Бесіди по Електротехніці: Електрика - від простого до складного. частина 7.
Крім конденсатора, існує ще реактивний елемент, відомий як індуктивний, яка найчастіше являє деяку кількість витків ізольованого мідного дроту, намотаного на круглий або прямокутний каркас.
Існує чимало конструктивних рішень, де індуктивність (L) виконана неізольованих проводом, але при цьому витки перебувають на деякій відстані один від одного і не стикаються між собою. Чим більше витків, тим вище значення індуктивності. Але в чому полягає фізичний зміст цього поняття? При вивченні ефектів, пов'язаних з проходженням електричного струму, встановлено, що постійний струм, поточний по провіднику, завжди супроводжується виникненням постійного магнітного поля інтенсивність якого залежить від трьох чинників. По-перше, від величини постійного струму.
По-друге, від кількості витків. І нарешті, від того, чи є у котушки сердечник і з якого він матеріалу. На рис.20 показана котушка індуктивності, по якій тече постійний електричний струм. Присутність магнітного поля виявляється, коли поруч з котушкою індуктивності розташований компас.
Поки перемикач S розімкнений, отже, струм не проходить, то відсутній і магнітне поле. Стрілка компаса, розміщеного в безпосередній близькості, орієнтується в своєму звичайному напрямку - на північ. Але при замиканні S картина змінюється. Стрілка компаса тепер орієнтується на магнітне поле котушки індуктивності.
Якщо змінити полярність електричного струму в котушці, то незабаром буде й переорієнтація напрямку стрілки компаса. Якщо, наприклад, при одному напрямку струму притягається південний (S) кінець стрілки, то при іншому напрямку струму - північний (N). Звідси випливає висновок, що магнітне поле котушки не тільки запасає енергію, а й характеризується певною полярністю, що і проілюстровано на рис.20.
Постійне магнітне поле постійного (незмінного за величиною і напрямком) електричного струму широко використовується в електротехніці, наприклад, в електромагнітних реле, принцип дії яких показаний на рис.21.
Поки струм в котушці відсутній (рис.21, а), нормально розімкнуті контакти 1 і 2, конструктивно розташовані в безпосередній близькості від котушки індуктивності, залишаються в розімкнутому стані. При цьому вони грають роль перемикача зовнішньої ланцюга, яка в цьому випадку виявляється розірваним. Але як тільки по котушці починає протікати постійний струм, що виникає при цьому магнітне поле притягує до себе якір (2) контактної пари, який виконаний рухомим. При цьому замикаються контакти реле, завдяки чому зовнішня ланцюг стає замкнутою (рис.21, б). Природно, таких контактних пар може бути кілька.
Але найцікавіші властивості індуктивності проявляються в ланцюгах змінного струму. Справа в тому, що запасена в магнітному полі енергія породжує вторинний, інакше кажучи, індукований струм, напрямок якого завжди таке, що воно протидіє будь-яким змінам первинного, або індукує струму!
Так, якщо индуцирующий струм збільшується, то індукований струм протидіє цьому збільшення. А якщо зменшується, то індукований струм протидіє зменшенню. Отже, в першому випадку струми віднімаються, оскільки їх напрямки різні, а в другому складаються (тобто протікають в одному напрямку). При цьому величина індукованого струму пропорційна швидкості зміни індукує струму.
На рис.22 все це представлено у вигляді графіка. У момент "А" зміна напруги у часі мінімально. Тому струм дорівнює нулю, оскільки індукований і индуцирующий струми рівні за величиною і протилежні за напрямком.
На ділянці "АВ" напруга падає до нуля, а зміна напруги за часом (dU / dt) зростає. Тому індукований струм має такий напрям, щоб не дати напрузі на висновках L впасти до нуля! У цьому випадку в точці "В" ток максимальний, а його полярність позитивна. Але ось напруга генератора стає негативним, а відношення dU / dt зменшується. Сумарний струм I і раніше позитивний, але його величина падає, стаючи рівною нулю в точці "С". Таким чином, в індуктивності струм відстає від напруги на кут 90 °.
Кульский А. Л.
Вперше стаття була опублікована в часопису "Ра-Електрик" в 2000-му році.
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.