Pracovní princip indukčnosti je velmi abstraktní. Abychom vysvětlili, co je to indukčnost, začneme základními fyzikálními jevy.

Jeden, dva jevy a zákon magnetismu elektřinou, elektřina magnetismem a Lenzův zákon

1. Elektromagnetický jev

Ve středoškolské fyzice došlo k experimentu: vedle napájeného vodiče byla umístěna malá magnetická jehla a směr malé magnetické jehly byl vychýlen, což naznačuje, že kolem proudu je magnetické pole. Tento jev objevil v roce 1820 dánský fyzik Oersted.

Pokud navineme vodič do kruhu, může se magnetické pole generované každým kruhem vodiče překrývat a celkové magnetické pole bude silnější, což může přitahovat malé předměty. Na obrázku je proud cívky 2 ~ 3 A. Pamatujte, že smaltovaný vodič má limit jmenovitého proudu, jinak se roztaví při vysoké teplotě:

2. (Dynamický) magnetismus

V roce 1831 britský vědec Faraday objevil, že když část vodiče v uzavřeném obvodu provádí řezací magnetické pole, bude na vodiči generována elektřina. Předpokladem je, že obvod a magnetické pole jsou v relativně měnícím se prostředí, proto se tomu říká „pohyblivý“ magnetismus a generovaný proud se nazývá indukovaný proud.

Můžeme experimentovat s motorem. Obecně má běžný stejnosměrný kartáčový motor permanentní magnety ve statoru a vodičích cívky v rotoru. Ruční otáčení rotoru znamená, že vodič prořízne magnetické silové linie. Připojte dvě elektrody motoru k osciloskopu a lze změřit napětí. Generátor je vyroben na tomto principu.

3. Lenzův zákon

Lenzův zákon: Směr indukovaného proudu generovaného změnou magnetického toku je směr, který je proti změně magnetického toku.

Jednoduché pochopení této věty je: když se magnetické pole (vnější magnetické pole) v prostředí vodiče zesílí, magnetické pole generované jeho indukovaným proudem je opačné než účinek vnějšího magnetického pole, čímž je celkové magnetické pole slabší než vnější magnetické pole. Když magnetické pole (vnější magnetické pole) v prostředí vodiče zeslábne, magnetické pole generované jeho indukovaným proudem je opačné než účinek vnějšího magnetického pole, čímž je celkové magnetické pole silnější než vnější magnetické pole.

Podle Lenzova zákona lze posoudit směr indukovaného proudu v obvodu.

Dvě, spirálová trubková cívka - vysvětlete, jak induktor funguje

Se znalostními rezervami výše uvedených dvou jevů a zákonem se podívejme, jak induktor funguje.

Nejjednodušší indukčnost je spirálová trubková cívka:

Situace během zapnutí

Zachytíme malou část spirálové trubice a vidíme dvě cívky, cívku A a cívku B:

Během procesu zapnutí je situace následující:

1. Proud procházející cívkou A, za předpokladu jeho směru, jak je znázorněno modrou plnou čarou, se nazývá vnější budicí proud;
2. Podle principu elektromagnetismu generuje vnější excitační proud magnetické pole a magnetické pole se začíná šířit v okolním prostoru a pokrývá cívku B, což odpovídá cívce B, která prořízne magnetické silové linie, jak ukazuje modrá tečkovaná čára;
3. Podle principu magnetoelektřiny je indukovaný proud generován na cívce B, směr je zobrazen plnou zelenou čarou a směr je opačný k vnějšímu budícímu proudu;
4. Podle Lenzova zákona má magnetické pole generované indukovaným proudem působit proti magnetickému poli vnějšího budicího proudu, takže se zobrazuje jako zelená tečkovaná čára;

Po stabilizaci napájení (DC)

Poté, co je stabilizace energie stabilní, je externí budicí proud cívky A konstantní a magnetické pole jím generované je také konstantní. Magnetické pole a cívka B se vůči sobě nepohybují, takže nedochází k žádné magnetizaci a žádnému proudu představovanému plnou zelenou čarou. V tomto okamžiku je indukčnost ekvivalentní zkratu pro externí buzení.

Za třetí, charakteristiky indukčnosti - proudu nemohou být náhlé

Po pochopení toho, jak induktor funguje, se podívejme na nejdůležitější charakteristiku induktoru - proud na induktoru se nemůže náhle změnit.

Na obrázku je úsečka pravé křivky čas a souřadnice je proud na induktoru. Jako počátek času si vezměte okamžik, kdy je spínač sepnutý.

může být viděn:

1. V okamžiku, kdy je spínač sepnut, je proud na induktoru 0A, což odpovídá otevřenému obvodu. Je to proto, že okamžitý proud se prudce mění a bude generován obrovský indukovaný proud (zelený), který bude odolávat vnějšímu budícímu proudu (modrý);
2. V procesu dosažení ustáleného stavu se proud na induktoru mění exponenciálně;
3. Po dosažení ustáleného stavu je proud na induktoru I = E / R, což je ekvivalent zkratu induktoru;
4. Ozvěna indukovaného proudu je indukovaná elektromotorická síla.Jeho funkcí je bránit se E, proto se nazývá Back EMF (zpětná elektromotorická síla);

4. Co je indukčnost?

Indukčnost se používá k popisu schopnosti zařízení odolat změnám proudu. Pokud je schopnost odolat změnám proudu silnější, tím větší je indukčnost a naopak.

U stejnosměrného buzení se konečná indukčnost jeví jako zkrat (napětí je 0).Ale v procesu energizace napětí a proud nejsou 0, což znamená, že existuje energie. Proces akumulace této energie se nabíjí. Ukládá tuto energii ve formě magnetického pole. V případě potřeby (například externí excitace nemůže udržovat stabilní stav)Aktuální proud) uvolňuje energii.

Indukčnost je setrvačné zařízení v oblasti elektromagnetiky. Inerciální zařízení nemají rádi změny. Stejně jako setrvačník v dynamice je obtížné se na začátku otáčet, a jakmile se otočí, je těžké ho zastavit a během období dochází k přeměně energie.