berita

Prinsip kerja induktansi sangat abstrak. Untuk menjelaskan apa itu induktansi, kita mulai dari fenomena fisika dasar.

1. Dua fenomena dan satu hukum: magnetisme akibat listrik, listrik akibat magnet, dan hukum Lenz

1.1 Fenomena elektromagnetik

Ada percobaan fisika SMA: ketika jarum magnet kecil diletakkan di sebelah penghantar berarus, arah jarum magnet kecil itu menyimpang, yang menandakan adanya medan magnet di sekitar arus. Fenomena ini ditemukan oleh fisikawan Denmark Oersted pada tahun 1820.

Jika kita melilitkan konduktor menjadi sebuah lingkaran, medan magnet yang dihasilkan oleh setiap lingkaran konduktor dapat tumpang tindih, dan keseluruhan medan magnet akan menjadi lebih kuat, yang dapat menarik benda-benda kecil. Pada gambar, kumparan diberi energi dengan arus 2~3A. Perhatikan bahwa kawat berenamel memiliki batas arus pengenal, jika tidak maka akan meleleh karena suhu tinggi.

2. Fenomena magnetoelektrik

Pada tahun 1831, ilmuwan Inggris Faraday menemukan bahwa ketika bagian konduktor dari suatu rangkaian tertutup bergerak untuk memutus medan magnet, listrik akan dihasilkan pada konduktor tersebut. Prasyaratnya adalah rangkaian dan medan magnet berada dalam lingkungan yang relatif berubah, sehingga disebut magnetoelektrik “dinamis”, dan arus yang dihasilkan disebut arus induksi.

Kita bisa melakukan percobaan dengan motor. Pada motor sikat DC biasa, bagian stator adalah magnet permanen dan bagian rotor adalah konduktor kumparan. Memutar rotor secara manual berarti konduktor bergerak memotong garis gaya magnet. Dengan menggunakan osiloskop untuk menghubungkan dua elektroda motor, perubahan tegangan dapat diukur. Generator dibuat berdasarkan prinsip ini.

3. Hukum Lenz

Hukum Lenz: Arah arus induksi yang ditimbulkan oleh perubahan fluks magnet adalah arah yang melawan perubahan fluks magnet.

Pemahaman sederhana dari kalimat ini adalah: ketika medan magnet (medan magnet luar) lingkungan penghantar menjadi lebih kuat, maka medan magnet yang dihasilkan oleh arus induksinya berlawanan dengan medan magnet luar, sehingga total medan magnet keseluruhan lebih lemah daripada medan magnet luar. medan magnet. Ketika medan magnet (medan magnet luar) lingkungan konduktor menjadi lebih lemah, medan magnet yang dihasilkan oleh arus induksi berlawanan dengan medan magnet luar, sehingga keseluruhan medan magnet lebih kuat daripada medan magnet luar.

Hukum Lenz dapat digunakan untuk menentukan arah arus induksi pada rangkaian.

2. Kumparan tabung spiral – menjelaskan cara kerja induktor Dengan mengetahui dua fenomena di atas dan satu hukum, mari kita lihat cara kerja induktor.

Induktor paling sederhana adalah kumparan tabung spiral:

Situasi saat dihidupkan

Kami memotong sebagian kecil dari tabung spiral dan dapat melihat dua kumparan, kumparan A dan kumparan B:

Selama proses penyalaan, situasinya adalah sebagai berikut:

①Kumparan A melewati arus, dengan asumsi arahnya ditunjukkan oleh garis padat biru, yang disebut arus eksitasi eksternal;
②Menurut prinsip elektromagnetisme, arus eksitasi eksternal menghasilkan medan magnet, yang mulai menyebar di ruang sekitarnya dan menutupi kumparan B, yang setara dengan kumparan B yang memotong garis gaya magnet, seperti yang ditunjukkan oleh garis putus-putus biru;
③Menurut prinsip magnetoelektrik, arus induksi dihasilkan pada kumparan B, dan arahnya ditunjukkan oleh garis padat hijau, yang berlawanan dengan arus eksitasi eksternal;
④Menurut hukum Lenz, medan magnet yang dihasilkan oleh arus induksi adalah untuk melawan medan magnet arus eksitasi eksternal, seperti yang ditunjukkan oleh garis putus-putus hijau;

Situasi setelah power-on stabil (DC)

Setelah penyalaan stabil, arus eksitasi eksternal kumparan A konstan, dan medan magnet yang dihasilkannya juga konstan. Medan magnet tidak mempunyai gerak relatif dengan kumparan B, sehingga tidak terdapat magnetoelektrik, dan tidak terdapat arus yang diwakili oleh garis padat berwarna hijau. Pada saat ini, induktor setara dengan korsleting untuk eksitasi eksternal.

3. Ciri-ciri induktansi: arus tidak dapat berubah secara tiba-tiba

Setelah memahami bagaimana aninduktorberfungsi, mari kita lihat karakteristik terpentingnya – arus dalam induktor tidak dapat berubah secara tiba-tiba.

Pada gambar, sumbu horizontal kurva kanan adalah waktu, dan sumbu vertikal adalah arus pada induktor. Saat saklar ditutup dianggap sebagai asal mula waktu.

Hal ini dapat dilihat bahwa:1. Pada saat saklar ditutup, arus pada induktor adalah 0A, yang setara dengan induktor yang dirangkai terbuka. Hal ini karena arus sesaat berubah tajam, yang akan menghasilkan arus induksi yang sangat besar (hijau) untuk melawan arus eksitasi eksternal (biru);

2. Dalam proses mencapai keadaan tunak, arus pada induktor berubah secara eksponensial;

3. Setelah mencapai keadaan tunak, arus pada induktor adalah I=E/R, yang setara dengan induktor yang dihubung pendek;

4. Sesuai dengan arus induksi adalah gaya gerak listrik induksi, yang bertindak melawan E, sehingga disebut EMF Balik (gaya gerak listrik terbalik);

4. Apa sebenarnya induktansi itu?

Induktansi digunakan untuk menggambarkan kemampuan suatu perangkat untuk menahan perubahan arus. Semakin kuat kemampuannya menahan perubahan arus, semakin besar induktansinya, begitu pula sebaliknya.

Untuk eksitasi DC, induktor pada akhirnya berada dalam keadaan hubung singkat (tegangan 0). Namun pada saat proses penyalaan, tegangan dan arus tidak 0 yang berarti ada daya. Proses mengumpulkan energi ini disebut pengisian. Ia menyimpan energi ini dalam bentuk medan magnet dan melepaskan energi bila diperlukan (seperti ketika eksitasi eksternal tidak dapat mempertahankan ukuran arus dalam keadaan stabil).

Induktor adalah perangkat inersia dalam medan elektromagnetik. Perangkat inersia tidak menyukai perubahan, seperti halnya roda gila yang dinamis. Mereka sulit untuk mulai berputar pada awalnya, dan begitu mulai berputar, sulit untuk dihentikan. Seluruh proses disertai dengan konversi energi.

Jika anda berminat silahkan kunjungi websitenyawww.tclmdcoils.com.