Inductancia: la fórmula. Medida de inductancia. Inductancia del circuito

¿Quién en la escuela no estudió física? Para alguien, era interesante y comprensible, y alguien estaba construyendo libros de texto, tratando de aprender conceptos complejos de memoria. Pero cada uno de nosotros ha recordado que el mundo se basa en el conocimiento físico. Hoy hablaremos sobre conceptos tales como inductancia de corriente, inductancia de bucle, y descubriremos qué tipo de capacitores son y qué es un solenoide.

Circuito eléctrico e inductancia

La inductancia sirve para caracterizar magnéticapropiedades del circuito eléctrico. Se define como el coeficiente de proporcionalidad entre la corriente eléctrica actual y el flujo magnético en un circuito cerrado. El flujo es creado por esta corriente a través de la superficie del contorno. Otra definición es que la inductancia es un parámetro del circuito eléctrico y determina el CEM de la autoinducción. El término se usa para indicar el elemento de la cadena y es necesario caracterizar el efecto de la autoinducción, que fue descubierto por D. Henry y M. Faraday independientemente el uno del otro. La inductancia se asocia con la forma, el tamaño del contorno y el valor de la permeabilidad magnética del entorno. En la unidad de medida del SI, esta cantidad se mide en henry y se denota como L.

Medida de autoinductancia e inductancia

La inductividad es una cantidad que es igual a la relación del flujo magnético que pasa por todos los giros del circuito a la intensidad actual:

• L = N × F: I.

La inductancia del circuito depende deforma, dimensiones del contorno y las propiedades magnéticas del entorno en el que se encuentra. Si una corriente eléctrica fluye en un circuito cerrado, surge un campo magnético cambiante. Esto conducirá posteriormente a la aparición de campos electromagnéticos. El nacimiento de una corriente de inducción en un circuito cerrado se denomina "autoinducción". De acuerdo con la regla de Lenz, el valor no permite que cambie la corriente en el circuito. Si se detecta la auto-inductancia, entonces se puede usar un circuito eléctrico, en el que una resistencia y una bobina con un núcleo de hierro se conectan en paralelo. En serie con ellos están conectadas y lámparas eléctricas. En este caso, la resistencia de la resistencia es igual a la resistencia en la corriente continua de la bobina. El resultado será una brillante quema de las lámparas. El fenómeno de autoinductancia ocupa uno de los principales lugares en la ingeniería de radio y la ingeniería eléctrica.

Cómo encontrar la inductancia

La fórmula, que es la más simple para encontrar el valor, es la siguiente:

• L = F: yo,

donde F es el flujo magnético, y yo es la corriente en el circuito.

A través de la inductancia, uno puede expresar el EMF de la autoinducción:

• Ei = -L x dI: dt.

Desde fórmula conclusión es la fuerza electromotriz de inducción igualdad numérica que se produce en el bucle cuando la alimentación de corriente en un amperímetro durante un segundo.

La inductancia variable hace posible encontrar la energía del campo magnético:

• W = L I² : 2.

"Bobina de hilo"

El inductor es unalambre de cobre aislado de la herida en una base sólida. En cuanto al aislamiento, la elección del material es amplia; esto es barniz, aislamiento de cables y tela. La magnitud del flujo magnético depende del área del cilindro. Si se aumenta la corriente en la bobina, el campo magnético aumentará y viceversa.

Si aplica corriente eléctrica a la bobina, entoncestendrá un voltaje opuesto al voltaje de la corriente, pero desaparece de repente. Este tipo de estrés se denomina fuerza electromotriz de autoinducción. Cuando se aplica voltaje a la bobina, la corriente cambia su valor de 0 a un cierto número. La tensión en este momento también cambia, de acuerdo con la ley de Ohm:

• I = U: R,

donde caracterizo la intensidad actual, U - muestra el voltaje, R - resistencia de la bobina.

Otra característica especial de la bobina es lael siguiente hecho: si se abre el circuito de "fuente de corriente de bobina", se agregará el EMF al voltaje. La corriente también crecerá al principio, y luego disminuirá. Esto implica la primera ley de conmutación, que establece que la corriente en el inductor no cambia instantáneamente.

La bobina se puede dividir en dos tipos:

1. Con una punta magnética En el papel del material del corazón están las ferritas y el hierro. Los núcleos sirven para aumentar la inductancia.
2. Con no magnético. Se usa en casos donde la inductancia no es más de cinco miligramos.

Los dispositivos difieren en apariencia, yestructura interna Dependiendo de tales parámetros, se encuentra la inductancia de la bobina. La fórmula en cada caso es diferente. Por ejemplo, para una bobina de una sola capa, la inductancia será:

• L = 10μ0ΠN²R² : 9R + 10l.

Y aquí ya para otra fórmula multicapa:

• L = μ0N²R² : 2Π (6R + 9l + 10w).

Las principales conclusiones relacionadas con el trabajo de las bobinas:

1. En la ferrita cilíndrica, la inductancia más grande surge en el medio.
2. Para obtener la inductancia máxima, es necesario enrollar de cerca las bobinas de la bobina.
3. La inductancia es menor, menor es el número de vueltas.
4. En el núcleo toroidal, la distancia entre los giros no cumple la función de una bobina.
5. El valor de la inductancia depende de las "vueltas en el cuadrado".
6. Si los inductores están conectados en serie, entonces su valor total es igual a la suma de las inductancias.
7. Al conectar en paralelo, se debe tener cuidado para asegurar que los inductores estén separados en el tablero. De lo contrario, sus lecturas serán incorrectas debido a la influencia mutua de los campos magnéticos.

Solenoide

Este término se entiende que es cilíndricoDevanado de un cable que puede ser enrollado en una o más capas. La longitud del cilindro es mucho mayor que el diámetro. Debido a esta característica, cuando se aplica una corriente a la cavidad del solenoide, se produce un campo magnético. La velocidad de cambio del flujo magnético es proporcional al cambio en la corriente. La inductancia del solenoide en este caso se calcula de la siguiente manera:

• df: dt = L dl: dt.

Otro tipo de bobina se llama un actuador electromecánico con un núcleo retráctil. En este caso, el solenoide se suministra con un yugo magnético ferromagnético externo.

Hoy en día, el dispositivo puede combinar hidráulica y electrónica. Sobre esta base, se crean cuatro modelos:

• El primero es capaz de controlar la presión de línea.
• El segundo modelo se diferencia del otro por el control forzado del bloqueo del embrague en los convertidores de par.
• El tercer modelo en su composición contiene reguladores de presión, responsables de la jornada de trabajo.
• El cuarto está controlado hidráulicamente o con válvulas.

Fórmulas necesarias para cálculos

Para encontrar la inductancia del solenoide, la fórmula se aplica de la siguiente manera:

• L = μ0n²V,

donde μ0 indica la permeabilidad magnética del vacío, n es el número de vueltas, y V es el volumen del solenoide.

También es posible calcular la inductancia de un solenoide usando otra fórmula:

• L = μ0N²S: l,

donde S es el área de sección transversal, yl es la longitud del solenoide.

Para encontrar la inductancia de un solenoide, la fórmula aplica cualquiera que sea adecuada para resolver este problema.

Trabajar en corriente directa y alterna

El campo magnético, que se crea dentro de la bobina, se dirige a lo largo del eje, y es igual a:

• B = μ0nI,

donde μ0 es la permeabilidad magnética del vacío, n es el número de giros, y I es el valor actual.

Cuando la corriente se mueve a lo largo del solenoide, la bobina almacena energía, que es igual al trabajo requerido para establecer la corriente. Para calcular la inductancia en este caso, la fórmula se usa de la siguiente manera:

• E = LI² : 2,

donde L muestra el valor de la inductancia, y E - la energía de almacenamiento.

El EMF de autoinducción ocurre cuando la corriente en el solenoide cambia.

En el caso de la operación de CA,campo magnético alterno. La dirección de la fuerza de atracción puede variar, o puede permanecer sin cambios. El primer caso ocurre cuando un solenoide se usa como un electroimán. Y el segundo, cuando el ancla está hecha de material magnético blando. El solenoide de CA tiene una resistencia compleja, que incluye la resistencia del devanado y su inductancia.

La aplicación más común de solenoidesEl primer tipo (corriente continua) tiene el rol de un impulso de potencia progresivo. La fuerza depende de la estructura del núcleo y el cuerpo. Ejemplos de uso son el trabajo de tijeras al cortar cheques en cajas registradoras, válvulas en motores y sistemas hidráulicos, cerraduras de cerraduras. Los solenoides del segundo tipo se utilizan como inductores para calentamiento por inducción en hornos de crisol.

Contornos oscilatorios

El circuito de resonancia más simple esun circuito oscilatorio en serie que consta de los inductores incluidos y un condensador a través del cual fluye una corriente alterna. Para determinar la inductancia de la bobina, la fórmula se usa de la siguiente manera:

• XL = W x L,

donde XL indica la reactancia de la bobina, y W es la frecuencia circular.

Si se utiliza la reactancia del condensador, la fórmula se verá así:

Xc = 1: W x C.

Características importantes del circuito oscilatorioson la frecuencia de resonancia, la impedancia de onda y el factor de calidad del circuito. El primero caracteriza la frecuencia donde la resistencia del bucle es de naturaleza activa. El segundo muestra cómo pasa la reactancia a la frecuencia de resonancia entre cantidades tales como la capacitancia y la inductancia del circuito oscilante. La tercera característica determina la amplitud y el ancho de las características de frecuencia de amplitud de la resonancia y muestra las dimensiones de la reserva de energía en el circuito en comparación con las pérdidas de energía en un período de oscilación. En la técnica, las características de frecuencia de los circuitos se estiman utilizando la respuesta de frecuencia. En este caso, el circuito se considera como una red de cuatro terminales. Cuando se trazan gráficos, se usa el valor del coeficiente de transmisión de la tensión (K). Este valor muestra la relación entre la tensión de salida y la tensión de entrada. Para los circuitos que no contienen fuentes de energía y diferentes elementos amplificadores, el valor del coeficiente no es más que la unidad. Tiende a cero cuando, a frecuencias distintas de la resonante, la resistencia del circuito es alta. Si el valor de resistencia es mínimo, entonces el coeficiente es cercano a la unidad.

Con un circuito oscilatorio paralelo,dos elementos reactivos con diferente reactividad El uso de este tipo de contorno implica el conocimiento de que cuando la inclusión paralela de los elementos es necesario agregar solo su conductividad, pero no resistencia. En la frecuencia de resonancia, la conductancia total del circuito es cero, lo que indica una resistencia infinitamente grande a la corriente alterna. Para un circuito en el que la capacitancia (C), la resistencia (R) y la inductancia están en paralelo incluidas, la fórmula que las combina y Q (Q) es:

• Q = R√C: L.

Cuando un ciclo paralelo funciona en un períodoel intercambio de energía entre el condensador y la bobina ocurre dos veces. En este caso, aparece una corriente de bucle, que es mucho más grande que el valor actual en el circuito externo.

Funcionamiento del condensador

El dispositivo es un pequeño terminal de dos terminalesconductividad y con un valor de capacitancia variable o constante. Cuando el condensador no está cargado, su resistencia es cercana a cero; de lo contrario, es igual a infinito. Si la fuente actual está desconectada de este elemento, se convierte en esta fuente hasta que se descarga. El uso de un condensador en electrónica es la función de los filtros que eliminan el ruido. Este dispositivo en unidades de suministro de energía en circuitos de potencia se utiliza para alimentar el sistema a altas cargas. Esto se basa en la capacidad de un elemento para pasar un componente alterno, pero una corriente no constante. Cuanto mayor sea la frecuencia del componente, menor será la resistencia del condensador. Como resultado, a través del condensador todas las interferencias que superan el voltaje de CC se silencian.

La resistencia del elemento depende de la capacidad. Por esta razón, es conveniente poner los condensadores con diferentes volúmenes para recoger todo tipo de ruido. Debido a la capacidad del dispositivo para pasar de corriente continua solamente durante la carga del momento de su uso como un elemento en un generador o como una unidad de conformación de impulsos.

Los condensadores vienen en muchos tipos. En general, la clasificación se basa en el tipo de dieléctrico, ya que este parámetro determina la estabilidad de la capacitancia, la resistencia de aislamiento, etc. La sistematización de este valor es la siguiente:

1. Condensadores con un dieléctrico gaseoso.
2. Aspirar
3. Con un dieléctrico líquido.
4. Con un dieléctrico inorgánico sólido.
5. Con un dieléctrico orgánico sólido.
6. Estado sólido
7. Electrolítico

Hay una clasificación de condensadores segúndestino (compartido o dedicado), la naturaleza de la protección contra los factores externos (protegido o no, no aislado y aislado, cerrado y sellado) por la tecnología de montaje (acoplador, la impresión, la superficie, con el pasador de un tornillo, broche pin). El dispositivo también se puede distinguir por la capacidad de cambiar la capacidad de:

1. Condensadores constantes, es decir, cuya capacitancia siempre es constante.
2. Recortar Su capacidad no cambia con el funcionamiento del equipo, pero puede ajustarse una vez o periódicamente.
3. Variables Estos son condensadores que permiten el cambio de capacitancia durante el funcionamiento del equipo.

Inductancia y condensador

Los elementos portadores de corriente del dispositivo son capaces decrear su propia inductancia Estas son partes estructurales tales como mampostería, buses de conexión, cables de corriente, terminales y fusibles. Puede crear inductancia de condensador adicional conectando las barras colectoras. El modo de funcionamiento del circuito eléctrico depende de la inductancia, capacitancia y resistencia activa. La fórmula para calcular la inductancia, que aparece cuando se aproxima a la frecuencia de resonancia, es la siguiente:

• Ce = C: (1 - 4Π²f²LC),

donde Ce determina la capacidad efectiva del condensador, C indica la capacitancia real, f es la frecuencia, L es la inductancia.

El valor de la inductancia siempre debe tenerse en cuentacuando se trabaja con condensadores de potencia. Para los condensadores de pulso, el valor de la inductancia intrínseca es el más importante. Su descarga recae en el circuito inductivo y tiene dos tipos: aperiódica y oscilatoria.

La inductancia en el condensador está endependiendo del esquema de conexión de elementos en él. Por ejemplo, con una conexión paralela de secciones y buses, este valor es igual a la suma de las inductancias del paquete principal de bus y pin. Para encontrar tal inductancia, la fórmula es la siguiente:

• Lk = Lp + Lm + Lb,

donde Lk muestra la inductancia del dispositivo, paquete Lp, Lm - bus principal y Lb - inductancia de los terminales.

Si, con una conexión en paralelo, la corriente del bus cambia a lo largo de su longitud, entonces la inductancia equivalente se define de la siguiente manera:

• Lk = Lc: n + μ0 lxd: (3b) + Lb,

donde l es la longitud de los neumáticos, b es su ancho, y d es la distancia entre los neumáticos.

Para reducir la inductancia del dispositivo,Es necesario colocar las partes del condensador que llevan corriente para que sus campos magnéticos se compensen mutuamente. En otras palabras, las partes portadoras de corriente con el mismo movimiento de corriente deben separarse lo más posible entre sí y con la dirección opuesta unida. Cuando se combinan colectores de corriente con una disminución en el espesor del dieléctrico, la inductancia de la sección se puede reducir. Esto se puede lograr incluso dividiendo una sección con un gran volumen en varias con una capacidad menor.

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