Selvinduktion og gensidig induktion
EMF af selvinduktion
En variabel strøm skaber altid en variabel magnetfelt, hvilket igen altid forårsager EMF... Med hver ændring af strøm i spolen (eller generelt i ledningen) inducerer den selv en EMF af selvinduktion.
Når en emk i en spole induceres af en ændring i dens egen magnetiske flux, afhænger størrelsen af denne emk af strømmens ændringshastighed. Jo større ændringshastigheden af strømmen er, jo større EMF af selvinduktionen.
Størrelsen af selvinduktionens emk afhænger også af antallet af viklinger af spolen, tætheden af deres vikling og størrelsen af spolen. Jo større diameteren af spolen, antallet af dens vindinger og tætheden af viklingen, jo større er EMF af selvinduktion. Denne afhængighed af selvinduktionens EMF af ændringshastigheden af strømmen i spolen, antallet af dens drejninger og dimensioner er af stor betydning i elektroteknik.
Retningen af selvinduktionens emk er bestemt af Lenz' lov. Selvinduktionens EMF har altid en retning, i hvilken den forhindrer en ændring i strømmen, der forårsagede den.
Med andre ord fører reduktionen af strømmen i spolen til fremkomsten af en EMF af selvinduktion rettet i strømmens retning, dvs. forhindrer dens reduktion. Omvendt, når strømmen stiger i spolen, opstår der en EMF af selvinduktion, rettet mod strømmen, det vil sige forhindrer dens stigning.
Det bør ikke glemmes, at hvis strømmen i spolen ikke ændres, så opstår der ingen EMF af selvinduktion. Fænomenet selvinduktion er især udtalt i et kredsløb, der indeholder en spole med en jernkerne, da jern signifikant øger spolens magnetiske flux og følgelig størrelsen af selvinduktionens EMF, når den ændres.
Induktans
Så vi ved, at størrelsen af selvinduktions-EMF i spolen, ud over ændringshastigheden af strømmen i den, også afhænger af spolens størrelse og antallet af dens vindinger.
Derfor er spoler af forskellig udformning med samme strømændringshastighed i stand til at selvinducere emk af selvinduktion af forskellig størrelse.
For at skelne spoler fra hinanden ved deres evne til at inducere EMF af selvinduktion i sig selv, blev begrebet induktive spoler eller selvinduktionskoefficient introduceret.
Spolens induktans er en størrelse, der karakteriserer spolens egenskab til at inducere selvinduktionens EMF af sig selv.
Induktansen af en given spole er en konstant værdi, uafhængig af både styrken af strømmen, der passerer gennem den, og hastigheden af dens ændring.
Henry - dette er induktansen af en sådan spole (eller ledning), hvori, når strømstyrken ændres med 1 ampere på 1 sekund, opstår en EMF af selvinduktion på 1 volt.
I praksis har du nogle gange brug for en spole (eller spole), der ikke har nogen induktans. I dette tilfælde er tråden viklet på en spole, efter at den tidligere er foldet to gange. Denne viklingsmetode kaldes bifilar.
EMF af gensidig induktion
Vi ved, at EMF af induktion i en spole ikke kan forårsages ved at flytte elektromagneten i den, men ved kun at ændre strømmen i dens spole. Men hvad, for at forårsage en EMF af induktion i en spole på grund af en ændring i strøm i en anden, er det absolut ikke nødvendigt at sætte en af dem i den anden, men du kan arrangere dem ved siden af hinanden
Og i dette tilfælde, når strømmen i en spole ændres, vil den resulterende vekslende magnetiske flux trænge ind (krydse) drejningerne på den anden spole og forårsage EMF i den.
Gensidig induktion gør det muligt at forbinde forskellige elektriske kredsløb ved hjælp af et magnetfelt. Denne forbindelse kaldes almindeligvis en induktiv kobling.
Størrelsen af den gensidige induktions-emk afhænger primært af den hastighed, hvormed strømmen i den første spole ændrer sig... Jo hurtigere strømmen ændres i den, jo større er EMF af den gensidige induktion.
Derudover afhænger størrelsen af den gensidige induktions-EMK af størrelsen af induktansen af de to spoler og deres relative position, såvel som den magnetiske permeabilitet af miljøet.
Derfor er spoler, som er forskellige i deres induktans og indbyrdes arrangement og i forskellige miljøer, i stand til at inducere i hinanden, forskellige i størrelse, gensidige induktions-EMF'er.
At kunne skelne mellem forskellige par af spoler ved deres evne til gensidigt at inducere en EMF, begrebet gensidig induktans eller gensidig induktionskoefficient.
Gensidig induktans er betegnet med bogstavet M. Enheden for dens måling, ligesom induktans, er Henry.
En henry er en sådan gensidig induktans af to spoler, at en ændring i strøm i den ene spole på 1 amp i 1 sekund forårsager en emk af gensidig induktion svarende til 1 volt i den anden spole.
Størrelsen af den gensidige induktions-EMK påvirkes af miljøets magnetiske permeabilitet. Jo større den magnetiske permeabilitet af mediet, gennem hvilken den vekslende magnetiske flux, der forbinder spolerne, er lukket, jo stærkere er den induktive kobling af spolerne og jo større er EMF-værdien af den gensidige induktion.
Arbejdet er baseret på fænomenet gensidig induktion i en så vigtig elektrisk enhed som en transformer.
Princippet for drift af transformeren
Princippet for drift af transformeren er baseret på fænomenet elektromagnetisk induktion og er som følger. To spoler er viklet på jernkernen, en af dem er forbundet til en vekselstrømkilde og den anden til en strømvask (modstand).
En spole forbundet til en AC-kilde skaber en vekslende magnetisk flux i kernen, som inducerer en EMF i den anden spole.
Spolen, der er tilsluttet AC-kilden, kaldes den primære og spolen, som forbrugeren er tilsluttet, kaldes den sekundære. Men da den vekslende magnetiske flux samtidig trænger ind i begge spoler, induceres en vekslende EMF i hver af dem.
Størrelsen af EMF for hver vinding, ligesom EMF for hele spolen, afhænger af størrelsen af den magnetiske flux, der trænger ind i spolen, og hastigheden af dens ændring.Ændringshastigheden af den magnetiske flux afhænger kun af frekvensen af jævn vekselstrøm for en given strøm. Størrelsen af den magnetiske flux er også konstant for denne transformer. Derfor, i den betragtede transformer, afhænger EMF i hver vikling kun af antallet af omdrejninger i den.
Forholdet mellem primær og sekundær spænding er lig med forholdet mellem antallet af vindinger af de primære og sekundære viklinger. Dette forhold kaldes transformationsfaktor (K).
Hvis netspændingen påføres en af transformatorens viklinger, vil spændingen blive fjernet fra den anden vikling, som er større eller mindre end netspændingen lige så mange gange som antallet af vindinger af sekundærviklingen er mere eller mindre.
Hvis der fjernes en spænding fra sekundærviklingen, der er større end den, der leveres til primærviklingen, så kaldes en sådan transformer step-up. Tværtimod, hvis en spænding fjernes fra sekundærviklingen, mindre end den primære, så kaldes en sådan transformer step-down. Hver transformer kan bruges som step-up eller step-down.
Transformationsforholdet er normalt angivet i transformatorens pas som forholdet mellem den højeste spænding og den laveste, det vil sige, at den altid er større end én.