Fenomeni i vetë-inkuizicionit - dëm dhe dobi

Termi induksion në inxhinieri elektrike nënkupton shfaqjen e një rryme në një qark elektrik të mbyllur, nëse është në një fluks magnetik ndryshues . Induksioni elektromagnetik u zbulua vetëm dyqind vjet më parë nga Michael Faraday. Shumë më herët kjo mund të ishte bërë nga Andre Amper, i cili kreu eksperimente të ngjashme. Ai futur një shufër metalike në bobinë dhe pastaj, këtu është një fat i keq, shkoi në një dhomë tjetër për të parë shigjetën e galvanometrit - dhe papritmas ajo do të lëvizë. Dhe revole po bënte siç duhet punën e vet - ishte në rënie, por ndërsa Amper ishte duke ecur nëpër dhomat - po kthehej në shenjë zero. Kështu fenomeni i vetë-inkuizicionit priti edhe një tjetër dhjetëra vite, derisa spiralja, instrumenti dhe eksploruesi janë në të njëjtën kohë në vendin e duhur.

Pika kryesore e këtij eksperimenti ishte se induksioni EMF ndodh vetëm kur fusha magnetike që kalon përmes qarkut të mbyllur ndryshon. Por ju mund ta ndryshoni atë si ju dëshironi - ose të ndryshoni vlerën e fushës magnetike në vetvete, ose thjesht të lëvizni burimin e fushës në lidhje me të njëjtën loop mbyllur. EMF, e cila ndodh në këtë rast, e quajtur "EMF reciprok induksion." Por ky ishte vetëm fillimi i zbulimeve në fushën e induksionit. Edhe më befasuese ishte fenomeni i vetë-induksionit, i cili u zbulua nga Joseph Henry në të njëjtën kohë. Në eksperimentet e tij u zbulua se fusha magnetike e spirales jo vetëm që nxiti një rrymë në një spirale tjetër, por edhe me një ndryshim të rrymës në këtë spirale, gjithashtu nxiti një EMF shtesë në të. Këtu është diçka që quhet EMF vetë-induksion. Në fenomenet elektrike, drejtimi i tanishëm është me interes të madh. Doli se në rastin e vetë-induktancës EMF, rryma e saj drejtohet kundër "prindit" të saj - e tanishme e shkaktuar nga EMF bazë.

A është e mundur të vëzhgosh fenomenin e vetë-induksionit? Siç thonë ata, asgjë nuk është më e lehtë. Ne do të mbledhim dy qarqe elektrike: i pari - një induktor i lidhur në seri dhe një llambë të lehta, dhe e dyta - vetëm një llambë. Ne i lidhim ata me bateri nëpërmjet një kaloni të përbashkët. Kur ndizni, mund të shihni se drita në zinxhir me spirale ndizet "me ngurrim" dhe llambë e dytë e dritës, më e shpejtë "lart", ndizet menjëherë. Çfarë po ndodh? Në të dy qarqet, pas kyçjes, rryma fillon të rrjedhë, dhe ndryshon nga zero në maksimumin e saj, dhe vetëm ndryshimet aktuale dhe një induktor që zgjon EMF të vetë-induksionit. Ekziston një EMF dhe një qark i mbyllur - që do të thotë se ka edhe rrymën e saj, por është drejtuar kundrejt rrymës kryesore të qarkut, e cila përfundimisht arrin vlerën maksimale të përcaktuar nga parametrat e qarkut dhe pushon të rritet, dhe nëse nuk ka ndryshim aktual, nuk ka vetë-induksion EMF. Është e thjeshtë. Një pamje e ngjashme, por me "saktësi për të kundërtën", vërehet kur rryma është e fikur. Vërtetë ndaj "zakonit të keq" të saj për të luftuar çdo ndryshim në rrymë, EMF e vetë-induktancës e mban atë që rrjedh në qark pas ndërprerjes së fuqisë.

Menjëherë u bë pyetja - çfarë është fenomeni i vetë-induksionit? Është konstatuar se forca elektromotore e vetë-induktancës ndikohet nga shkalla e ndryshimit të rrymës në dirigjent dhe mund të shkruhet:

E = L • dI / dt

Nga kjo mund të shihet që EMF e vetë-induksionit E është në proporcion me normën e ndryshimit të dI / dt aktuale dhe koeficientin e proporcionalitetit L, të quajtur induktancë. Për kontributin e tij në studimin e çështjes së fenomenit të vetë-induksionit, George Henry u shpërbleu me faktin se emri i tij është njësia e matjes së induktancës - Henry (HH). Është induktimi i qarkut aktual të rrjedhës që përcakton fenomenin e vetë-induksionit. Mund të imagjinojmë se induktanti është një lloj "depo" e energjisë magnetike. Në rastin e një rritjeje të rrymës në qark, energjia elektrike konvertohet në një magnetike, vonon rritjen e tanishme dhe kur rryma zvogëlohet, energjia magnetike e mbështjellës konvertohet në atë elektrike dhe mban një rrymë në qark.

Ndoshta të gjithë duhej të shihnin një shkëndijë kur e fikën prizën - kjo është versioni më i zakonshëm i manifestimit të vetë-induksionit EMF në jetën reale. Por në jetën e përditshme rrymat hapen me një maksimum prej 10-20 A dhe koha e hapjes është e rendit 20 msec. Me një induktancë të rendit të 1 GH, EMF e vetë-induksionit në këtë rast do të jetë 500 V. Do të dukej se çështja e asaj që përbën fenomenin e vetë-induksionit nuk është aq e komplikuar. Dhe në fakt, EMF e vetë-induktancës paraqet një problem të madh teknik. Linja e fundit është se kur qarku prishet, kur kontaktet janë ndarë tashmë, vetë-induktiviteti mban rrjedhën aktuale, dhe kjo çon në burnout të kontakteve, sepse Në qarkun e qarkut me rryma prej qindra dhe madje edhe me mijëra amperë. Këtu shpesh është një çështje e vetë-induksionit EMF në dhjetëra mijëra volt, dhe kjo kërkon një zgjidhje shtesë të çështjeve teknike që lidhen me mbitensionet në qarqet elektrike.

Por jo gjithçka është kaq e zymtë. Ndodh që kjo EMF e dëmshme është shumë e dobishme, për shembull, në sistemet e ndezjes së ICE. Një sistem i tillë përbëhet nga një induktor në formën e një autotransformator dhe një shkelës. Një rrymë kalon përmes mbështjelljes primare, e cila është e fikur nga shkelësja. Si rezultat i përfundimit të qarkut, vetë-induksioni EMF ndodh në qindra volt (me baterinë që jep vetëm 12V). Pastaj ky tension transformohet më tej, dhe një shkëndijë prej më shumë se 10 kV aplikohet në priza elektrike.