Hvordan oppdage lukkede løkker

Hvis fysikk ble lært godt på skolen din, husker du sannsynligvis opplevelsen som tydelig forklarte fenomenet elektromagnetisk induksjon.

Utad så det ut slik: læreren kom til klasserommet, de fremmøtte hadde med seg noen apparater og la dem på bordet. Etter å ha forklart det teoretiske materialet, begynte en demonstrasjon av eksperimenter, som tydelig illustrerer historien.

Elektromagnetisk induksjon

For å demonstrere fenomenet elektromagnetisk induksjon som kreves spole veldig stor, kraftig direkte magnet, koblingsledninger og en enhet som kalles et galvanometer.

Utseendet til galvanometeret var en flat boks litt større enn et standard A4-ark, og bak frontveggen, som ble lukket av glass, ble det plassert en skala med null i midten. Bak det samme glasset kunne man se en tykk svart pil. Alt dette var ganske forskjellig fra de nyeste pultene.

Galvanometerledningene ble koblet til spolen ved hjelp av ledninger, hvoretter magneten bare beveget seg opp og ned inne i spolen for hånd. Galvanometernålen beveget seg fra side til side til takten av magneten, noe som indikerte at en strøm strømte gjennom spolen. Riktig nok, etter endt utdanning fortalte en venn av fysikklæreren at på bakveggen til galvanometeret var det et forsenket håndtak, som ble brukt til å manuelt bevege skytteren hvis eksperimentet mislyktes.

Nå virker slike eksperimenter enkle og nesten ikke verdige oppmerksomhet. Men elektromagnetisk induksjon brukes nå i mange elektriske maskiner og enheter. I 1831 ble Michael Faraday engasjert i studien.

På den tiden var det fremdeles ikke nok følsomme og nøyaktige instrumenter, så det tok mange år å gjette at magneten skulle bevege seg inne i spolen. Magneter med forskjellige former og styrker ble prøvd, spolingsdataene til spolene endret seg også, magneten ble påført spolen på forskjellige måter, men bare den vekslende magnetiske fluks oppnådd ved bevegelse av magneten førte til positive resultater.

Faradays studier har vist at elektromotorisk kraft som oppstår i en lukket krets (spole og galvanometer etter vår erfaring) avhenger av endringshastigheten til magnetfluxen, begrenset av spolens indre diameter. I dette tilfellet er det helt likegyldig for hvordan endringen i magnetfluxen skjer: enten på grunn av en endring i magnetfeltet, eller på grunn av spolens bevegelse i et konstant magnetfelt.

Selvinduksjon, EMF for selvinduksjon

Det mest interessante er at spolen er i sitt eget magnetfelt skapt av strømmen som strømmer gjennom den. Hvis strømmen i den aktuelle kretsen (spole og eksterne kretser) endres av en eller annen grunn, vil den magnetiske fluksen som forårsaker EMF også endre seg.

Denne EMF kalles selvinduserende EMF. En bemerkelsesverdig russisk forsker E.Kh. studerte dette fenomenet. Lenz. I 1833 oppdaget han loven om samhandling av magnetiske felt i en spole, noe som førte til selvinduksjon. Denne loven er nå kjent som loven til Lenz. (For ikke å forveksle med Joule-Lenz lov)!

Lenz's lov sier at retningen på induksjonsstrømmen som oppstår i en ledende lukket krets, er slik at den skaper et magnetfelt som motvirker endringen i magnetfluxen som forårsaket utseendet til induksjonsstrømmen.

I dette tilfellet er spolen i sin egen magnetiske fluks, som er direkte proporsjonal med strømstyrken: Ф = L * I.

I denne formelen er det en proporsjonalitetskoeffisient L, også kalt spolens induktans eller selvinduktansekoeffisient. I SI-systemet kalles induktansenheten henry (GN).Hvis spolen skaper sin egen magnetiske fluks på 1VB med en konstant strøm på 1A, så har en slik spole en induktans på 1H.

Som en ladet kondensator som har tilførsel av elektrisk energi, har spolen som strømmen strømmer gjennom tilførsel av magnetisk energi. På grunn av fenomenet med selvinduksjon, settes strømmen med en forsinkelse hvis spolen er koblet til en krets med en EMF-kilde.

På samme måte stopper den ikke umiddelbart når den kobles fra. I dette tilfellet virker selvinduksjonen EMF på spoleterminalene, hvis verdi er betydelig (tidoblet) høyere enn EMF for strømkilden. For eksempel brukes et lignende fenomen i tenningsspoler av biler, i horisontale skanninger av TV-er, så vel som i standardskjemaet for å slå på lysrør. Dette er alle nyttige manifestasjoner av EMF-selvinduksjon.

I noen tilfeller er selvinduksjons-EMF skadelig: hvis transistorbryteren er lastet med en spole av en reléspole eller en elektromagnet, installeres en beskyttelsesdiode parallelt med viklingen for å beskytte mot EMF for selvinduksjonen ved polariteten til den motsatte EMF på strømkilden. Denne inkluderingen er vist på figur 1.

Figur 1. Beskyttelse av transistorbryteren mot EMF-selvinduksjon.

Hvordan oppdage lukkede løkker

Ofte oppstår tvil, men er det kortslutning i transformatoren eller motorviklingene? For slike kontroller brukes forskjellige enheter, for eksempel RLC - broer eller hjemmelagde enheter - sonder. Det er imidlertid mulig å se etter kortslutning ved hjelp av en enkel neonlampe. En hvilken som helst lampe kan passe - også fra en feilaktig kinesisk produsert vannkoker.

For å ta en måling må en lampe uten begrensningsmotstand være koblet til den studerte viklingen. Svingningen skal ha størst induktans; Hvis det er en strømtransformator, kobler du lampen til nettet. Etter dette bør en strøm på flere milliamp føres gjennom viklingen. For dette formålet kan du bruke en strømkilde med en seriekoblet motstand, som vist i figur 2.

Du kan bruke batterier som strømkilde. Hvis det i øyeblikket åpnes forsyningskretsen, er det et glimt av en lampe, så spolen kan brukes, det er ingen kortsluttede svinger. (For å gjøre operasjonssekvensen mer oversiktlig, er bryteren vist i figur 2).

Slike målinger kan utføres ved hjelp av et pekeavometer som et batteri, for eksempel en TL-4 i motstandsmåling modus * 1 Ohm. I denne modusen gir den spesifiserte enheten en strøm på omtrent halvannen milliamp, noe som er ganske nok for målingene som er beskrevet. Digital multimeter kan ikke brukes til disse formålene - strømmen er ikke nok til å skape den nødvendige magnetfeltstyrken.

Lignende målinger kan også utføres nøyaktig, hvis neonlampen byttes ut med dine egne fingre: For å øke oppløsningen på "måleinstrumentet", skal fingrene være litt spalte. Med en arbeidsspole vil du føle et ganske sterkt elektrisk støt, selvfølgelig ikke dødelig, men heller ikke veldig hyggelig.

Figur 2. Påvisning av kortsluttede svinger ved hjelp av en neonlampe.

Comments

[#1]

Takk Tilgjengelig, forståelig, enkelt. 5 poeng.

[#2 Makarov V.V.]

Kortsluttede svinger i statorviklingen av den elektriske motoren kan kontrolleres for induktans med en spesiell enhet. Typisk endrer induktansen på en slik vikling seg relativt anvendelig nedover og kan variere med en faktor 1,5 - 2.