje se kao,
E = -M12 (dI1 / dt)
Znak minus ukazuje na protivljenje brzini promjene struje u prvoj zavojnici kada se inducira EMF.
Međusobna induktivnost dviju zavojnica
Međusobna induktivnost dviju zavojnica može se povećati postavljanjem na jezgru od mekog željeza ili povećanjem broja zavoja dviju zavojnica. Jedinstvena spojnica postoji između dvije zavojnice kad su čvrsto namotane na meku željeznu jezgru. Propuštanje fluksa bilo bi malo.
Ako je udaljenost između dvije zavojnice kratka, tada magnetski tok proizveden u prvoj zavojnici djeluje u interakciji sa svim zavojima druge zavojnice, što rezultira velikim EMP-om i međusobnom induktivnošću.
Međusobna induktivnost dviju zavojnica
Ako su dvije zavojnice udaljene i međusobno odvojene pod različitim kutovima, inducirani magnetski tok u prvoj zavojnici generira slabi ili mali EMF u drugoj zavojnici. Stoga će uzajamna induktivnost također biti mala.
Dvije zavojnice udaljene jedna od druge
Stoga vrijednost toga uglavnom ovisi o položaju i razmaku dviju zavojnica na jezgri od mekog željeza. Razmotrite sliku koja pokazuje da su dvije zavojnice čvrsto namotane jedna na vrh jezgre od mekog željeza.
Zavojnice su čvrsto namotane
Promjena struje u prvoj zavojnici stvara magnetsko polje i prolazi magnetske linije kroz drugu zavojnicu koja se koristi za izračunavanje međusobne induktivnosti.
Međusobna induktivnost dviju zavojnica dana je kao
M12 = (N2ϕ12) / I1
M21 = (N1ϕ21) / I2
Gdje je M12 = međusobna induktivnost prve zavojnice u drugu zavojnicu
M21 = uzajamna induktivnost druge zavojnice na prvu zavojnicu
N2 = zavoji druge zavojnice
N1 = zavoji prve zavojnice
I1 = struja koja teče oko prve zavojnice
I2 = struja koja teče oko druge zavojnice.
Ako je tok povezan s L1 i L2 jednak struji koja teče oko njih, tada je uzajamna induktivnost prve zavojnice u drugu zavojnicu dana kao M21
Međusobna induktivnost dviju zavojnica može se definirati kao M12 = M21 = M
Dakle, dvije zavojnice uglavnom ovise o veličini, zavojima, položaju i razmaku između dviju zavojnica.
Samoinduktivnost prve zavojnice je
L1 = (μ0.μr.N1dva.A) / L
Samoinduktivnost drugih zavojnica je
L2 = (μ0.μr.Ndva.A) / L
Unakrsno pomnožite gornje dvije formule
Tada se daje međusobna induktivnost dviju zavojnica koja postoji između njih
Mdva= L1. L2
M = √ (L1.L2) Henry
Gornja jednadžba daje magnetski tok = 0
100% magnetska sprega između L1 i L2
Koeficijent sprezanja
Udio magnetskog toka koji je povezan s dvije zavojnice u ukupnom magnetskom toku između zavojnica poznat je kao koeficijent sprezanja i označava se s 'k'. Koeficijent sprege definiran je kao omjer otvorenog kruga prema stvarnom omjeru napona i omjeru magnetskog toka dobivenog u obje zavojnice. Budući da se magnetski tok jedne zavojnice povezuje s drugom zavojnicom.
Koeficijent sprezanja određuje induktivitet induktora. Ako je koeficijent sprezanja k = 1, tada su dvije zavojnice čvrsto povezane. Dakle, sve linije magnetskog toka jedne zavojnice režu sve zavoje druge zavojnice. Stoga je međusobna induktivnost geometrijska sredina pojedinačnih induktiviteta dviju zavojnica.
Ako su induktiviteti dviju zavojnica jednaki (L1 = L2), tada je međusobna induktivnost između dvije zavojnice jednaka induktivitetu jedne zavojnice. To znaci,
M = √ (L1. L2) = L
gdje je L = induktivitet jedne zavojnice.
Faktor sprezanja između zavojnica
Faktor spajanja zavojnica može se predstaviti kao 0 i 1
Ako je faktor spajanja 1, tada nema induktivnog spajanja između zavojnica.
Ako je faktor sprezanja 0, tada postoji maksimalna ili potpuna induktivna sprega između zavojnica.
Induktivna sprega predstavljena je u 0 i 1, ali ne u postocima.
Na primjer, ako je k = 1, tada su dvije zavojnice savršeno povezane
Ako je k> 0,5, tada su dvije zavojnice čvrsto povezane
Ako je k<0.5, then the two coils are coupled loosely.
Da bi se pronašao faktor spajanja koeficijenta između dvije zavojnice, treba primijeniti sljedeću jednadžbu,
K = M / √ (L1. L2)
M = k. √ (L1. L2)
Gdje je L1 = induktivitet prve zavojnice
L2 = induktivitet druge zavojnice
M = međusobna induktivnost
K = faktor sprege
Prijave
The primjene međusobne induktivnosti jesu,
- Transformator
- Elektromotori
- Generatori
- Ostali električni uređaji koji rade s magnetskim poljem.
- Koristi se za proračun vrtložnih struja
- Digitalna obrada signala
Stoga se ovdje radi o pregled međusobne induktivnosti - definicija, formula, jedinica, izvođenje, faktor sprezanja, koeficijent spajanja i primjena. Evo pitanja za vas: Koji je nedostatak međusobne induktivnosti između dvije zavojnice?
