Önindukció és kölcsönös indukció

Az önindukció EMF

A változó áram mindig változót hoz létre mágneses mező, ami viszont mindig okozza EMF... A tekercsben (vagy általában a vezetékben) minden áramváltozással maga is önindukciós EMF-et indukál.

Amikor egy tekercsben lévő emf-et saját mágneses fluxusának változása indukál, akkor ennek az emf-nek a nagysága az áram változási sebességétől függ. Minél nagyobb az áram változási sebessége, annál nagyobb az önindukció EMF-je.

Az önindukció emf nagysága a tekercs menetszámától, tekercselésük sűrűségétől és a tekercs méretétől is függ. Minél nagyobb a tekercs átmérője, fordulatainak száma és a tekercs sűrűsége, annál nagyobb az önindukció EMF. Az önindukció EMF-jének ez a függősége a tekercsben lévő áram változási sebességétől, a fordulatok számától és a méretektől nagy jelentőséggel bír az elektrotechnikában.

Az önindukció emf irányát a Lenz-törvény határozza meg. Az önindukció EMF-jének mindig van olyan iránya, amelyben megakadályozza az azt okozó áram változását.

Más szóval, a tekercsben lévő áram csökkenése az áram irányába irányított önindukciós EMF megjelenéséhez vezet, azaz megakadályozza annak csökkenését. Ezzel szemben, ahogy az áram növekszik a tekercsben, megjelenik egy önindukciós EMF, amely az áram ellen irányul, vagyis megakadályozza annak növekedését.

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy ha a tekercsben lévő áram nem változik, akkor nem történik önindukciós EMF. Az önindukció jelensége különösen hangsúlyos a vasmagos tekercset tartalmazó áramkörben, mivel a vas jelentősen megnöveli a tekercs mágneses fluxusát, és ennek megfelelően az önindukció EMF-jének nagyságát, amikor megváltozik.

Induktivitás

Tehát tudjuk, hogy a tekercsben lévő önindukciós EMF nagysága a benne lévő áram változási sebességén túl a tekercs méretétől és fordulatszámától is függ.

Ezért a különböző kialakítású tekercsek azonos áramváltozási sebesség mellett képesek különböző nagyságú önindukciós emf önindukálására.

Annak érdekében, hogy a tekercseket megkülönböztessék egymástól az önindukciós EMF-t önmagukban indukáló képességük alapján, bevezették az induktív tekercsek vagy az önindukciós együttható fogalmát.

A tekercs induktivitása egy olyan mennyiség, amely a tekercs azon tulajdonságát jellemzi, hogy önmagában indukálja az önindukció EMF-jét.

Egy adott tekercs induktivitása állandó érték, független mind a rajta áthaladó áram erősségétől, sem a változás sebességétől.

Henry - ez egy ilyen tekercs (vagy huzal) induktivitása, amelyben, amikor az áramerősség 1 amperrel 1 másodperc alatt megváltozik, 1 voltos önindukciós EMF keletkezik.

A gyakorlatban néha szükség van egy tekercsre (vagy tekercsre), amelynek nincs induktivitása. Ebben az esetben a huzalt egy tekercsre kell feltekerni, miután előzőleg kétszer hajtogatta. Ezt a tekercselési módszert bifilárisnak nevezik.

Kölcsönös indukció EMF

Tudjuk, hogy a tekercsben az indukció EMF-jét nem a benne lévő elektromágnes mozgatása okozhatja, hanem csak a tekercsben lévő áram megváltoztatása. De mi az, hogy az egyik tekercsben az indukció EMF-jét okozza a másikban az áram változása miatt, egyáltalán nem szükséges az egyiket a másikba helyezni, de elhelyezheti őket egymás mellett

És ebben az esetben, amikor az egyik tekercs áramerőssége megváltozik, a keletkező váltakozó mágneses fluxus áthatol (keresztezi) a másik tekercs fordulatait, és EMF-et okoz benne.

A kölcsönös indukció lehetővé teszi különböző elektromos áramkörök összekapcsolását mágneses tér segítségével. Ezt a kapcsolatot általában induktív csatolásnak nevezik.

A kölcsönös indukciós emf nagysága elsősorban attól függ, hogy az első tekercsben milyen sebességgel változik az áram…. Minél gyorsabban változik benne az áram, annál nagyobb a kölcsönös indukció EMF.

Ezenkívül a kölcsönös indukciós EMF nagysága függ a két tekercs induktivitásának nagyságától és egymáshoz viszonyított helyzetétől, valamint a környezet mágneses permeabilitásától.

Ezért a tekercsek, amelyek induktivitásukban és kölcsönös elrendezésükben és különböző környezetekben eltérőek, képesek egymásban, különböző nagyságrendű kölcsönös indukciós EMF-eket indukálni.

Különbséget kell tenni a különböző tekercspárok között az EMF kölcsönös kiváltására való képességük alapján, a kölcsönös induktivitás vagy kölcsönös indukciós együttható fogalma.

A kölcsönös induktivitást M betű jelöli. Mértékegysége az induktivitáshoz hasonlóan a henry.

A Henry két tekercs olyan kölcsönös induktivitása, hogy az egyik tekercsben 1 amperes áramváltozás 1 másodpercig a másik tekercsben 1 voltos kölcsönös indukció emf-t okoz.

A kölcsönös indukciós EMF nagyságát a környezet mágneses permeabilitása befolyásolja. Minél nagyobb a mágneses permeabilitása annak a közegnek, amelyen keresztül a tekercseket összekötő váltakozó mágneses fluxus zárva van, annál erősebb a tekercsek induktív csatolása, és annál nagyobb a kölcsönös indukció EMF értéke.

A munka a kölcsönös indukció jelenségén alapul egy olyan fontos elektromos eszközben, mint a transzformátor.

A transzformátor működési elve

A transzformátor működési elve azon alapul az elektromágneses indukció jelensége és a következő. A vasmagra két tekercs van feltekerve, amelyek közül az egyik váltakozó áramforráshoz, a másik pedig egy áramnyelőhöz (ellenálláshoz) van kötve.

A váltakozó áramú forráshoz csatlakoztatott tekercs váltakozó mágneses fluxust hoz létre a magban, ami EMF-et indukál a másik tekercsben.

A váltakozó áramú forráshoz csatlakoztatott tekercset elsődlegesnek, azt a tekercset, amelyre a fogyasztó csatlakozik, szekundernek nevezzük. De mivel a váltakozó mágneses fluxus egyszerre hatol át mindkét tekercsen, mindegyikben váltakozó EMF indukálódik.

Az egyes körök EMF-jének nagysága, akárcsak a teljes tekercs EMF-je, a tekercsen áthatoló mágneses fluxus nagyságától és változásának sebességétől függ.A mágneses fluxus változásának sebessége csak az egyenáramú váltakozó áram frekvenciájától függ egy adott áramhoz. A mágneses fluxus nagysága ennél a transzformátornál is állandó. Ezért a vizsgált transzformátorban az egyes tekercsekben az EMF csak a benne lévő fordulatok számától függ.

A primer és a szekunder feszültség aránya megegyezik az elsődleges és a szekunder tekercsek fordulatszámának arányával. Ezt a kapcsolatot úgy hívják transzformációs tényező (K).

Ha a hálózati feszültséget a transzformátor egyik tekercsére kapcsoljuk, akkor a másik tekercsről a feszültség megszűnik, amely annyiszor nagyobb vagy kisebb a hálózati feszültségnél, ahányszor a szekunder tekercs menetszáma több ill. Kevésbé.

Ha a szekunder tekercsből olyan feszültséget távolítanak el, amely nagyobb, mint a primer tekercsre táplált, akkor az ilyen transzformátort emelésnek nevezik. Ellenkezőleg, ha a szekunder tekercsből feszültséget távolítanak el, kisebb, mint a primer tekercset, akkor az ilyen transzformátort leléptetőnek nevezik. Mindegyik transzformátor fel- vagy leléptetőként használható.

Az átalakítási arányt a transzformátor útlevelében általában a legmagasabb feszültség és a legalacsonyabb feszültség arányaként tüntetik fel, vagyis mindig nagyobb, mint egy.