Возрастание тока в цепи самоиндукция — Стиль жизни

Индуктивность

) пропорционален модулю индукции В магнитного поля внутри контура (left( Phi sim B right)), а индукция магнитного поля в свою очередь пропорциональна силе тока в контуре (left( Bsim I right)).

Таким образом, собственный магнитный поток прямо пропорционален силе тока в контуре (left( Phi sim I right)). Эту зависимость математически можно представить следующим образом:

(Phi = L cdot I,)

где L

— коэффициент пропорциональности, который называетсяиндуктивностью контура .

Индуктивность контура — скалярная физическая величина, численно равная отношению собственного магнитного потока, пронизывающего контур, к силе тока в нем:

(~L = dfrac{Phi}{I}.) В СИ единицей индуктивности является генри (Гн):

1 Гн = 1 Вб/(1 А).

Индуктивность контура равна 1 Гн, если при силе постоянного тока 1 А магнитный поток через контур равен 1 Вб.

Индуктивность контура зависит от размеров и формы контура, от магнитных свойств среды, в которой находится контур, но не зависит от силы тока в проводнике. Так, индуктивность соленоида можно рассчитать по формуле

(~L = mu cdot mu_0 cdot N^2 cdot dfrac{S}{l},)

где μ — магнитная проницаемость сердечника, μ0 — магнитная постоянная, N

— число витков соленоида,S — площадь витка,l — длина соленоида.

При неизменных форме и размерах неподвижного контура собственный магнитный поток через этот контур может изменяться только при изменении силы тока в нем, т.е.

(Delta Phi =L cdot Delta I.) (1)

Энергия магнитного поля

Вспомним второй опыт с лампочкой, которая не горит при замкнутом ключе и ярко вспыхивает при размыкании цепи. Мы непосредственно наблюдаем, что после размыкания ключа в лампочке выделяется энергия. Но откуда эта энергия берётся?

Берётся она, ясное дело, из катушки — больше неоткуда. Но что за энергия была запасена в катушке и как вычислить эту энергию? Чтобы понять это, продолжим нашу электромеханическую аналогию между индуктивностью и массой.

Чтобы разогнать тело массы из состояния покоя до скорости , внешняя сила должна совершить работу . Тело приобретает кинетическую энергию, которая равна затраченной работе: .

Чтобы после замыкания цепи ток в катушке индуктивности достиг величины , источник тока должен совершить работу по преодолению вихревого электрического поля, направленного против тока. Работа источника идёт на создание тока и превращается в энергию магнитного поля созданного тока. Эта энергия запасается в катушке; именно эта энергия и выделяется потом в лампочке после размыкания ключа (во втором опыте).

Индуктивность служит аналогом массы ; сила тока является очевидным аналогом скорости . Поэтому естественно предположить, что для энергии магнитного поля катушки может иметь место формула, аналогичная выражению для кинетической энергии:

(3)

(тем более, что правая часть данной формулы имеет размерность энергии — проверьте!).

Формула (3) действительно оказывается справедливой. Уметь её выводить пока не обязательно, но если вы знаете, что такое интеграл, то вам не составит труда понять следующие рассуждения.

Пусть в данный момент сила тока через катушку равна . Возьмём малый промежуток времени . В течение этого промежутка приращение силы тока равно ; величина считается настолько малой, что много меньше, чем .

За время по цепи проходит заряд . Вихревое электрическое поле совершает при этом отрицательную работу:

Источник тока совершает такую же по модулю положительную работу (сопротивлением катушки, напомним, мы пренебрегаем, так что вся работа источника совершается против вихревого поля):

Интегрируя это от нуля до , найдем работу источника , которая затрачивается на создание тока :

Эта работа превращается в энергию магнитного поля созданного тока, и мы приходим к формуле (3).

Использование

Явление самоиндукции часто используют в системах плавного включения электрических устройств, например в осветительных приборах. Это делается для того, чтобы избежать выхода из строя аппаратуры в результате резких скачков тока и напряжения в сети в момент их включения.

Магнитный поток

Известно, что пропускание тока через проводник сопровождается формированием электромагнитного поля. На этом принципе основана работа динамиков, запорных устройств, приводов реле, других приспособлений. Изменением параметров источника питания получают необходимые силовые усилия для перемещения (удержания) совмещенных деталей, обладающих ферромагнитными свойствами.

Однако действительно и обратное утверждение. Если между полюсами постоянного магнита перемещать рамку из проводящего материала по соответствующему замкнутому контуру, начнется перемещение заряженных частиц. Подключив соответствующие приборы, можно регистрировать изменение тока (напряжения). В ходе элементарного эксперимента можно выяснить увеличение эффекта в следующих ситуациях:

перпендикулярное расположение проводника/силовых линий;
ускорение перемещений.

На картинке выше показано, как определять направление тока в проводнике с помощью простого правила.

Примеры использования на практике

Явление самоиндукции нашло широкое практическое применение. Автолюбители прекрасно знают, что такое катушка зажигания. Без неё карбюраторный двигатель не запустится.

Работает этот важный узел следующим образом:

На катушку с большой индуктивностью подаётся бортовое напряжение 12 В.
Электрическая цепь резко обрывается специальным прерывателем.
Накопленная энергия самоиндукции поступает по высоковольтным проводам на свечу и образует на её электродах мощную искру.
Искровой разряд зажигает топливную смесь, приводя в движение поршень.

В современных автомобилях разрыв цепи выполняет электроника, но суть от этого не меняется – для образования искры по-прежнему используется энергия самоиндукции.

Мы уже упоминали о сетевых фильтрах, в которых используется явление самоиндукции. RL цепочка реагирует на любое изменение параметров. При его возрастании она задерживает во времени пиковые скачки и заполняет собственными вихревыми токами провалы. Таким образом, происходит сглаживание напряжения в электрически цепях.

В блоках питания электронной аппаратуры таким же способом убирают:

шумы:
пульсации;
нежелательные частоты.

Самоиндукция дросселей используется в люминесцентных лампах для розжига электродов. После срабатывания стартера происходит разрыв контактов, в результате чего в дросселе наводится ЭДС самоиндукции. Энергия дросселя разжигает дугу на электродах, и люминесцентная лампа начинает светиться.

Перечисленные примеры демонстрируют полезное применение самоиндукции. Однако, как это всегда бывает, индуктивная ЭДС может наносить вред. При разъединении контактов выключателей, нагрузкой которых являются цепи с большой индуктивностью, возможны дуговые разряды. Они разрушают контакты, замедляют время защиты и т.п. С целью снижения риска от негативных влияний самоиндукции автоматические выключатели оборудуют дугогасительными камерами.

В таких случаях приходится принимать меры для нейтрализации энергии ЭДС самоиндукции. Ещё большая потребность в рассеянии энергии самоиндукции возникает в полупроводниковых ключах, чувствительных к пробоям.

В промышленности и энергетике самоиндукция является серьёзной проблемой. При отключении нагруженных линий ЭДС самоиндукции может достигать опасных для жизни величин

Это требует дополнительных затрат на принятие мер предосторожности. В частности, необходимо устанавливать на линиях устройства, препятствующие молниеносному размыканию цепи

Три силы

В работе
«Сверх-единичность-1» я уже упоминал о трёх силах, которые всегда и везде можно
найти, когда речь заходит о феноменах, физических эффектах и явлениях. Эти три
силы всегда расположены только перпендикулярно по отношению друг к другу. По
этой причине мы и живём в мире трёх измерений. Остальные многомерные миры –
результат абстрактных игр неспокойного ума.

Приведу в
качестве примера всем хорошо известное правило левой руки для нахождения
третьей силы, зная направление первых двух. Если перейти от философской
терминологии к физической, то эти три силы представляют собой три взаимно
перпендикулярных вектора: вектора плотности тока J, вектора магнитной индукции В и вектора скорости Vили, проще —
направления движения. Такой метод чрезвычайно прост и эффективен.

Ниже показано применение правила
левой руки в физике.

Казалось бы, ну что может быть
проще? Но многие начинающие исследователи, рассматривая работу того или иного
устройства, стараясь понять принцип его работы теряются в догадках, забывая
обратиться к раскладу этих трёх сил. Поэтому мы возьмём за правило, всегда и
везде следить за этими векторами и стараться их правильно находить.

Три вектора всегда должны быть установлены
из выбранной точки наблюдения и быть взаимно ортогональными. Благодаря этому
многие физические устройства являются обратимыми: генераторы становятся
двигателями, а двигатели – генераторами.

В качестве примера рассмотрим
генератор переменного тока на постоянных магнитах и рамкой с электрическим током.
Так, выбрав на рамке любую точку наблюдения, каждый желающий, проведя из точки
наблюдения уже известные два вектора, легко может по ним определить, в какую
сторону будет вращаться рамка с током, достроив к ним третий вектор.

Интересно, а могут ли
существовать иные тройные отношения? Этим вопросом мы займёмся после того, как
закончим с первым вопросом.

И так, благодаря знанию трёх
сил, по любым двум известным векторам мы всегда можем достроить третий
вектор.

Понятно, что во времени векторы
не остаются постоянными как по величине, так и по направлению, хотя по отношению
друг другу они всегда будут оставаться ортогональными. Поэтому, зная, какой из трёх
векторов в данный момент активен, то есть будет меняться по величине и
направлению, второй, пассивный вектор всегда будет следовать за ним,
располагаясь к нему ортогонально. Третий вектор будет иметь абсолютную величину,
которую всегда можно будет вычислить, если известна функция, связывающая эти три
величины вместе.

Самоиндукция и переходные процессы в электрических цепях

Индуктивность электрической плитки или лампочки накаливания очень мала, и ток в этих электроприборах, при включении и выключении, возникает или исчезает практически мгновенно. Индуктивность электродвигателя велика, и он «выходит на режим» в течение нескольких минут.

Если выключить ток в большом электромагните с большим значением индукции, допустив высокую скорость уменьшения тока, то между контактами выключателя вспыхивает искра, а в случае большого тока может загореться вольтова дуга. Это опасное явление, поэтому в цепях с большой индуктивностью ток снижают постепенно, используя реостат (элемент с переменным электрическим сопротивлением).

Безопасное отключение электроэнергии – серьезна проблема. На все выключатели действуют «ударные нагрузки», возникающие из-за ЭДС самоиндукции при отключении тока, и выключатели «искрят». Для каждого типа выключателей указывается максимальное значение тока, которое можно коммутировать. Если ток превышает допустимое значение, в выключателе может вспыхнуть электрическая дуга.

На опасных производствах, в угольных шахтах, хранилищах нефтепродуктов простое искрение выключателей недопустимо. Здесь применяются взрывобезопасные выключатели, надежно защищенные герметичным пластмассовым корпусом. Цена таких выключателей в десятки раз выше, чем обычных – это необходимая плата за безопасность.

Реактивное сопротивление катушки индуктивности

С помощью нехитрых умозаключений, физиками была выведена формула:

где

ХL – реактивное сопротивление катушки, Ом

П – постоянная и равна приблизительно 3,14

F – частота, Гц

L – индуктивность, Гн

В данном опыте мы с вами получили фильтр низких частот (ФНЧ). Как вы видели сами, на низких частотах катушка индуктивности почти не оказывает сопротивление напряжению, следовательно амплитуда и мощность на выходе такого фильтра будет почти такой же, как и на входе. Но с увеличением частоты у нас амплитуда гасится. Применив такой фильтр на динамик, можно с уверенностью сказать, что будет усиливаться только бас, то есть низкая частота звука.

Чему равно ЭДС индукции?

Для определения величины возникающей ЭДС рассмотрим контур помещенный в однородное магнитное поле с индукцией В, по данному контуру свободно может перемещаться проводник длиной l.

Возникновение ЭДС индукции в прямолинейном проводнике.

Под действием силы F проводник начинает двигаться со скоростью v. За некоторое время ∆t проводник пройдёт путь db. Таким образом, затрачиваемая работа на перемещение проводника составит

Так как проводник состоит из заряженных частиц – электронов и протонов, то они также движутся вместе с проводником. Как известно на движущуюся заряженную частицу действует сила Лоренца, которая перпендикулярна к направлению движения частицы и к вектору магнитной индукции В, то есть электроны начинают двигаться вдоль проводника приводя к возникновению электрического тока в нём.

Однако на проводник с током в магнитном поле действует некоторая сила Fт, которая в соответствии с правилом левой руки будет противоположна действию силы F, за счёт которой проводник движется. Так как проводник движется равномерно, то есть с постоянной скоростью, то силы Fт и F равны по абсолютному значению

где В – индукция магнитного поля,

I – сила тока в проводника, возникающая по действием ЭДС индукции,

l – длина проводника.

Так как путь db пройденный проводником зависит от скорости v и времени t, то работа, затрачиваемая на перемещения проводника, в магнитном поле составит

При перемещении проводника в магнитном поле практически вся затрачиваемая на эту работу механическая энергия переходит в электрическую энергию, то есть

Таким образом, преобразовав последнее выражение, получим значение ЭДС индукции при движении прямолинейного проводника в магнитном поле

где В – индукция магнитного поля,

l – длина проводника,

v – скорость перемещения проводника.

Данное выражение соответствует движению проводника перпендикулярно линиям магнитной индукции. Если происходит движение под некоторым углом к линиям магнитной индукции, то выражение приобретает вид

На практике достаточно трудно посчитать скорость перемещения проводника, поэтому преобразуем выражение к следующему виду

где dS – площадка, которую пересекает проводник при своём движении,

dΦ – магнитный поток пронизывающий площадку dS.

Таким образом, ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока, который пронизывает контур.

Для обозначения направления движения тока в контуре вводят знак «–», который указывает, что ток в контуре направлен против положительного обхода контура. Таким образом

Зачастую в магнитном поле движется контур, состоящий из множества витков провода, поэтому ЭДС индукции будет иметь вид

где w – количество витков в контуре,

dΨ = wdΦ – элементарное потокосцепление.

Перефразируя предыдущее определение, ЭДС индукции в контуре равна скорости изменения потокосцепления этого контура.

Взаимоиндукция

Если собрать модуль из двух катушек, в определенных условиях можно наблюдать явление взаимной индукции. Элементарное измерение покажет, что по мере увеличения расстояния между элементами уменьшается магнитный поток. Обратное явление наблюдается по мере уменьшения зазора.

Чтобы находить подходящие компоненты при создании электрических схем, необходимо изучить тематические вычисления:

можно взять для примера катушки с разным количеством витков (n1 и n2);
взаимоиндукция (M2) при прохождении по первому контуру тока I1 будет вычислена следующим образом:

M2 = (n2 * F)/ I1

после преобразования этого выражения определяют значение магнитного потока:

F = (M2/ n2) *I1

для расчета эдс электромагнитной индукции формула подойдет из описания базовых принципов:

E2 = – n2 * ΔF/ Δt = M 2 * ΔI1/ Δt

При необходимости можно найти по аналогичному алгоритму соотношение для первой катушки:

E1 = – n1 * ΔF/ Δt = M 1 * ΔI2/ Δt.

Следует обратить внимание, что в этом случае значение имеет сила (I2) во втором рабочем контуре. Совместное влияние (взаимоиндукцию – М) рассчитывают по формуле:

Совместное влияние (взаимоиндукцию – М) рассчитывают по формуле:

M = K * √(L1 * l2).

Специальным коэффициентом (K) учитывают действительную силу связи между катушками.

Индуктивность

Электрический ток, проходящий по контуру, создает вокруг него магнитное поле. Магнитный поток Φ через контур этого проводника (его называют собственным магнитным потоком) пропорционален модулю индукции В магнитного поля внутри контура (left( Phi sim B right)), а индукция магнитного поля в свою очередь пропорциональна силе тока в контуре (left( Bsim I right)).

(Phi = L cdot I,)

где L — коэффициент пропорциональности, который называется индуктивностью контура.

(~L = dfrac{Phi}{I}.)

В СИ единицей индуктивности является генри (Гн):

1 Гн = 1 Вб/(1 А).

Индуктивность контура равна 1 Гн, если при силе постоянного тока 1 А магнитный поток через контур равен 1 Вб.

(~L = mu cdot mu_0 cdot N^2 cdot dfrac{S}{l},)

где μ — магнитная проницаемость сердечника, μ — магнитная постоянная, N — число витков соленоида, S — площадь витка, l — длина соленоида.

(Delta Phi =L cdot Delta I.) (1)

Катушка индуктивности в цепи постоянного тока

Итак, для этого опыта нам понадобится блок питания, который выдает постоянное напряжение, лампочка накаливания и собственно сама катушка индуктивности.

Чтобы сделать катушку индуктивности с хорошей индуктивностью, нам надо взять ферритовый сердечник:

Намотать на него лакированного медного провода и зачистить выводы:

Замеряем индуктивность нашей катушки с помощью LC метра:

132 микрогенри.

Теперь собираем все это вот по такой схеме:

где

L — катушка индуктивности

La — лампочка накаливания на напряжение 12 Вольт

Bat — блок питания, с выставленным напряжением 12 Вольт

Лампочка засветилась!

Как вы помните из , конденсатор у нас не пропускал постоянный электрический ток:

Делаем вывод: постоянный электрический ток почти беспрепятственно течет через катушку индуктивности. Сопротивлением обладает только сам провод, из которого намотана катушка.

Самоиндукция

Если через замкнутый контур пропускать переменный ток, можно зарегистрировать с помощью простых экспериментов магнитное поле в окружающей среде. Изменение силовых параметров сопровождается появлением в цепи наведенной электродвижущей силы. Данное явление называют самоиндукцией.

Величину ЭДС можно вычислить по формуле:

Е = -L * (Δi/Δt).

Это выражение показывает зависимость напряжения от изменения тока за единицу времени. Поправочный коэффициент (L) обозначает особенности проводника (индукционной катушки). Знак «-» характеризует инерционные свойства явления.

При пропускании синусоидального сигнала следует учитывать отставание напряжения (векторное выражение) от тока на 90 градусов. Амплитуда будет прямо пропорциональна частоте (w):

E = L * I * w.

Соединение катушек при наличии взаимного влияния их магнитных полей.

Если катушки, включенные в цепь последовательно, расположены близко друг к другу, т. е. так, что часть магнитного потока одной катушки пронизывает витки другой, т. е. между катушками существует индуктивная связь (рисунок 3а), то для определения их общей индуктивности приведенная выше формула будет уже непригодна. При таком расположении катушек могут быть два случая, а именно:

Магнитные потоки обеих катушек имеют одинаковые направления
Магнитные потоки обеих катушек направлены навстречу друг другу

Тот или другой случай будет иметь место в зависимости от направления витков обмотки катушек и от направлений токов в них.

Рисунок 3. Соединение катушек индуктивности: а)суммарная индуктивность увеличивается за счет взаимной индукции б)суммарная индуктивность уменьшается за счет взаимной индукции.

Если обе катушки намотаны в одну сторону и токи в них текут в одном направлении, то это будет соответствовать первому случаю; если же токи текут в противоположных направлениях (рисунок 3б), то будет иметь место второй случай.

Разберем первый случай, когда магнитные потоки направлены в одну сторону. Очевидно, при этих условиях витки каждой катушки будут пронизываться своим потоком и частью потока другой катушки, т. е. магнитные потоки в той и в другой катушке будут больше по сравнению с тем случаем, когда между катушками нет индуктивной связи. Увеличение магнитного потока, пронизывающего витки той или иной катушки, равносильно увеличению ее индуктивности. Поэтому общая индуктивность цепи в рассматриваемом случае будет больше суммы индуктивностей отдельных катушек, из которых составлена цепь.

Рассуждая таким же образом, мы придем к выводу, что для второго случая, когда потоки направлены навстречу друг другу, общая индуктивность цепи будет меньше суммы индуктивностей отдельных катушек.

Подсчет величины индуктивности цепи, составленной из двух соединенных последовательно катушек индуктивности L1 и L2 при наличии между ними индуктивной связи, производится по формуле:

В первом случае ставится знак + (плюс), а во втором случае знак — (минус).

Величина М, называемая коэффициентом взаимной индукции, представляет собой добавочную индуктивность, обусловленную частью магнитного потока, общей для обеих катушек.

На явлении взаимоиндукции основано устройство вариометров. Вариометр состоит из двух катушек, общая индуктивность которых может, по желанию, плавно изменяться в некоторых пределах. В радиотехнике вариометры применяются для настройки колебательных контуров приемников и передатчиков.

Формулы для нахождения потока магнитной индукции и ЭДС самоиндукции

Формула для нахождения магнитной индукции:

где – магнитная индукция; – магнитная проницаемость вакуума; I – сила тока; r – радиус катушки.

Поток магнитной индукции через площадку равен:

где S – площадь поверхности, которая пронизывается магнитным потоком.

Таким образом, поток магнитной индукции пропорционален величине тока в проводнике.

Для катушки, в которой N – число витков, а l – длина, индукция магнитного поля определяется следующим соотношением:

Магнитный поток, созданный катушкой с числом витков N, равен:

Подставив в данное выражение формулу индукции магнитного поля, получаем:

Отношение числа витков к длине катушки обозначим числом n:

Получаем окончательное выражение для магнитного потока:

Из полученного соотношения видно, что значение потока зависит от величины тока и от геометрии катушки (радиус, длина, число витков). Величина, равная , называется индуктивностью:

Единицей измерения индуктивности является генри:

– Генри

Следовательно, поток магнитной индукции, вызванный током в катушке, равен:

ЭДС самоиндукции равна произведению скорости изменения тока на индуктивность, взятому со знаком «-»:

Магнитный поток

перпендикулярное расположение проводника/силовых линий;
ускорение перемещений.

На картинке выше показано, как определять направление тока в проводнике с помощью простого правила.

Наблюдение обратной ЭДС на экране осциллографа

Для наблюдения обратной ЭДС
достаточно собрать схему из нескольких элементов – источника питания,
генератора прямоугольных импульсов, быстрого ключа и собственно самой катушки
индуктивности.

Прежде чем начать разговор об
обратной ЭДС, скажу несколько слов об ЭДС самоиндукции.

Единственный случай, когда мы
можем наблюдать непосредственно ЭДС самоиндукции в катушке индуктивности, это наблюдая
за процессами на экране осциллографа, происходящими в последовательном
колебательном контуре. Этот опыт был показан в ролике «ЭДС самоиндукции» на
моём канале и двух дополнениях к нему. В остальных случаях о существовании ЭДС
самоиндукции мы можем судить только косвенно.

Своим появлением ЭДС самоиндукции
обязана свойствам внешней среды, оказывающей сопротивление изменению тока в
катушке и с которой она находится в непосредственной близости. Суть её
заключается в том, что в момент подключения питания к последовательному
колебательному контуру, на концах катушки возникает напряжение, равное по
величине напряжению источника питания, но обратное ему по знаку. Причём
напряжение ЭДС самоиндукции возникает ещё до того, как в катушке появится ток.
Это обратное напряжение на катушке и есть та самая ЭДС самоиндукции, о которой все
говорят и пишут в учебниках. Это она препятствует нарастанию тока в катушке
индуктивности. И до тех пор, пока будет длиться равенство напряжения ЭДС
самоиндукции и напряжения источника питания, электрического тока в цепи не
будет, что отображено на осциллограмме тока в цепи.

Но в приведённой выше схеме опыта
конденсатора нет, поэтому мы не сможем непосредственно наблюдать ЭДС
самоиндукции. Но, установив, например, шунт в цепи питания катушки и, подключив
к нему щуп осциллографа, мы можем, ориентируясь на изменение падения напряжения
на шунте, увидеть, что ток в катушке индуктивности начинает изменяться не
сразу, а постепенно. Вот это и есть косвенный признак возникновения ЭДС
самоиндукции. Рядом со схемой опыта приведена другая осциллограмма, на которой
показано изменение непосредственно уже не тока, а напряжения на стоке полевого
транзистора. Вот за этим сигналом мы и будем наблюдать с помощью осциллографа в
нашем опыте.

И так, обнаружить присутствие ЭДС
самоиндукции можно только косвенно – по типу изменения во времени тока или напряжения
в катушке индуктивности, либо наблюдая за изменениями во внешней среде. Сейчас
нас будет интересовать первое.

Чтобы в исследовании получить
максимально эффективную картину изменений, лучше всего, если, передний и задний
фронты импульсов, поступающих с генератора сигналов, будут максимально крутыми.
В этом случае изменения во внешней среде, производимые током в катушке
индуктивности, будут наибольшими.

Чтобы показать, как выглядят одновременно
задающий импульс, изменение тока в катушке и изменение напряжения на приведённой
выше осциллограмме, мне пришлось преобразовать реальную осциллограмму, разрезав
и растянув её по горизонтали. Расположим все три иллюстрации одну под другой, синхронизовав
их во времени:

1) прямоугольный импульс;

2) иллюстрацию изменения тока из
учебника;

3) реальную (растянутую) осциллограмму
изменения напряжения на концах катушки.

Как видно, изменения тока и
напряжения отличаются тем, что первые однополярные, а вторые – тем, что всегда
разнополярные, так как при переходе тока через экстремум, напряжение на концах
катушки меняется на обратное.

Кто открыл явление электромагнитной индукции?

Электромагнитная индукция, на принципе работы которой основаны многие современные приборы, была открыта в начале 30-х годов XIX века. Открытие явления электромагнитной индукции принято приписывать Майклу Фарадею (дата открытия — 29 августа 1831 года). Ученый основывался на результатах опытов датского физика и химика Ханса Эрстеда, который обнаружил, что проводник, по которому течет электрический ток, создает магнитное поле вокруг себя, то есть начинает проявлять магнитные свойства.

Фарадей, в свою очередь, открыл противоположное обнаруженному Эрстедом явление. Он заметил, что изменяющееся магнитное поле, которое можно создать, меняя параметры электрического тока в проводнике, приводит к возникновению разности потенциалов на концах какого-либо проводника тока. Если эти концы соединить, например, через электрическую лампу, то по такой цепи потечет электрический ток.

В итоге Фарадей открыл физический процесс, в результате которого в проводнике появляется электрический ток из-за изменения магнитного поля, в чем и заключается явление электромагнитной индукции

При этом для образования индуцированного тока не важно, что движется: магнитное поле или сам проводник. Это можно легко показать, если провести соответствующий опыт по явлению электромагнитной индукции. Так, расположив магнит внутри металлической спирали, начинаем перемещать его

Если соединить концы спирали через какой-либо индикатор электрического тока в цепь, то можно увидеть появление тока. Теперь следует оставить магнит в покое и перемещать спираль вверх и вниз относительно магнита. Индикатор также покажет существование тока в цепи

Так, расположив магнит внутри металлической спирали, начинаем перемещать его. Если соединить концы спирали через какой-либо индикатор электрического тока в цепь, то можно увидеть появление тока. Теперь следует оставить магнит в покое и перемещать спираль вверх и вниз относительно магнита. Индикатор также покажет существование тока в цепи.

Колебательный контур

Емкость и индуктивный элемент, соединенные в цепь, образуют колебательный контур с резко выраженными частотными свойствами и будут являться резонансной системой. В качестве системы используется конденсатор, изменяя емкость которого, можно производить коррекцию частотных свойств.

Последовательный и параллельный колебательные контуры

Если измерить резонансную частоту, используя известный конденсатор, то можно определить индуктивность катушки.

Индуктивность – важнейший элемент в разных областях электротехники. Для правильного применения нужно знать все параметры используемых элементов.

Устройство, которое позволяет определить параметры катушек индуктивности, в том числе добротность, может называться L-метр или Q-метр.

Q-метр для измерения добротности

Источник: ledsshop.ru