Ako detekovať uzavreté slučky

Ak sa na vašej škole dobre vyučuje fyzika, pravdepodobne si budete pamätať na skúsenosť, ktorá jasne vysvetľuje fenomén elektromagnetickej indukcie.

Navonok to vyzeralo takto: učiteľ prišiel do triedy, obsluha priniesla nejaké spotrebiče a položila ich na stôl. Po vysvetlení teoretického materiálu sa začala demonštrácia experimentov, ktorá jasne ilustruje príbeh.

Elektromagnetická indukcia

Preukázať požadovaný jav elektromagnetickej indukcie induktor veľmi veľký výkonný priamy magnet, spojovacie vodiče a zariadenie nazývané galvanometer.

Vzhľad galvanometra bol plochý box o niečo väčší ako štandardný list A4 a za prednou stenou, ktorá bola uzavretá sklom, bola umiestnená mierka s nulou v strede. Za tým istým sklom bolo vidieť hustú čiernu šípku. To všetko bolo celkom odlíšiteľné dokonca aj od najnovších stolov.

Elektródy galvanometra boli pripojené k cievke pomocou drôtov, po ktorých sa magnet ručne pohyboval hore a dole vnútri cievky. Ihla galvanometra sa pohybovala zo strany na stranu do úderu magnetu, čo naznačuje, že cievkou tečie prúd. Je pravda, že po ukončení štúdia mi priateľ učiteľa fyziky povedal, že na zadnej stene galvanometra bola zapustená rukoväť, ktorá sa použila na manuálne presunutie strelca v prípade, že experiment zlyhal.

Teraz sa také experimenty zdajú jednoduché a takmer nezasluhujú pozornosť. Elektromagnetická indukcia sa v súčasnosti používa v mnohých elektrických strojoch a zariadeniach. V roku 1831 sa do jeho štúdie zapojil Michael Faraday.

V tom čase ešte stále nebolo dosť citlivých a presných prístrojov, takže hádanie, že sa magnet má pohybovať vo vnútri cievky, trvalo veľa rokov. Boli vyskúšané magnety rôznych tvarov a síl, zmenené boli aj údaje o vinutí cievok, magnet bol na cievku aplikovaný rôznymi spôsobmi, ale iba striedavý magnetický tok dosiahnutý pohybom magnetu viedol k pozitívnym výsledkom.

Faradayove štúdie preukázali, že elektromotorická sila vznikajúca v uzavretom obvode (podľa našich skúseností cievka a galvanometer) závisí od rýchlosti zmeny magnetického toku obmedzenej vnútorným priemerom cievky. V tomto prípade je absolútne ľahostajné, ako dochádza k zmene magnetického toku: buď v dôsledku zmeny magnetického poľa alebo v dôsledku pohybu cievky v konštantnom magnetickom poli.

Self-indukcia, EMF self-indukcie

Najzaujímavejšie je, že cievka je vo svojom vlastnom magnetickom poli vytvorená prúdom, ktorý ňou prechádza. Ak sa prúd v uvažovanom obvode (cievka a externé obvody) z nejakého dôvodu zmení, potom sa zmení aj magnetický tok spôsobujúci EMF.

Tento EMF sa nazýva samoindukčný EMF. Tento jav študoval pozoruhodný ruský vedec E. Kh. Lenz. V roku 1833 objavil zákon vzájomného pôsobenia magnetických polí vo zvitkoch, čo viedlo k sebavodeniu. Tento zákon sa dnes nazýva Lenzov zákon. (Nesmie sa zamieňať so zákonom Joule-Lenz)!

Lenzov zákon hovorí, že smer indukčného prúdu vznikajúci vo vodivom uzatvorenom obvode je taký, že vytvára magnetické pole, ktoré pôsobí proti zmene magnetického toku, ktorý spôsobil výskyt indukčného prúdu.

V tomto prípade je cievka vo svojom vlastnom magnetickom toku, ktorý je priamo úmerný intenzite prúdu: Ф = L * I.

V tomto vzorci je koeficient proporcionality L, tiež nazývaný koeficient indukčnosti alebo indukčnosti indukcie cievky. V systéme SI sa jednotka indukčnosti nazýva henry (GN).Ak cievka pri jednosmernom prúde 1A vytvorí svoj vlastný magnetický tok 1 VB, takáto cievka má indukčnosť 1H.

Rovnako ako nabitý kondenzátor, ktorý má prívod elektrickej energie, má cievka, ktorou prúdi prúd, prívod magnetickej energie. Ak je cievka pripojená k obvodu so zdrojom EMF, v dôsledku javu samoindukcie, je prúd uzavretý, keď je prúd nastavený so oneskorením.

Rovnakým spôsobom sa pri odpojení nezastaví okamžite. V tomto prípade samoindukčný EMF pôsobí na cievkové terminály, ktorých hodnota je výrazne (desaťkrát) vyššia ako EMF zdroja energie. Napríklad podobný jav sa používa v zapaľovacích cievkach automobilov, pri horizontálnych snímaniach televízorov, ako aj v štandardnej schéme zapínania žiariviek. Toto všetko sú užitočné prejavy samoindukcie EMF.

V niektorých prípadoch je samoindukčný EMF škodlivý: ak je tranzistorový spínač nabitý cievkou reléovej cievky alebo elektromagnetu, potom sa paralelne s vinutím nainštaluje ochranná dióda na ochranu pred EMF samoindukcie polaritou reverznej EMF zdroja energie. Toto zahrnutie je znázornené na obrázku 1.

Obrázok 1. Ochrana tranzistorového spínača proti samočinnej indukcii EMF.

Ako detekovať uzavreté slučky

Často vznikajú pochybnosti, existujú však skraty vinutia transformátora alebo motora? Na tieto kontroly sa používajú rôzne zariadenia, napríklad RLC - mosty alebo domáce zariadenia - sondy. Je však možné skontrolovať skraty pomocou jednoduchej neónovej žiarovky. Hodí sa akákoľvek žiarovka - dokonca aj z chybnej čínskej rýchlovarnej kanvice.

Na meranie sa musí k študovanému vinutiu pripojiť žiarovka bez obmedzovacieho odporu. Vinutie by malo mať najväčšiu indukčnosť; ak ide o sieťový transformátor, pripojte žiarovku k sieťovému vinutiu. Potom by sa vinutím mal nechať prejsť prúd niekoľkých miliampérov. Na tento účel môžete použiť zdroj energie so sériovo zapojeným odporom, ako je to znázornené na obrázku 2.

Ako zdroj energie môžete používať batérie. Ak v okamihu otvorenia napájacieho obvodu dôjde k záblesku žiarovky, potom je cievka prevádzkyschopná, nevyskytujú sa žiadne skraty. (Aby bola postupnosť operácií jasnejšia, prepínač je zobrazený na obrázku 2).

Takéto merania sa môžu vykonávať s použitím ukazovacieho avometra ako batérie, ako je TL-4 v móde merania odporu * 1 Ohm. V tomto režime špecifikované zariadenie dáva prúd asi jeden a pol miliampéra, čo je dosť pre opísané merania. Digitálny multimeter nemožno na tieto účely použiť - jeho prúd nestačí na vytvorenie potrebnej sily magnetického poľa.

Podobné merania je možné vykonať presne rovnako, ak je neónová lampa vymenená za vlastné prsty: na zvýšenie rozlíšenia "meracieho zariadenia" by mali byť vaše prsty mierne rozrezané. S pracovnou cievkou budete cítiť dosť silný elektrický šok, samozrejme nie smrteľný, ale tiež príliš príjemný.

Obrázok 2. Detekcia skratov pomocou neónovej žiarovky.

Comments

[#1]

Ďakujem Prístupné, zrozumiteľné, jednoduché. 5 bodov.

[#2 Makarov V.V.]

Pomocou špeciálneho zariadenia je možné skontrolovať indukčnosť skratov v statorovom vinutí elektromotora. Indukčnosť na tomto vinutí sa zvyčajne mení v smere spúšťania relatívne použiteľná a môže sa meniť 1,5 až 2-krát.