Samoindukcija i međusobna indukcija

EMF samoindukcije

Promjenjiva struja uvijek stvara varijablu magnetsko polje, što zauzvrat uvijek uzrokuje EMF... Sa svakom promjenom struje u zavojnici (ili općenito u žici), ona sama inducira EMF samoindukcije.

Kada je emf u zavojnici izazvan promjenom vlastitog magnetskog toka, veličina te emf ovisi o brzini promjene struje. Što je veća brzina promjene struje, to je veći EMF samoindukcije.

Veličina EMF samoindukcije također ovisi o broju zavoja zavojnice, gustoći njihovog namota i veličini zavojnice. Što je veći promjer svitka, broj njegovih zavoja i gustoća namota, to je EMF samoindukcije veći. Ova ovisnost EMF-a samoindukcije o brzini promjene struje u svitku, broju njegovih zavoja i dimenzija od velike je važnosti u elektrotehnici.

Smjer emf samoindukcije određen je Lenzovim zakonom. EMF samoindukcije uvijek ima smjer u kojem onemogućuje promjenu struje koja ju je izazvala.

Drugim riječima, smanjenje struje u svitku dovodi do pojave EMF-a samoindukcije usmjerenog u smjeru struje, tj. sprječava njegovo smanjenje. Nasuprot tome, kako se struja povećava u zavojnici, pojavljuje se EMF samoindukcije, usmjeren protiv struje, odnosno sprječava njezin porast.

Ne treba zaboraviti da ako se struja u zavojnici ne mijenja, tada se ne pojavljuje EMF samoindukcije. Fenomen samoindukcije posebno je izražen u krugu koji sadrži zavojnicu sa željeznom jezgrom, budući da željezo značajno povećava magnetski tok zavojnice i, sukladno tome, veličinu EMF-a samoindukcije kada se mijenja.

Induktivitet

Dakle, znamo da veličina EMF-a samoindukcije u svitku, osim o brzini promjene struje u njemu, ovisi i o veličini svitka i broju njegovih zavoja.

Stoga zavojnice različitog dizajna pri istoj brzini promjene struje mogu samoinducirati emf samoindukcije različite veličine.

Kako bi se zavojnice međusobno razlikovale po sposobnosti da u sebi induciraju EMF samoindukcije, uveden je pojam induktivne zavojnice, odnosno koeficijent samoindukcije.

Induktivitet zavojnice je veličina koja karakterizira svojstvo zavojnice da sama inducira EMF samoindukcije.

Induktivitet dane zavojnice je konstantna vrijednost, neovisna o jakosti struje koja prolazi kroz nju i brzini njezine promjene.

Henry - ovo je induktivnost takve zavojnice (ili žice) u kojoj, kada se trenutna snaga promijeni za 1 amper u 1 sekundi, nastaje EMF samoindukcije od 1 volta.

U praksi ponekad trebate zavojnicu (ili zavojnicu) koja nema induktivitet. U ovom slučaju, žica je namotana na zavojnicu, prethodno je dvaput presavijena. Ova metoda namotavanja naziva se bifilarna.

EMF međusobne indukcije

Znamo da EMF indukcije u zavojnici ne može biti uzrokovan pomicanjem elektromagneta u njoj, već samo promjenom struje u zavojnici. Ali što, da biste izazvali EMF indukcije u jednoj zavojnici zbog promjene struje u drugoj, apsolutno nije potrebno staviti jednu od njih u drugu, već ih možete rasporediti jednu pored druge

I u ovom slučaju, kada se struja u jednoj zavojnici promijeni, rezultirajući izmjenični magnetski tok će prodrijeti (prijeći) zavoje druge zavojnice i izazvati EMF u njoj.

Uzajamna indukcija omogućuje spajanje različitih električnih krugova pomoću magnetskog polja. Ova veza se obično naziva induktivnom spregom.

Veličina međusobne indukcijske emf ovisi prvenstveno o brzini kojom se struja u prvom svitku mijenja…. Što se struja u njemu brže mijenja, EMF međusobne indukcije je veći.

Osim toga, veličina EMF međusobne indukcije ovisi o veličini induktiviteta dviju zavojnica i njihovom međusobnom položaju, kao i o magnetskoj propusnosti okoline.

Stoga zavojnice, koje su različite po svom induktivitetu i međusobnom rasporedu iu različitim okruženjima, mogu jedna u drugoj inducirati, različite po veličini, međusobne indukcijske EMF.

Kako bi mogli razlikovati različite parove zavojnica prema njihovoj sposobnosti da međusobno induciraju EMF, pojam međusobne induktivnosti ili koeficijenta međusobne indukcije.

Međusobni induktivitet označava se slovom M. Jedinica za njegovo mjerenje, kao i induktivitet, je henry.

Henry je takva međusobna induktivnost dviju zavojnica da promjena struje u jednoj zavojnici od 1 ampera tijekom 1 sekunde uzrokuje EMF međusobne indukcije jednaku 1 voltu u drugoj zavojnici.

Na veličinu EMF međusobne indukcije utječe magnetska propusnost okoline. Što je veća magnetska propusnost medija kroz koji je zatvoren izmjenični magnetski tok koji povezuje zavojnice, to je jača induktivna sprega zavojnica i veća EMF vrijednost međusobne indukcije.

Rad se temelji na pojavi međusobne indukcije u tako važnom električnom uređaju kao što je transformator.

Princip rada transformatora

Princip rada transformatora temelji se na fenomen elektromagnetske indukcije i kako slijedi. Na željeznu jezgru namotane su dvije zavojnice, jedna je spojena na izvor izmjenične struje, a druga na odvodnik (otpornik).

Zavojnica spojena na izvor izmjenične struje stvara izmjenični magnetski tok u jezgri, koji inducira EMF u drugoj zavojnici.

Zavojnica spojena na izvor izmjenične struje naziva se primar, a zavojnica na koju je priključen potrošač naziva se sekundar. Ali budući da izmjenični magnetski tok istovremeno prodire kroz obje zavojnice, u svakoj od njih inducira se izmjenična EMF.

Veličina EMF svakog zavoja, kao i EMF cijele zavojnice, ovisi o veličini magnetskog toka koji prodire kroz zavojnicu i brzini njegove promjene.Brzina promjene magnetskog toka ovisi samo o frekvenciji istosmjerne izmjenične struje za određenu struju. Veličina magnetskog toka je također konstantna za ovaj transformator. Stoga, u razmatranom transformatoru, EMF u svakom namotu ovisi samo o broju zavoja u njemu.

Omjer primarnog i sekundarnog napona jednak je omjeru broja zavoja primarnog i sekundarnog namota. Ovaj odnos se zove faktor transformacije (K).

Ako se mrežni napon dovede na jedan od namota transformatora, tada će se s drugog namota ukloniti napon koji je veći ili manji od mrežnog napona onoliko puta koliko je veći broj zavoja sekundarnog namota ili manje.

Ako se iz sekundarnog namota ukloni napon koji je veći od napona koji se dovodi u primarni namot, tada se takav transformator naziva pojačani. Naprotiv, ako je napon uklonjen iz sekundarnog namota, manji od primarnog, tada se takav transformator naziva step-down. Svaki transformator se može koristiti kao step-up ili step-down.

Omjer transformacije obično je naznačen u putovnici transformatora kao omjer najvišeg napona prema najnižem, to jest, uvijek je veći od jedan.