Fenomeni di autoinduzione – danno e beneficio

Il termine induzione in ingegneria elettrica significa che si verifica una corrente in un circuito chiuso elettrico, se è in un flusso magnetico mutevole . L'induzione elettromagnetica è stata scoperta solo duecento anni fa da Michael Faraday. Molto prima questo potrebbe essere stato fatto da Andre Amper, che ha condotto simili esperimenti. Inserì una barra di metallo nella bobina, e poi, ecco una fortuna sbagliata, andò in un'altra stanza per guardare la freccia del galvanometro – e improvvisamente si muoveva. E il tiratore stava facendo bene il suo lavoro – era in declino, ma mentre Amper vagava intorno alle stanze – stava tornando al segno zero. Così il fenomeno dell'auto-induzione aspettò ancora un'altra decina di anni, finché la bobina, lo strumento e l'esploratore sono allo stesso tempo nel posto giusto.

Il punto principale di questo esperimento è che l'induzione dell'EMF avviene solo quando il campo magnetico che passa attraverso il circuito chiuso cambia. Ma puoi cambiarla come vuoi – o cambiare il valore del campo magnetico stesso, oppure spostare semplicemente la sorgente del campo rispetto allo stesso ciclo chiuso. EMF, che si verifica in questo caso, chiamata "induzione reciproca EMF". Ma questo era solo l'inizio delle scoperte nel campo dell'induzione. Ancora più sorprendente è stato il fenomeno dell'auto-induzione, che è stato scoperto da Joseph Henry circa allo stesso tempo. Nei suoi esperimenti è stato scoperto che il campo magnetico della bobina non solo ha indotto una corrente nell'altra bobina, ma anche con un cambiamento della corrente in questa bobina, ha anche indotto un ulteriore EMF in esso. Ecco qualcosa chiamato autoinduzione EMF. Nei fenomeni elettrici, la direzione della corrente è di grande interesse. Si è scoperto che nel caso dell'autoinduttanza EMF, la sua corrente è diretta contro il suo "genitore" – la corrente causata dall'EMF di base.

È possibile osservare il fenomeno dell'auto-induzione? Come dicono, niente è più facile. Montare due circuiti elettrici: il primo – un induttore serie collegato e una lampadina, e la seconda – solo una lampadina. Li connettiamo alla batteria tramite un interruttore comune. Quando si accende, si può vedere che la luce della catena con la bobina si accende "riluttante" e la seconda lampadina, più veloce "in su", si accende istantaneamente. Cosa sta succedendo? In entrambi i circuiti, dopo l'accensione, la corrente inizia a fluire e cambia da zero al massimo, e solo le modifiche correnti e un induttore che risveglia l'EMF di autoinduzione. C'è un EMF e un circuito chiuso, il che significa che c'è anche la sua corrente, ma è diretta opposta alla corrente principale del circuito, che raggiunge infine il valore massimo determinato dai parametri del circuito e cessa di crescere e se non c'è nessuna modifica attuale, non esiste alcuna autoinduzione EMF. È semplice. Un quadro simile, ma con "precisione al contrario", viene osservato quando la corrente viene disattivata. Secondo la sua "cattiva abitudine" per contrastare qualsiasi cambiamento nella corrente, l'EMF dell'autoinduttanza lo mantiene nel circuito dopo che il potere è stato tagliato.

Immediatamente divenne la domanda: qual è il fenomeno dell'auto-induzione? Si è scoperto che la forza elettromotrice dell'autoinduttanza è influenzata dal tasso di variazione della corrente nel conduttore e può essere scritto:

E = L • dI / dt

Da ciò si può vedere che l'EMF dell'autoinduzione E è direttamente proporzionale al tasso di variazione della corrente dI / dt e del coefficiente di proporzionalità L, chiamato induttanza. Per il suo contributo allo studio della questione di ciò che costituisce il fenomeno dell'auto-induzione, George Henry è stato ricompensato dal fatto che il suo nome è l'unità di misura dell'induttanza – Henry (HH). È l'induttanza del circuito di flusso corrente che determina il fenomeno dell'auto-induzione. Si può immaginare che l'induttanza è una sorta di "magazzino" di energia magnetica. Nel caso di un aumento della corrente nel circuito, l'energia elettrica viene convertita in una forma magnetica, ritarda la crescita attuale e quando la corrente diminuisce, l'energia magnetica della bobina viene convertita in una corrente elettrica e mantiene una corrente nel circuito.

Probabilmente tutti dovevano vedere una scintilla quando spegni la spina dalla presa – questa è la versione più comune della manifestazione dell'autoinduzione EMF nella vita reale. Ma nella vita quotidiana le correnti vengono aperte ad un massimo di 10-20 A e l'ora di apertura è dell'ordine di 20 msec. Con un'induttanza dell'ordine di 1 GH, l'EMF di autoinduzione in questo caso sarà di 500 V. Sembra che la questione di ciò che il fenomeno dell'auto-induzione consiste non è così complicato. Infatti, l'EMF dell'autoinduttanza rappresenta un grande problema tecnico. La linea di fondo è che quando il circuito si rompe, quando i contatti sono già separati, l'autoinduttanza mantiene il flusso di corrente e questo porta alla burnout dei contatti, perché Nel circuito di circuito con correnti di centinaia e persino di migliaia di ampera commuta. Qui spesso è una questione di autoinduzione EMF in decine di migliaia di volts e questo richiede una soluzione aggiuntiva di problemi tecnici relativi a sovratensioni nei circuiti elettrici.

Ma non tutto è così cupa. Succede che questa EMF nociva sia molto utile, ad esempio, nei sistemi di accensione di ICE. Tale sistema è costituito da un induttore in forma di autotrasformatore e di un interruttore. Una corrente viene passata attraverso l'avvolgimento primario, che viene spento dall'interruttore. Come risultato della terminazione del circuito, l'autoinduzione EMF avviene in centinaia di volt (con la batteria dà solo 12V). Quindi questa tensione viene ulteriormente trasformata e una scintilla di oltre 10 kV viene applicata alle candele.