Αμοιβαία επαγωγή

επαγωγή

Η επαγωγή είναι η ιδιότητα του αγωγού (συνήθως σε μορφή πηνίου) που μετράται μέσω emf (ηλεκτροκινητικής δύναμης) ή της τάσης που παράγεται σε αυτόν σε σύγκριση με την αναλογική μεταβολή του ρεύματος που δημιουργεί την τάση. Ένα σταθερό ρεύμα, εναλλασσόμενο ρεύμα ή κυμαινόμενο συνεχές ρεύμα παράγει ένα μεταβλητό μαγνητικό πεδίο, το οποίο προκαλεί ηλεκτροκινητική δύναμη σε οποιονδήποτε αγωγό που υπάρχει στο πεδίο.

Η επαγόμενη ηλεκτροκινητική δύναμη είναι ανάλογη με τον ρυθμό μεταβολής του ηλεκτρικού ρεύματος. Ο συντελεστής αυτεπαγωγής ορίζεται ως το μέγεθος του ρυθμού μεταβολής του ρεύματος που προκαλεί την επαγωγή διαιρούμενο με την ποσότητα της ηλεκτροκινητικής δύναμης που δημιουργείται σε έναν αγωγό.

Η αμοιβαία επαγωγή συμβαίνει όταν η ηλεκτροκινητική δύναμη προκαλείται σε έναν αγωγό που δεν είναι ίδιος με αυτόν στον οποίο αλλάζει το ρεύμα.

Τι είναι η αμοιβαία επαγωγή;

Η κύρια έννοια λειτουργίας των γεννητριών, των κινητήρων και των μετασχηματιστών είναι η αμοιβαία επαγωγή. Η ίδια αρχή ισχύει για κάθε ηλεκτρική συσκευή που περιέχει εξαρτήματα που αλληλεπιδρούν με άλλο μαγνητικό πεδίο.

Η αμοιβαία επαγωγή, στην οποία το ρεύμα που ρέει σε ένα πηνίο δημιουργεί μια τάση σε ένα δευτερεύον πηνίο, είναι συνήθως υπεύθυνη για την αλληλεπίδραση. Όταν δύο πηνία καλωδίων φέρονται αρκετά κοντά ώστε το μαγνητικό πεδίο από το ένα να συγκρούεται με το μαγνητικό πεδίο από το άλλο, σχηματίζεται τάση στο δεύτερο πηνίο.

Όταν εφαρμόζεται τάση σε ένα πηνίο, προκαλεί τάση σε ένα άλλο. Αυτό είναι γνωστό ως αμοιβαία επαγωγή. Η μονάδα μέτρησης της αμοιβαίας επαγωγής είναι η Henry και το σύμβολο της είναι H.

Κατανόηση της αμοιβαίας επαγωγής

• Πάρτε δύο πηνία, P και S (Διακριτές σπείρες) και τοποθετήστε τα δίπλα-δίπλα.
• Το ένα πηνίο συνδέεται με διακόπτη, ενώ το άλλο σε γαλβανόμετρο.
• Όταν δημιουργείται ένα μεταβλητό ρεύμα στο πηνίο P, ένα ρεύμα προκαλείται αυτόματα στο πηνίο S.
• Το πρωτεύον πηνίο είναι το πηνίο P και το δευτερεύον πηνίο είναι το πηνίο S, στο οποίο βλέπουμε την εκτροπή.
• Το πηνίο P δημιουργεί γραμμές μεταβλητού μαγνητικού πεδίου που διατρέχουν και τα δύο πηνία καθώς το ρεύμα του ποικίλλει.
• Αυτό υποδηλώνει ότι το ρεύμα είναι αυξημένο, γεγονός που προκαλεί την επέκταση των γραμμών του μαγνητικού πεδίου, αυξάνοντας τη ροή στο δευτερεύον πηνίο.
• Όταν η ροή αυξάνεται, το πηνίο δημιουργεί ένα επαγόμενο EMF, το οποίο προκαλεί τη ροή ενός επαγόμενου ρεύματος. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται μια παραμόρφωση στο γαλβανόμετρο.
• Κουρλώνουμε τα δάχτυλα του δεξιού μας χεριού γύρω από το σύρμα για να προσδιορίσουμε την κατεύθυνση των γραμμών του μαγνητικού πεδίου, η κατεύθυνση προς την οποία δείχνει ο αντίχειρας είναι η κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου.
• Οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου φαίνεται να είναι παράλληλες με την τρέχουσα κατεύθυνση.
• Όταν η ροή στο δευτερεύον πηνίο αλλάζει ως αποτέλεσμα του μεταβαλλόμενου ρεύματος, δημιουργείται ένα επαγόμενο emf και ένα επαγόμενο ρεύμα.

Τύπος αμοιβαίας επαγωγής

Ο τύπος δύο πηνίων δίνεται ως

M =μ0N1N2A/l

Όπου μ0=διαπερατότητα ελεύθερου χώρου =

N1=στροφές πηνίου 1

N2=στροφές πηνίου 2

A=εμβαδόν διατομής σε m2

L =μήκος του πηνίου σε μέτρα.

Η μονάδα αμοιβαίας επαγωγής είναι kg. m2.s-2.A-2

Η ποσότητα της αυτεπαγωγής παράγει την τάση ενός βολτ λόγω του ρυθμού μεταβολής του ρεύματος 1 Ampere/δευτερόλεπτο.

EMF αμοιβαίας επαγωγής

Η ηλεκτροκινητική δύναμη που προκαλείται σε ένα πηνίο από μια αλλαγή ροής που παράγεται από ένα άλλο πηνίο συνδεδεμένο σε αυτό είναι γνωστή ως αμοιβαία επαγόμενο EMF. Ας δούμε ένα παράδειγμα για να κατανοήσουμε καλύτερα τις έννοιες του αμοιβαίως επαγόμενου emf.

Εξετάστε δύο πηνία, Α και Β.

Το πηνίο Β έχει στροφές N2 και τοποθετείται δίπλα στο πηνίο Α, το οποίο έχει στροφές N1.

Όταν ο διακόπτης (S) στο κύκλωμα είναι κλειστός, το ρεύμα I1 ρέει μέσω του πηνίου Α, παράγοντας τη ροή φ1. Η πλειονότητα της ροής υποδεικνύει συνδέσμους φ12 με το άλλο πηνίο B.

Όταν το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο Α αλλάζει αλλάζοντας την τιμή της μεταβλητής αντίστασης R, αλλάζει η ροή που συνδέεται με το άλλο πηνίο Β και έτσι το emf προκαλείται στο πηνίο.

Αυτό το επαγόμενο emf ονομάζεται emf αμοιβαίας επαγωγής.

Η κατεύθυνση του επαγόμενου emf είναι τέτοια που αντιτίθεται στην αιτία, δηλαδή στην αλλαγή του ρεύματος στο πρώτο πηνίο.

Αυτό το αποτέλεσμα της αντίθεσης που προκαλείται από τον λόγο παραγωγής του είναι ο νόμος του Lenz.

Ένα γαλβανόμετρο (G) είναι συνδεδεμένο στο πηνίο B για τη μέτρηση του επαγόμενου emf.

Συμπέρασμα

Η ιδιότητα ενός πηνίου που αντιστέκεται στην αλλαγή ρεύματος στο παρακείμενο πηνίο ονομάζεται αμοιβαία επαγωγή. Όταν το ρεύμα σε ένα γειτονικό πηνίο αλλάζει, η ροή στο πηνίο αλλάζει, προκαλώντας μια μεταβαλλόμενη ροή που ονομάζεται αμοιβαία επαγόμενη emf.