Принцип работы индуктивности очень абстрактен. Чтобы объяснить, что такое индуктивность, мы начнем с основных физических явлений.

Одно, два явления и закон-магнетизм электричеством, электричество магнетизмом и закон Ленца

1. Электромагнитное явление

Был эксперимент в физике средней школы: небольшая магнитная игла помещалась рядом с проводником под напряжением, и направление маленькой магнитной стрелки было отклонено, указывая на то, что вокруг тока существует магнитное поле. Это явление было открыто в 1820 году датским физиком Эрстедом.

Если мы скручиваем проводник в круг, магнитное поле, создаваемое каждым кругом проводника, может перекрываться, и общее магнитное поле станет сильнее, что может притягивать небольшие объекты. На рисунке ток катушки составляет 2 ~ 3 А. Обратите внимание, что эмалированный провод имеет ограничение номинального тока, иначе он расплавится при высокой температуре:

2. (Динамический) магнетизм

В 1831 году британский ученый Фарадей обнаружил, что, когда часть проводника в замкнутой цепи создает режущее магнитное поле, в проводнике будет генерироваться электричество. Необходимым условием является то, что цепь и магнитное поле находятся в относительно изменяющейся среде, поэтому это называется «движущимся» магнетизмом, а генерируемый ток называется индуцированным током.

Мы можем поэкспериментировать с мотором. Как правило, обычный щеточный двигатель постоянного тока имеет постоянные магниты в статоре и проводники катушки в роторе. Вращение ротора вручную означает, что проводник перерезает магнитные силовые линии.Соедините два электрода двигателя с осциллографом, и можно измерить изменение напряжения. Генератор построен на этом принципе.

3. Закон Ленца

Закон Ленца: направление индуцированного тока, генерируемого изменением магнитного потока, - это направление, которое противодействует изменению магнитного потока.

Простое понимание этого предложения таково: когда магнитное поле (внешнее магнитное поле) в окружающей среде проводника становится сильнее, магнитное поле, создаваемое его индуцированным током, противоположно влиянию внешнего магнитного поля, что делает общее магнитное поле слабее внешнего магнитного поля. Когда магнитное поле (внешнее магнитное поле) в окружающей среде проводника становится слабее, магнитное поле, создаваемое его индуцированным током, противоположно влиянию внешнего магнитного поля, что делает общее магнитное поле сильнее, чем внешнее магнитное поле.

По закону Ленца можно судить о направлении индуцированного тока в цепи.

Два, спиральная трубчатая катушка - объясните, как работает индуктор

Обладая знаниями о двух вышеупомянутых явлениях и законе, давайте посмотрим, как работает индуктор.

Самая простая индуктивность - спиральная трубчатая катушка:

Ситуация при включении питания

Мы перехватываем небольшой участок спиральной трубки и видим две катушки, катушку A и катушку B:

В процессе включения происходит следующая ситуация:

1. Ток, проходящий через катушку A, если его направление показано синей сплошной линией, называется током внешнего возбуждения;
2. Согласно принципу электромагнетизма, внешний ток возбуждения создает магнитное поле, и магнитное поле начинает распространяться в окружающем пространстве и покрывает катушку B, которая эквивалентна катушке B, пересекающей магнитные силовые линии, как показано синей пунктирной линией;
3. Согласно принципу магнитоэлектричества, индуцированный ток генерируется на катушке B, направление показано сплошной зеленой линией, а направление противоположно току внешнего возбуждения;
4. Согласно закону Ленца, магнитное поле, создаваемое индуцированным током, должно противодействовать магнитному полю внешнего тока возбуждения, поэтому оно показано зеленой пунктирной линией;

После стабилизации питания (постоянный ток)

После того, как подача питания стабильна, внешний ток возбуждения катушки A остается постоянным, и создаваемое ею магнитное поле также остается постоянным. Магнитное поле и катушка B не перемещаются относительно друг друга, поэтому нет намагничивания и тока, представленного сплошной зеленой линией. В это время индуктивность эквивалентна короткому замыканию при внешнем возбуждении.

В-третьих, характеристики индуктивности - ток не может быть внезапным.

Поняв, как работает индуктор, давайте рассмотрим самую важную характеристику индуктора - ток на индукторе не может внезапно измениться.

На рисунке абсцисса правой кривой - время, а ордината - ток на катушке индуктивности. Возьмем момент, когда переключатель замкнут, как начало отсчета времени.

можно увидеть:

1. В момент, когда переключатель замкнут, ток на катушке индуктивности равен 0 А, что эквивалентно разомкнутой цепи. Это связано с тем, что мгновенный ток резко изменяется, и будет генерироваться огромный индуцированный ток (зеленый), чтобы противостоять току внешнего возбуждения (синий);
2. В процессе достижения установившегося состояния ток на катушке индуктивности изменяется экспоненциально;
3. После достижения установившегося состояния ток на катушке индуктивности I = E / R, что эквивалентно короткому замыканию индуктора;
4. Отражением индуцированного тока является индуцированная электродвижущая сила, функция которой - противодействовать E, поэтому она называется обратной ЭДС (противоэлектродвижущая сила);

4. Что такое индуктивность?

Индуктивность используется для описания способности устройства противостоять изменениям тока. Если способность противостоять изменениям тока сильнее, тем больше индуктивность, и наоборот.

При возбуждении постоянным током конечная индуктивность выглядит как короткое замыкание (напряжение равно 0).Но в процессе подачи энергии напряжение и ток не равны 0, что означает наличие мощности. Процесс накопления этой энергии является зарядкой. Он сохраняет эту энергию в виде магнитного поля. При необходимости (например, внешнее возбуждение не может поддерживать устойчивое состояние)Ток под) высвобождает энергию.

Индуктивность - это инерционное устройство в области электромагнетизма. Инерционные устройства не любят изменений. Как и маховик в динамике, его трудно повернуть вначале, а когда он вращается, трудно остановиться, и преобразование энергии происходит в течение периода.