Das Arbeitsprinzip der Induktivität ist sehr abstrakt. Um zu erklären, was eine Induktivität ist, beginnen wir mit grundlegenden physikalischen Phänomenen.

Ein, zwei Phänomene und ein Gesetzmagnetismus durch Elektrizität, Elektrizität durch Magnetismus und das Lenzsche Gesetz

1. Elektromagnetisches Phänomen

Es gab ein Experiment in der Physik der High School: Eine kleine Magnetnadel wurde neben dem unter Spannung stehenden Leiter platziert und die Richtung der kleinen Magnetnadel wurde abgelenkt, was zeigt, dass es ein Magnetfeld um den Strom gibt. Dieses Phänomen wurde 1820 vom dänischen Physiker Oersted entdeckt.

Wenn wir den Leiter in einen Kreis wickeln, kann sich das von jedem Kreis des Leiters erzeugte Magnetfeld überlappen, und das gesamte Magnetfeld wird stärker, was kleine Objekte anziehen kann. In der Abbildung beträgt der Strom der Spule 2 bis 3 A. Beachten Sie, dass der Lackdraht eine Nennstromgrenze hat, da er sonst bei hohen Temperaturen schmilzt:

2. (dynamischer) Magnetismus

Im Jahr 1831 entdeckte der britische Wissenschaftler Faraday, dass Elektrizität auf dem Leiter erzeugt wird, wenn ein Teil eines Leiters in einem geschlossenen Stromkreis ein schneidendes Magnetfeld ausführt. Voraussetzung ist, dass sich die Schaltung und das Magnetfeld in einer relativ wechselnden Umgebung befinden, so dass es als "beweglicher" Magnetismus bezeichnet wird und der erzeugte Strom als induzierter Strom bezeichnet wird.

Wir können mit einem Motor experimentieren. Im Allgemeinen hat der übliche Gleichstrombürstenmotor Permanentmagnete im Stator und Spulenleiter im Rotor. Wenn Sie den Rotor manuell drehen, schneidet der Leiter die magnetischen Kraftlinien. Verbinden Sie die beiden Elektroden des Motors mit einem Oszilloskop, und die Spannungsänderung kann gemessen werden. Der Generator basiert auf diesem Prinzip.

3. Lenzsches Gesetz

Lenzsches Gesetz: Die Richtung des induzierten Stroms, der durch die Änderung des Magnetflusses erzeugt wird, ist die Richtung, die der Änderung des Magnetflusses entgegenwirkt.

Das einfache Verständnis dieses Satzes lautet: Wenn das Magnetfeld (externes Magnetfeld) in der Umgebung des Leiters stärker wird, ist das durch seinen induzierten Strom erzeugte Magnetfeld der Wirkung des externen Magnetfelds entgegengesetzt, wodurch das gesamte Magnetfeld schwächer als das externe Magnetfeld wird. Wenn das Magnetfeld (externes Magnetfeld) in der Umgebung des Leiters schwächer wird, ist das durch seinen induzierten Strom erzeugte Magnetfeld der Wirkung des externen Magnetfelds entgegengesetzt, wodurch das gesamte Magnetfeld stärker als das externe Magnetfeld wird.

Nach dem Lenzschen Gesetz kann die Richtung des induzierten Stroms auf der Schaltung beurteilt werden.

Zwei Spiralrohrspulen erklären, wie der Induktor funktioniert

Lassen Sie uns anhand der Wissensreserven der beiden oben genannten Phänomene und eines Gesetzes sehen, wie der Induktor funktioniert.

Die einfachste Induktivität ist eine Spiralrohrspule:

Situation beim Einschalten

Wir fangen einen kleinen Abschnitt des Spiralrohrs ab und sehen zwei Spulen, Spule A und Spule B:

Während des Einschaltvorgangs ist die Situation wie folgt:

1. Der Strom, der durch die Spule A fließt und seine Richtung annimmt, wie durch die blaue durchgezogene Linie gezeigt, wird als externer Erregerstrom bezeichnet;
2. Nach dem Prinzip des Elektromagnetismus erzeugt der externe Erregerstrom ein Magnetfeld. Das Magnetfeld beginnt sich im umgebenden Raum auszubreiten und bedeckt die Spule B, die der Spule B entspricht, die die Magnetkraftlinien schneidet, wie durch die blau gepunktete Linie gezeigt;
3. Nach dem Prinzip der Magnetoelektrizität wird der induzierte Strom an der Spule B erzeugt, die Richtung wird durch die durchgezogene grüne Linie angezeigt und die Richtung ist dem externen Erregerstrom entgegengesetzt;
4. Nach dem Lenzschen Gesetz soll das durch den induzierten Strom erzeugte Magnetfeld dem Magnetfeld des externen Anregungsstroms entgegenwirken, so dass es als grün gepunktete Linie dargestellt ist;

Nachdem sich die Leistung stabilisiert hat (DC)

Nachdem die Erregung stabil ist, ist der externe Erregerstrom der Spule A konstant und das von ihr erzeugte Magnetfeld ist ebenfalls konstant. Das Magnetfeld und die Spule B bewegen sich nicht relativ zueinander, so dass keine Magnetisierung und kein Strom durch die durchgezogene grüne Linie dargestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt entspricht die Induktivität einem Kurzschluss für die externe Erregung.

Drittens können die Eigenschaften der Induktivität - der Strom kann nicht plötzlich sein

Nachdem wir verstanden haben, wie der Induktor funktioniert, schauen wir uns die wichtigsten Eigenschaften des Induktors an - der Strom am Induktor kann sich nicht plötzlich ändern.

In der Figur ist die Abszisse der rechten Kurve die Zeit und die Ordinate ist der Strom am Induktor. Nehmen Sie den Moment, in dem der Schalter geschlossen ist, als Zeitursprung.

kann gesehen werden:

1. In dem Moment, in dem der Schalter geschlossen ist, beträgt der Strom an der Induktivität 0A, was einem offenen Stromkreis entspricht. Dies liegt daran, dass sich der Momentanstrom stark ändert und ein großer induzierter Strom (grün) erzeugt wird, um dem externen Erregerstrom (blau) zu widerstehen.
2. Beim Erreichen eines stationären Zustands ändert sich der Strom am Induktor exponentiell;
3. Nach Erreichen des stationären Zustands beträgt der Strom am Induktor I = E / R, was einem Kurzschluss des Induktors entspricht;
4. Das Echo des induzierten Stroms ist die induzierte elektromotorische Kraft. Ihre Funktion besteht darin, E entgegenzuwirken, daher wird sie als Gegen-EMK (Gegenelektromotorische Kraft) bezeichnet.

4. Was ist Induktivität?

Die Induktivität wird verwendet, um die Fähigkeit eines Geräts zu beschreiben, Stromänderungen zu widerstehen. Wenn die Fähigkeit, Stromänderungen zu widerstehen, stärker ist, ist die Induktivität umso größer und umgekehrt.

Bei Gleichstromanregung erscheint die Endinduktivität als Kurzschluss (Spannung ist 0).Während des Erregungsprozesses sind Spannung und Strom jedoch nicht 0, was bedeutet, dass Strom vorhanden ist. Der Prozess der Akkumulation dieser Energie wird aufgeladen. Diese Energie wird in Form eines Magnetfelds gespeichert. Bei Bedarf (z. B. kann eine externe Erregung keinen stationären Zustand aufrechterhalten).Strom unter) setzt Energie frei.

Die Induktivität ist eine Trägheitsvorrichtung auf dem Gebiet der Elektromagnetik. Trägheitsvorrichtungen mögen keine Änderungen. Genau wie das Schwungrad in der Dynamik ist es schwierig, sich am Anfang zu drehen, und wenn es sich einmal dreht, ist es schwierig anzuhalten, und während des Zeitraums tritt eine Energieumwandlung auf.