Autoinducció i inducció mútua
EMF d'autoinducció
Un corrent variable sempre crea una variable camp magnètic, que al seu torn sempre provoca EMF... Amb cada canvi de corrent a la bobina (o en general al cable), ell mateix indueix un EMF d'autoinducció.
Quan una fem en una bobina és induïda per un canvi en el seu propi flux magnètic, la magnitud d'aquesta fem depèn de la velocitat de canvi del corrent. Com més gran sigui la velocitat de canvi del corrent, més gran serà la EMF de l'autoinducció.
La magnitud de la fem d'autoinducció també depèn del nombre de voltes de la bobina, de la densitat del seu bobinat i de la mida de la bobina. Com més gran sigui el diàmetre de la bobina, el nombre de les seves espires i la densitat de l'enrotllament, més gran serà la EMF d'autoinducció. Aquesta dependència de la FEM d'autoinducció de la velocitat de canvi del corrent a la bobina, el nombre de les seves espires i les dimensions és de gran importància en enginyeria elèctrica.
La direcció de la fem d'autoinducció està determinada per la llei de Lenz. La CEM d'autoinducció sempre té una direcció en la qual evita un canvi en el corrent que l'ha provocat.
En altres paraules, la reducció del corrent a la bobina comporta l'aparició d'un EMF d'autoinducció dirigit en la direcció del corrent, és a dir, impedint la seva reducció. Per contra, a mesura que augmenta el corrent a la bobina, apareix un EMF d'autoinducció, dirigit contra corrent, és a dir, impedint-ne l'augment.
No s'ha d'oblidar que si el corrent a la bobina no canvia, no es produeix EMF d'autoinducció. El fenomen de l'autoinducció és especialment pronunciat en un circuit que conté una bobina amb un nucli de ferro, ja que el ferro augmenta significativament el flux magnètic de la bobina i, en conseqüència, la magnitud de l'EMF de l'autoinducció quan canvia.
Inductància
Per tant, sabem que la magnitud de l'EMF d'autoinducció a la bobina, a més de la velocitat de canvi del corrent, també depèn de la mida de la bobina i del nombre de voltes.
Per tant, les bobines de disseny diferent a la mateixa velocitat de canvi de corrent són capaços d'autoinduir fem d'autoinducció de diferent magnitud.
Per tal de distingir les bobines entre si per la seva capacitat d'induir EMF d'autoinducció en si mateixes, es va introduir el concepte de bobines inductives, o coeficient d'autoinducció.
La inductància de la bobina és una quantitat que caracteritza la propietat de la bobina d'induir per si mateixa la FEM d'autoinducció.
La inductància d'una bobina donada és un valor constant, independent tant de la força del corrent que la travessa com de la velocitat del seu canvi.
Henry: aquesta és la inductància d'una bobina (o cable) en la qual, quan la força del corrent canvia en 1 ampere en 1 segon, sorgeix un EMF d'autoinducció d'1 volt.
A la pràctica, de vegades necessiteu una bobina (o bobina) que no tingui inductància. En aquest cas, el cable s'enrotlla en una bobina, prèviament plegat dues vegades. Aquest mètode d'enrotllament s'anomena bifilar.
EMF d'inducció mútua
Sabem que la FEM d'inducció en una bobina es pot produir no movent l'electroimant que hi ha, sinó canviant només el corrent de la seva bobina. Però què, per provocar una EMF d'inducció en una bobina a causa d'un canvi de corrent en una altra, no és absolutament necessari posar-ne una a l'altra, però podeu disposar-les una al costat de l'altra
I en aquest cas, quan el corrent d'una bobina canvia, el flux magnètic altern resultant penetrarà (travessarà) les espires de l'altra bobina i hi provocarà EMF.
La inducció mútua permet connectar diferents circuits elèctrics mitjançant un camp magnètic. Aquesta connexió s'anomena comunament acoblament inductiu.
La magnitud de la fem d'inducció mútua depèn principalment de la velocitat a la qual canvia el corrent de la primera bobina... Com més ràpid els canvis de corrent, més gran serà la EMF de la inducció mútua.
A més, la magnitud de l'EMF d'inducció mútua depèn de la magnitud de la inductància de les dues bobines i de la seva posició relativa, així com de la permeabilitat magnètica de l'entorn.
Per tant, les bobines, que són diferents en la seva inductància i disposició mútua i en diferents entorns, són capaços d'induir entre si, de diferent magnitud, EMF d'inducció mútua.
Ser capaç de distingir entre diferents parells de bobines per la seva capacitat d'induir mútuament un EMF, el concepte d'inductància mútua o coeficient d'inducció mútua.
La inductància mútua s'indica amb la lletra M. La unitat de mesura, com la inductància, és l'henry.
Un henry és una inductància mútua de dues bobines que un canvi de corrent en una bobina d'1 amp durant 1 segon provoca una fem d'inducció mútua igual a 1 volt a l'altra bobina.
La magnitud de l'EMF d'inducció mútua es veu afectada per la permeabilitat magnètica de l'entorn. Com més gran sigui la permeabilitat magnètica del medi a través del qual es tanca el flux magnètic altern que connecta les bobines, més fort serà l'acoblament inductiu de les bobines i més gran serà el valor EMF de la inducció mútua.
El treball es basa en el fenomen de la inducció mútua en un dispositiu elèctric tan important com un transformador.
El principi de funcionament del transformador
El principi de funcionament del transformador es basa en el fenomen de la inducció electromagnètica i és el següent. Dues bobines estan enrotllades al nucli de ferro, una d'elles està connectada a una font de corrent altern i l'altra a un embornal (resistència).
Una bobina connectada a una font de CA crea un flux magnètic altern al nucli, que indueix un EMF a l'altra bobina.
La bobina connectada a la font de CA s'anomena primària i la bobina a la qual està connectat el consumidor s'anomena secundària. Però com que el flux magnètic altern penetra simultàniament ambdues bobines, s'indueix un EMF altern en cadascuna d'elles.
La magnitud de la CEM de cada volta, com la CEM de tota la bobina, depèn de la magnitud del flux magnètic que penetra a la bobina i de la velocitat del seu canvi.La velocitat de canvi del flux magnètic depèn només de la freqüència del corrent altern continu per a un corrent determinat. La magnitud del flux magnètic també és constant per a aquest transformador. Per tant, en el transformador considerat, l'EMF de cada bobinatge depèn només del nombre de voltes.
La relació entre la tensió primària i secundària és igual a la relació entre el nombre de voltes dels bobinatges primari i secundari. Aquesta relació s'anomena factor de transformació (K).
Si la tensió de la xarxa s'aplica a un dels bobinatges del transformador, la tensió s'eliminarà de l'altre bobinatge, que és més gran o menor que la tensió de la xarxa tantes vegades com el nombre de voltes del bobinatge secundari sigui més o menys. menys.
Si s'elimina una tensió del bobinatge secundari que és més gran que la subministrada al bobinatge primari, aquest transformador s'anomena augmentador. Per contra, si s'elimina una tensió del bobinatge secundari, menor que la del primari, aquest transformador s'anomena reducció. Cada transformador es pot utilitzar com a augmentador o reductor.
La relació de transformació sol indicar-se al passaport del transformador com una relació de la tensió més alta a la més baixa, és a dir, sempre és superior a un.