Samoindukcia a vzájomná indukcia

EMF samoindukcie

Premenlivý prúd vždy vytvára premennú magnetické pole, čo zase vždy spôsobí EMF... Pri každej zmene prúdu v cievke (alebo vo všeobecnosti v drôte) sama indukuje EMF samoindukcie.

Keď je emf v cievke indukovaný zmenou vlastného magnetického toku, veľkosť tohto emf závisí od rýchlosti zmeny prúdu. Čím väčšia je rýchlosť zmeny prúdu, tým väčšia je EMF samoindukcie.

Veľkosť emf samoindukcie závisí aj od počtu závitov cievky, hustoty ich vinutia a veľkosti cievky. Čím väčší je priemer cievky, počet jej závitov a hustota vinutia, tým väčšia je EMF samoindukcie. Táto závislosť EMF samoindukcie od rýchlosti zmeny prúdu v cievke, počtu jej závitov a rozmerov má veľký význam v elektrotechnike.

Smer emf samoindukcie je určený Lenzovým zákonom. EMF samoindukcie má vždy smer, v ktorom zabraňuje zmene prúdu, ktorý ho spôsobil.

Inými slovami, zníženie prúdu v cievke vedie k vzniku EMF samoindukcie nasmerovanej v smere prúdu, t.j. bráni jeho zníženiu. Naopak, keď sa prúd v cievke zvyšuje, objaví sa EMF samoindukcie, nasmerovaná proti prúdu, to znamená, že bráni jeho zvýšeniu.

Nemalo by sa zabúdať, že ak sa prúd v cievke nezmení, nedochádza k žiadnemu EMF samoindukcie. Fenomén samoindukcie je obzvlášť výrazný v obvode obsahujúcom cievku so železným jadrom, pretože železo výrazne zvyšuje magnetický tok cievky, a teda aj veľkosť EMF samoindukcie, keď sa mení.

Indukčnosť

Vieme teda, že veľkosť samoindukčného EMF v cievke, okrem rýchlosti zmeny prúdu v nej, závisí aj od veľkosti cievky a počtu jej závitov.

Preto sú cievky rôznej konštrukcie pri rovnakej rýchlosti zmeny prúdu schopné samoindukovať emf samoindukcie rôznej veľkosti.

Aby bolo možné odlíšiť cievky od seba ich schopnosťou indukovať EMF samoindukcie, bol zavedený koncept indukčných cievok alebo koeficientu samoindukcie.

Indukčnosť cievky je veličina, ktorá charakterizuje vlastnosť cievky vyvolať samoindukciu EMF samoindukcie.

Indukčnosť danej cievky je konštantná hodnota nezávislá na sile prúdu, ktorý ňou prechádza, a na rýchlosti jeho zmeny.

Henry - toto je indukčnosť takej cievky (alebo drôtu), v ktorej, keď sa sila prúdu zmení o 1 ampér za 1 sekundu, vzniká EMF samoindukcie 1 volt.

V praxi niekedy potrebujete cievku (alebo cievku), ktorá nemá indukčnosť. V tomto prípade je drôt navinutý na cievke, pričom sa predtým dvakrát zložil. Tento spôsob navíjania sa nazýva bifilárny.

EMF vzájomnej indukcie

Vieme, že EMF indukcie v cievke môže byť spôsobené nie pohybom elektromagnetu v nej, ale iba zmenou prúdu v jej cievke. Ale čo, aby sa vyvolalo EMF indukcie v jednej cievke v dôsledku zmeny prúdu v inej, nie je absolútne potrebné dať jednu z nich do druhej, ale môžete ich usporiadať vedľa seba

A v tomto prípade, keď sa prúd v jednej cievke zmení, výsledný striedavý magnetický tok prenikne (prekročí) závity druhej cievky a spôsobí v nej EMF.

Vzájomná indukcia umožňuje prepojiť rôzne elektrické obvody pomocou magnetického poľa. Toto spojenie sa bežne nazýva indukčná väzba.

Veľkosť vzájomného indukčného emf závisí predovšetkým od rýchlosti, ktorou sa mení prúd v prvej cievke…. Čím rýchlejšie sa v ňom mení prúd, tým väčšia je EMF vzájomnej indukcie.

Okrem toho veľkosť vzájomnej indukcie EMF závisí od veľkosti indukčnosti dvoch cievok a ich vzájomnej polohy, ako aj od magnetickej permeability prostredia.

Cievky, ktoré sa líšia svojou indukčnosťou a vzájomným usporiadaním a v rôznych prostrediach, sú preto schopné navzájom indukovať EMP rôznej veľkosti.

Byť schopný rozlíšiť medzi rôznymi pármi cievok ich schopnosťou vzájomne indukovať EMF, koncept vzájomnej indukčnosti alebo koeficientu vzájomnej indukcie.

Vzájomná indukčnosť sa označuje písmenom M. Jednotkou na jej meranie je podobne ako indukčnosť henry.

henry je taká vzájomná indukčnosť dvoch cievok, že zmena prúdu v jednej cievke o 1 ampér na 1 sekundu spôsobí emf vzájomnej indukcie rovnajúcej sa 1 voltu v druhej cievke.

Veľkosť vzájomnej indukcie EMF je ovplyvnená magnetickou permeabilitou prostredia. Čím väčšia je magnetická permeabilita média, cez ktoré je uzavretý striedavý magnetický tok spájajúci cievky, tým silnejšia je indukčná väzba cievok a tým väčšia je hodnota EMF vzájomnej indukcie.

Práca je založená na fenoméne vzájomnej indukcie v tak dôležitom elektrickom zariadení, akým je transformátor.

Princíp činnosti transformátora

Princíp činnosti transformátora je založený na fenomén elektromagnetickej indukcie a je nasledovný. Na železnom jadre sú navinuté dve cievky, jedna z nich je pripojená k zdroju striedavého prúdu a druhá k prúdovému odberu (odpor).

Cievka pripojená k zdroju striedavého prúdu vytvára v jadre striedavý magnetický tok, ktorý indukuje EMF v druhej cievke.

Cievka pripojená k zdroju striedavého prúdu sa nazýva primárna a cievka, ku ktorej je pripojený spotrebič, sa nazýva sekundárna. Ale keďže striedavý magnetický tok súčasne preniká oboma cievkami, v každej z nich sa indukuje striedavé EMF.

Veľkosť EMF každého závitu, podobne ako EMF celej cievky, závisí od veľkosti magnetického toku prenikajúceho cievkou a rýchlosti jeho zmeny.Rýchlosť zmeny magnetického toku závisí len od frekvencie jednosmerného striedavého prúdu pre daný prúd. Veľkosť magnetického toku je pre tento transformátor tiež konštantná. Preto v uvažovanom transformátore závisí EMF v každom vinutí iba od počtu závitov v ňom.

Pomer primárneho a sekundárneho napätia sa rovná pomeru počtu závitov primárneho a sekundárneho vinutia. Tento vzťah sa nazýva transformačný faktor (K).

Ak sa na jedno z vinutí transformátora privedie sieťové napätie, z druhého vinutia sa odoberie napätie, ktoré je väčšie alebo menšie ako sieťové napätie toľkokrát, koľkokrát je počet závitov sekundárneho vinutia väčší, resp. menej.

Ak sa zo sekundárneho vinutia odstráni napätie, ktoré je väčšie ako napätie privádzané do primárneho vinutia, potom sa takýto transformátor nazýva step-up. Naopak, ak je zo sekundárneho vinutia odstránené napätie, menšie ako primárne, potom sa takýto transformátor nazýva step-down. Každý transformátor môže byť použitý ako zosilňovací alebo zostupný.

Transformačný pomer je zvyčajne uvedený v pase transformátora ako pomer najvyššieho napätia k najnižšiemu, to znamená, že je vždy väčší ako jedna.