INDUKTANSI: FORMULA DAN UNIT, INDUKTANSI DIRI - DUDAS - 2026

The kearuhan adalah harta litar elektrik di mana satu daya gerak elektrik disebabkan oleh peredaran arus elektrik dan perubahan medan magnet yang berkaitan berlaku. Daya elektromotif ini dapat menghasilkan dua fenomena yang dibezakan dengan baik.

Yang pertama adalah induktansi yang betul dalam gegelung, dan yang kedua sesuai dengan induktansi bersama, jika dua atau lebih gegelung digabungkan satu sama lain. Fenomena ini didasarkan pada Hukum Faraday, juga dikenal sebagai hukum induksi elektromagnetik, yang menunjukkan bahawa layak untuk menghasilkan medan elektrik dari medan magnet yang berubah-ubah.

Pada tahun 1886, ahli fizik, matematik, jurutera elektrik dan pengendali radio Inggeris, Oliver Heaviside memberikan petunjuk pertama mengenai induksi diri. Kemudian, ahli fizik Amerika Joseph Henry juga memberikan sumbangan penting dalam aruhan elektromagnetik; oleh itu unit pengukuran induktansi mempunyai namanya.

Demikian juga, ahli fizik Jerman Heinrich Lenz mengemukakan undang-undang Lenz, yang menyatakan arah daya elektromotif yang diinduksi. Menurut Lenz, daya ini yang disebabkan oleh perbezaan voltan yang dikenakan pada konduktor bergerak ke arah yang bertentangan dengan arah arus yang mengalir melaluinya.

Induktansi adalah sebahagian daripada impedans litar; maksudnya, keberadaannya menyiratkan tentangan tertentu terhadap peredaran arus.

Rumus matematik

Induktansi biasanya dilambangkan dengan huruf "L", untuk menghormati sumbangan ahli fizik Heinrich Lenz mengenai perkara ini.

Pemodelan matematik fenomena fizikal melibatkan pemboleh ubah elektrik seperti fluks magnet, perbezaan potensi dan arus elektrik litar kajian.

Formula untuk intensiti semasa

Secara matematik, formula untuk induktansi magnetik didefinisikan sebagai hasil antara fluks magnet dalam suatu elemen (litar, gegelung elektrik, gelung, dll.), Dan arus elektrik yang beredar melalui elemen.

Dalam formula ini:

L: aruhan.

Φ: fluks magnet.

I: intensiti arus elektrik.

N: bilangan gegelung dalam penggulungan.

Fluks magnet yang disebut dalam formula ini adalah fluks yang dihasilkan semata-mata kerana peredaran arus elektrik.

Agar ungkapan ini sah, fluks elektromagnetik lain yang dihasilkan oleh faktor luaran seperti magnet, atau gelombang elektromagnetik di luar litar kajian tidak boleh dipertimbangkan.

Nilai induktansi berkadar songsang dengan intensiti arus. Ini bermaksud bahawa semakin besar aruhan, arus yang kurang akan mengalir melalui litar, dan sebaliknya.

Bagi bahagiannya, besarnya induktansi berkadar langsung dengan bilangan lilitan (atau giliran) yang membentuk gegelung. Semakin banyak gegelung yang dimiliki, semakin besar nilai aruhannya.

Properti ini juga berbeza-beza bergantung pada sifat fizikal wayar konduktif yang membentuk gegelung, dan juga panjangnya.

Formula untuk voltan teraruh

Fluks magnetik yang berkaitan dengan gegelung atau konduktor adalah pemboleh ubah yang sukar diukur. Walau bagaimanapun, adalah mungkin untuk memperoleh perbezaan potensi elektrik yang disebabkan oleh variasi aliran tersebut.

Pemboleh ubah terakhir ini tidak lebih daripada voltan elektrik, yang merupakan pemboleh ubah yang dapat diukur melalui instrumen konvensional seperti voltmeter atau multimeter. Oleh itu, ungkapan matematik yang menentukan voltan pada terminal induktor adalah seperti berikut:

Dalam ungkapan ini:

V _L : perbezaan potensi dalam induktor.

L: aruhan.

∆I: pembezaan semasa.

∆t: perbezaan masa.

Sekiranya ia adalah satu gegelung, maka V _L adalah voltan induktor yang disebabkan sendiri. Kekutuban voltan ini akan bergantung pada sama ada besarnya arus meningkat (tanda positif) atau menurun (tanda negatif) ketika beredar dari satu tiang ke tiang yang lain.

Akhirnya, semasa menyelesaikan induktansi ungkapan matematik sebelumnya, perkara berikut diperoleh:

Besarnya aruhan boleh diperoleh dengan membahagi nilai voltan yang diinduksi sendiri dengan pembezaan arus dengan masa.

Formula untuk ciri-ciri induktor

Bahan pembuatan dan geometri induktor memainkan peranan penting dalam nilai induktansi. Iaitu, selain intensiti arus, ada faktor lain yang mempengaruhinya.

Rumus yang menggambarkan nilai induktansi sebagai fungsi sifat fizikal sistem adalah seperti berikut:

Dalam formula ini:

L: aruhan.

N: bilangan lilitan gegelung.

µ: kebolehtelapan magnetik bahan.

S: luas keratan rentas teras.

l: panjang garis aliran.

Besarnya induktansi berkadar terus dengan kuadrat bilangan lilitan, luas keratan rentas gegelung, dan kebolehtelapan magnetik bahan.

Sebaliknya, kebolehtelapan magnetik adalah hak milik bahan untuk menarik medan magnet dan dilalui olehnya. Setiap bahan mempunyai kebolehtelapan magnet yang berbeza.

Pada gilirannya, induktansi berbanding terbalik dengan panjang gegelung. Sekiranya induktor sangat panjang, nilai induktansi akan kurang.

Unit ukuran

Dalam sistem antarabangsa (SI) unit induktansi adalah henry, setelah ahli fizik Amerika Joseph Henry.

Menurut formula untuk menentukan induktansi sebagai fungsi fluks magnet dan intensiti arus, kita mempunyai:

Sebaliknya, jika kita menentukan unit pengukuran yang membentuk henry berdasarkan formula induktansi sebagai fungsi voltan yang diinduksi, kita mempunyai:

Perlu diperhatikan bahawa, dari segi unit pengukuran, kedua-dua ungkapan itu sama persis. Besarnya induktansi yang paling biasa biasanya dinyatakan dalam millihenries (mH) dan microhenries (μH).

Keinsafan diri

Induksi diri adalah fenomena yang berlaku apabila arus elektrik mengalir melalui gegelung dan ini mendorong daya elektromotif intrinsik dalam sistem.

Daya elektromotif ini disebut voltan atau voltan teraruh, dan ia timbul sebagai akibat adanya fluks magnet yang berubah-ubah.

Daya elektromotif berkadar dengan kadar perubahan arus yang mengalir melalui gegelung. Pada gilirannya, perbezaan voltan baru ini mendorong peredaran arus elektrik baru yang menuju ke arah yang berlawanan dengan arus utama litar.

Induktansi diri berlaku sebagai akibat dari pengaruh yang dilakukan oleh pemasangan pada dirinya sendiri, kerana adanya medan magnet yang berubah-ubah.

Unit pengukuran untuk induktansi diri juga henry, dan biasanya diwakili dalam literatur dengan huruf L.

Aspek yang berkaitan

Penting untuk membezakan di mana setiap fenomena berlaku: variasi temporal fluks magnet berlaku pada permukaan terbuka; iaitu di sekitar gegelung minat.

Sebaliknya, daya elektromotif yang disebabkan oleh sistem adalah perbezaan yang berpotensi dalam gelung tertutup yang menandakan permukaan litar terbuka.

Pada gilirannya, fluks magnet yang melewati setiap putaran gegelung berkadar terus dengan intensiti arus yang menyebabkannya.

Faktor berkadar antara fluks magnetik dan intensiti arus, adalah apa yang dikenali sebagai pekali aruhan diri, atau apa yang sama, aruhan diri litar.

Memandangkan perkadaran antara kedua-dua faktor tersebut, jika intensiti arus berbeza mengikut fungsi masa, maka fluks magnet akan mempunyai tingkah laku yang serupa.

Oleh itu, rangkaian menunjukkan perubahan dalam variasi arus sendiri, dan variasi ini akan menjadi lebih besar dan lebih besar kerana intensiti arus berbeza dengan ketara.

Induktansi diri dapat difahami sebagai sejenis inersia elektromagnetik, dan nilainya akan bergantung pada geometri sistem, dengan syarat proporsionaliti antara fluks magnet dan intensiti arus dipenuhi.

Induktansi bersama

Induktansi bersama berasal dari aruhan daya elektromotif dalam gegelung (gegelung No. 2), kerana peredaran arus elektrik di gegelung berdekatan (gegelung No. 1).

Oleh itu, induktansi bersama ditakrifkan sebagai faktor nisbah antara daya elektromotif yang dihasilkan dalam gegelung No. 2 dan perubahan arus dalam gegelung No. 1.

Unit pengukuran induktansi bersama adalah henry dan ditunjukkan dalam literatur dengan huruf M. Oleh itu, induktansi bersama adalah yang terjadi di antara dua gegelung yang digabungkan satu sama lain, kerana aliran arus melalui gegelung menghasilkan voltan merentasi terminal yang lain.

Fenomena aruhan daya elektromotif dalam gegelung berpasangan didasarkan pada hukum Faraday.

Menurut undang-undang ini, voltan yang diinduksi dalam sistem sebanding dengan kadar perubahan fluks magnet dari masa ke masa.

Sebaliknya, kekutuban daya elektromotif yang diinduksi diberikan oleh hukum Lenz, yang mana daya elektromotif ini akan menentang peredaran arus yang menghasilkannya.

Induktansi bersama oleh FEM

Daya elektromotif yang diinduksi dalam gegelung No. 2 diberikan oleh ungkapan matematik berikut:

Dalam ungkapan ini:

EMF: daya elektromotif.

M ₁₂ : saling aruhan antara gegelung No. 1 dan gegelung No. 2.

∆I ₁ : variasi arus dalam gegelung N ° 1.

∆t: variasi temporal.

Oleh itu, semasa menyelesaikan saling induktansi ungkapan matematik sebelumnya, hasil berikut:

Aplikasi induktansi bersama yang paling biasa adalah pengubah.

Induktansi bersama oleh fluks magnet

Untuk bahagiannya, juga dapat dilakukan untuk menyimpulkan induktansi bersama dengan memperoleh hasil bagi fluks magnet antara kedua gegelung dan intensiti arus yang mengalir melalui gegelung utama.

Dalam ungkapan ini:

M ₁₂ : saling aruhan antara gegelung No. 1 dan gegelung No. 2.

Φ ₁₂ : fluks magnet antara gegelung No. 1 dan No. 2.

I ₁ : intensiti arus elektrik melalui gegelung No. 1

Semasa menilai fluks magnet setiap gegelung, masing-masing berkadar dengan aruhan saling dan arus gegelung itu. Kemudian, fluks magnet yang berkaitan dengan gegelung N ° 1 diberikan oleh persamaan berikut:

Begitu juga, fluks magnet yang wujud dalam gegelung kedua akan diperoleh daripada formula berikut:

Persamaan induktansi bersama

Nilai induktansi bersama juga akan bergantung pada geometri gegelung yang digabungkan, kerana hubungan berkadar dengan medan magnet yang melewati keratan rentas unsur-unsur yang berkaitan.

Sekiranya geometri gandingan tetap berterusan, induktansi bersama juga tidak akan berubah. Akibatnya, variasi fluks elektromagnetik hanya akan bergantung pada intensiti arus.

Menurut prinsip timbal balik media dengan sifat fizikal tetap, induktansi saling serupa antara satu sama lain, seperti yang diperincikan dalam persamaan berikut:

Artinya, induktansi gegelung # 1 berbanding gegelung # 2 sama dengan induktansi gegelung # 2 berbanding gegelung # 1.

Permohonan

Aruhan magnetik adalah prinsip asas tindakan transformer elektrik, yang memungkinkan menaikkan dan menurunkan tahap voltan pada daya tetap.

Aliran arus melalui belitan utama transformer mendorong daya elektromotif dalam belitan sekunder yang seterusnya menghasilkan peredaran arus elektrik.

Nisbah transformasi peranti diberikan berdasarkan bilangan putaran setiap belitan, yang memungkinkan untuk menentukan voltan sekunder pengubah.

Produk voltan dan arus elektrik (iaitu kuasa) tetap berterusan, kecuali beberapa kerugian teknikal kerana ketidakcekapan proses yang wujud.

Rujukan

1. Keinsafan diri. Circuitos RL (2015): Dipulihkan dari: tutorialesinternet.files.wordpress.com
2. Chacón, F. Electrotecnia: asas kejuruteraan elektrik. Universiti Pontifikal Comillas ICAI-ICADE. 2003.
3. Definisi Induktansi (sf). Dipulihkan dari: definicionabc.com
4. Induktansi (sf). Dipastikan. Havana Cuba. Dipulihkan dari: ecured.cu
5. Induktansi bersama (sf). Dipastikan. Havana Cuba. Dipulihkan dari: ecured.cu
6. Induktor dan induktansi (sf). Dipulihkan dari: fisicapractica.com
7. Olmo, M (sf). Gandingan induktansi. Dipulihkan dari: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
8. Apakah induktansi? (2017). Dipulihkan dari: sektorelectricidad.com
9. Wikipedia, Ensiklopedia Percuma (2018). Autoinduksi. Dipulihkan dari: es.wikipedia.org
10. Wikipedia, Ensiklopedia Percuma (2018). Kearuhan. Dipulihkan dari: es.wikipedia.org