ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus

75. Э. д. с. самоиндукции и индуктивность цепи

При замыкании выключателя в цепи, представленной на фиг. 116, возникнет электрический ток, направление которого показано одинарными стрелками. С появлением тока возникает магнитное поле, индукционные линии которого пересекают проводник и индуктируют в нем э. д. с. Как было указано выше, эта э. д. с. называется э. д. с. самоиндукции. Так как всякая индуктированная э. д. с. по правилу Ленца направлена против причины, ее вызвавшей, а этой причиной будет э. д. с. батареи элементов, то э. д. с. самоиндукции будет направлена против э. д. с. батареи. Направление э. д. с. самоиндукции на фиг. 116 показано двойными стрелками.

Таким образом, ток устанавливается в цепи не сразу. Только когда магнитный поток установится, пересечение проводника магнитными линиями прекратится и э. д. с. самоиндукции исчезнет. Тогда в цепи будет протекать постоянный ток.

На фиг. 117 дано графическое изображение постоянного тока. По горизонтальной оси отложено время, по вертикальной оси — ток. Из рисунка видно, что если в первый момент времени ток равен 6 а, то в третий, седьмой и т. д. моменты времени он также будет равен 6 а.

На фиг. 118 показано, как устанавливается ток в цепи после включения. Э. д. с. самоиндукции, направленная в момент включения против э. д. с. батареи элементов, ослабляет ток в цепи, и поэтому в момент включения ток равен нулю. Далее в первый момент времени ток равен 2 а, во второй момент времени — 4 а, в третий — 5 а, и только спустя некоторое время в цепи устанавливается ток 6 а.

При размыкании цепи (фиг. 119) исчезающий ток, направление которого показано одинарной стрелкой, будет уменьшать свое магнитное поле. Это поле, уменьшаясь от некоторой величины до нуля, будет вновь пересекать проводник и индуктировать в нем э. д. с. самоиндукции.

При выключении цепи э. д. с. самоиндукции будет направлена в ту же сторону, что и э. д. с. источника напряжения. Направление э. д. с. самоиндукции показано на фиг. 119 двойной стрелкой. В результате действия э. д. с. самоиндукции ток в цепи при ее размыкании исчезает не сразу. Таким образом, э. д. с. самоиндукции всегда направлена против причины, ее вызвавшей. Отмечая это ее свойство, говорят что э. д. с. самоиндукции имеет реактивный характер.

Графически изменение тока в нашей цепи с учетом э. д. с. самоиндукции при замыкании ее и при последующем размыкании в восьмой момент времени показано на фиг. 120.

При размыкании цепей, содержащих большое количество витков и массивные стальные сердечники или, как говорят, обладающих большой индуктивностью, э. д. с. самоиндукции может быть во много раз больше э. д. с. источника напряжения. Тогда в момент размыкания воздушный промежуток между ножом и неподвижным зажимом рубильника будет пробит и появившаяся электрическая дуга будет плавить медные части рубильника, а при отсутствии кожуха на рубильнике может ожечь руку человека (фиг. 121).

В самой цепи э. д. с. самоиндукции может пробить изоляцию витков катушек, электромагнитов и т. д. Во избежание этого в некоторых выключающих приспособлениях устраивают специальный контакт, который замыкает накоротко обмотку электромагнита при выключении.

Следует учитывать, что э. д. с. самоиндукции проявляет себя не только в моменты включении и выключения цепи, но также и при всяких изменениях тока.

Величина э. д. с. самоиндукции зависит от скорости изменения тока в цепи. Так, например, если для одной и той же цепи в одном случае в течение 1 сек. ток в цепи изменился с 50 до 40 а (т. е. на 10 а), а в другом случае с 50 до 20 а (т. е. на 30 а), то во втором случае в цепи будет индуктироваться втрое большая э. д. с. самоиндукции.

Величина э. д. с. самоиндукции зависит также от индуктивности самой цепи. Цепями с большой индуктивностью являются обмотки генераторов, электродвигателей, трансформаторов и индукционных катушек, обладающих стальными сердечниками. Меньшей индуктивностью обладают прямолинейные проводники. Короткие прямолинейные проводники, лампы накаливания

и электронагревательные приборы (печи, плитки) индуктивностью практически не обладают и появления э. д. с. самоиндукции в них почти не наблюдается.

Магнитный поток, пронизывающий контур и индуктирующий в нем э. д. с. самоиндукции, пропорционален току, протекающему по контуру:

где L — коэффициент пропорциональности. Он называется индуктивностью. Определим размерность индуктивности:

ом-сек иначе называется генри (гм).

1 генри = 103 миллигенри (мгн) = 106 микрогенри (мкгн). Индуктивность, кроме генри, измеряют в сантиметрах:

1 генри = 109 см.

Так, например, 1 км линии телеграфа обладает индуктивностью 0,002 гн. Индуктивность обмоток больших электромагнитов достигает нескольких сотен генри.

Если ток в контуре изменился на Ai, то магнитный поток изменится на величину

Э. д. с. самоиндукции, которая появится в контуре, будет равна:

 

Проводник обладает индуктивностью 1 гн, если при равномерном изменении тока на 1 а в 1 сек. в нем индуктируется э. д. с. самоиндукции 1 в.

Как мы убедились выше, э. д. с. самоиндукции возникает в цепи постоянного тока только в моменты его включения, выключения и при всяком его изменении. Если же величина тока в цепи неизменна, то магнитный поток проводника постоянен и э. д.с.

самоиндукции возникнуть не может (так как ). В моменты изменения тока в цепи э. д. с. самоиндукции метает изменениям тока, т. е. оказывает ему своеобразное сопротивление.

Часто на практике встречаются случаи, когда нужно изготовить катушку, не обладающую индуктивностью (добавочные сопротивления к электроизмерительным приборам, сопротивления штепсельных реостатов и т. п.). В этом случае лрименяют бифилярную обмотку катушки (фиг. 122).

Как нетрудно видеть из чертежа, в соседних проводниках токи проходят в противоположных направлениях. Следовательно, магнитные поля соседних проводников взаимно уничтожаются. Общий магнитный поток и индуктивность катушки будут равны нулю. Для еще более полного уяснения понятия индуктивности приведем пример из области механики.

Как известно из физики, по второму закону Ньютона ускорение, полученное телом под действием силы, пропорционально Самой силе и обратно пропорционально массе тела:

Сравним последнюю формулу с формулой э. д. с. самоиндукции, взяв абсолютное значение э. д. с:

Если в этих формулах изменения скорости во времени уподобить изменению тока во времени , механическую силу— электродвижущей силе самоиндукции, то масса тела будет соответствовать индуктивности цепи.

При равномерном прямолинейном движении а = 0, поэтому F=0, т. е. если на тело не действуют силы, его движение будет прямолинейным и равномерным (первый закон Ньютона).

В цепях постоянного тока величина тока не меняется и поэтому еL=0.

3 Апрель, 2009              14714              ]]>Печать]]>
0 / 0 ( Нет оценки )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Dвa pлюs тpi ? (цифрой)

Вверх страницы