Selbstinduktion und gegenseitige Induktion

EMF der Selbstinduktion

Ein variabler Strom erzeugt immer eine Variable Magnetfeld, was wiederum immer verursacht EMF... Bei jeder Stromänderung in der Spule (oder allgemein im Draht) induziert sie selbst eine EMF der Selbstinduktion.

Wenn eine EMK in einer Spule durch eine Änderung ihres eigenen magnetischen Flusses induziert wird, hängt die Größe dieser EMK von der Änderungsrate des Stroms ab. Je größer die Änderungsgeschwindigkeit des Stroms ist, desto größer ist die EMK der Selbstinduktion.

Die Größe der EMK der Selbstinduktion hängt auch von der Anzahl der Windungen der Spule, der Dichte ihrer Wicklung und der Größe der Spule ab. Je größer der Durchmesser der Spule, die Anzahl ihrer Windungen und die Wicklungsdichte, desto größer ist die EMF der Selbstinduktion. Diese Abhängigkeit der EMK der Selbstinduktion von der Änderungsgeschwindigkeit des Stroms in der Spule, der Anzahl ihrer Windungen und Abmessungen ist in der Elektrotechnik von großer Bedeutung.

Die Richtung der EMK der Selbstinduktion wird durch das Lenzsche Gesetz bestimmt. Die EMF der Selbstinduktion hat immer eine Richtung, in der sie eine Änderung des Stroms, der sie verursacht hat, verhindert.

Mit anderen Worten, die Reduzierung des Stroms in der Spule führt zum Auftreten einer EMF der Selbstinduktion, die in Richtung des Stroms gerichtet ist, d. h. seine Reduzierung verhindert. Wenn umgekehrt der Strom in der Spule zunimmt, entsteht eine EMF der Selbstinduktion, die gegen den Strom gerichtet ist, d. h. seinen Anstieg verhindert.

Es sollte nicht vergessen werden, dass, wenn sich der Strom in der Spule nicht ändert, keine EMF der Selbstinduktion auftritt. Das Phänomen der Selbstinduktion ist in einem Stromkreis, der eine Spule mit Eisenkern enthält, besonders ausgeprägt, da Eisen den magnetischen Fluss der Spule und dementsprechend die Größe der EMF der Selbstinduktion bei ihrer Änderung erheblich erhöht.

Induktivität

Wir wissen also, dass die Größe der Selbstinduktions-EMK in der Spule neben der Änderungsrate des Stroms in ihr auch von der Größe der Spule und der Anzahl ihrer Windungen abhängt.

Daher sind Spulen unterschiedlicher Bauart bei gleicher Stromänderungsrate in der Lage, EMK unterschiedlicher Stärke selbst zu induzieren.

Um Spulen anhand ihrer Fähigkeit, in sich selbst EMF der Selbstinduktion zu induzieren, voneinander zu unterscheiden, wurde das Konzept der induktiven Spulen oder des Selbstinduktionskoeffizienten eingeführt.

Die Induktivität der Spule ist eine Größe, die die Eigenschaft der Spule charakterisiert, selbst die EMK der Selbstinduktion zu induzieren.

Die Induktivität einer bestimmten Spule ist ein konstanter Wert, unabhängig sowohl von der Stärke des durch sie fließenden Stroms als auch von der Geschwindigkeit seiner Änderung.

Henry - das ist die Induktivität einer solchen Spule (oder eines solchen Drahtes), bei der, wenn sich die Stromstärke in 1 Sekunde um 1 Ampere ändert, eine EMF der Selbstinduktion von 1 Volt entsteht.

In der Praxis benötigt man manchmal eine Spule (oder Spule), die keine Induktivität aufweist. In diesem Fall wird der Draht auf eine Spule gewickelt, nachdem er zuvor zweimal gefaltet wurde. Diese Wickelmethode wird bifilar genannt.

EMF der gegenseitigen Induktion

Wir wissen, dass die EMK der Induktion in einer Spule nicht durch die Bewegung des Elektromagneten darin verursacht werden kann, sondern nur durch die Änderung des Stroms in seiner Spule. Aber was, um eine EMF der Induktion in einer Spule aufgrund einer Stromänderung in einer anderen zu verursachen, ist es absolut nicht notwendig, eine davon in die andere zu stecken, sondern Sie können sie nebeneinander anordnen

Und wenn sich in diesem Fall der Strom in einer Spule ändert, durchdringt (kreuzt) der resultierende magnetische Wechselfluss die Windungen der anderen Spule und verursacht darin EMF.

Durch die gegenseitige Induktion ist es möglich, verschiedene Stromkreise mithilfe eines Magnetfelds zu verbinden. Diese Verbindung wird allgemein als induktive Kopplung bezeichnet.

Die Größe der Gegeninduktions-EMK hängt hauptsächlich von der Geschwindigkeit ab, mit der sich der Strom in der ersten Spule ändert. Je schneller sich der Strom darin ändert, desto größer ist die EMK der gegenseitigen Induktion.

Darüber hinaus hängt die Größe der gegenseitigen Induktions-EMK von der Größe der Induktivität der beiden Spulen und ihrer relativen Position sowie von der magnetischen Permeabilität der Umgebung ab.

Daher sind Spulen, die sich in ihrer Induktivität und gegenseitigen Anordnung und in unterschiedlichen Umgebungen unterscheiden, in der Lage, gegenseitig gegenseitige Induktions-EMFs unterschiedlicher Größe zu induzieren.

Um zwischen verschiedenen Spulenpaaren anhand ihrer Fähigkeit, sich gegenseitig eine EMF zu induzieren, unterscheiden zu können, wird das Konzept der gegenseitigen Induktivität oder des gegenseitigen Induktionskoeffizienten verwendet.

Gegeninduktivität wird mit dem Buchstaben M bezeichnet. Die Einheit für ihre Messung ist, wie auch die Induktivität, Henry.

Ein Henry ist eine solche gegenseitige Induktivität zweier Spulen, dass eine Stromänderung in einer Spule von 1 Ampere für 1 Sekunde eine EMK der gegenseitigen Induktion von 1 Volt in der anderen Spule verursacht.

Die Größe der gegenseitigen Induktions-EMF wird durch die magnetische Permeabilität der Umgebung beeinflusst. Je größer die magnetische Permeabilität des Mediums ist, durch das der die Spulen verbindende magnetische Wechselfluss geschlossen wird, desto stärker ist die induktive Kopplung der Spulen und desto größer ist der EMK-Wert der gegenseitigen Induktion.

Die Arbeit basiert auf dem Phänomen der gegenseitigen Induktion in einem so wichtigen elektrischen Gerät wie einem Transformator.

Das Funktionsprinzip des Transformators

Das Funktionsprinzip des Transformators basiert auf das Phänomen der elektromagnetischen Induktion und ist wie folgt. Auf den Eisenkern sind zwei Spulen gewickelt, von denen eine an eine Wechselstromquelle und die andere an eine Stromsenke (Widerstand) angeschlossen ist.

Eine an eine Wechselstromquelle angeschlossene Spule erzeugt im Kern einen magnetischen Wechselfluss, der in der anderen Spule eine EMF induziert.

Die an die Wechselstromquelle angeschlossene Spule wird als Primärspule und die Spule, an die der Verbraucher angeschlossen ist, als Sekundärspule bezeichnet. Da aber der magnetische Wechselfluss gleichzeitig beide Spulen durchdringt, wird in jeder von ihnen eine wechselnde EMK induziert.

Die Größe der EMF jeder Windung hängt wie die EMF der gesamten Spule von der Größe des die Spule durchdringenden Magnetflusses und der Geschwindigkeit seiner Änderung ab.Die Änderungsrate des magnetischen Flusses hängt nur von der Frequenz des Gleichstroms bei gegebenem Strom ab. Auch die Größe des magnetischen Flusses ist bei diesem Transformator konstant. Daher hängt im betrachteten Transformator die EMK in jeder Wicklung nur von der Anzahl der Windungen darin ab.

Das Verhältnis der Primär- zur Sekundärspannung ist gleich dem Verhältnis der Windungszahlen der Primär- und Sekundärwicklung. Diese Beziehung heißt Transformationsfaktor (K).

Wenn die Netzspannung an eine der Wicklungen des Transformators angelegt wird, wird der anderen Wicklung die Spannung entzogen, die um ein Vielfaches größer oder kleiner als die Netzspannung ist, je mehr Windungen die Sekundärwicklung hat weniger.

Wenn der Sekundärwicklung eine Spannung entnommen wird, die größer ist als die der Primärwicklung zugeführte Spannung, wird ein solcher Transformator als Aufwärtstransformator bezeichnet. Im Gegenteil, wenn von der Sekundärwicklung eine Spannung abgenommen wird, die geringer ist als die der Primärwicklung, wird ein solcher Transformator als Abwärtstransformator bezeichnet. Jeder Transformator kann als Aufwärts- oder Abwärtstransformator verwendet werden.

Das Übersetzungsverhältnis wird im Pass des Transformators üblicherweise als Verhältnis der höchsten zur niedrigsten Spannung angegeben, ist also immer größer als eins.