Kuinka havaita suljetut silmukat

Jos fysiikkaa opetettiin hyvin koulussa, niin muistat todennäköisesti kokemuksen, joka selitti selvästi sähkömagneettisen induktion ilmiön.

Ulkoisesti se näytti noin: opettaja tuli luokkahuoneeseen, hoitajat toivat joitain laitteita ja asettivat pöydälle. Teoreettisen materiaalin selittämisen jälkeen aloitettiin kokeiden esittely, joka kuvaa tarinaa selvästi.

Sähkömagneettinen induktio

Vaadittavan sähkömagneettisen induktion ilmiön osoittaminen IC erittäin suuri, tehokas suoramagneetti, kytkentäjohdot ja galvanometriksi kutsuttu laite.

Galvanometrin ulkonäkö oli litteä laatikko, joka oli hiukan suurempi kuin tavallinen A4-arkki, ja lasiseinän sulkeman etuseinän taakse asetettiin vaaka, jonka keskellä oli nolla. Saman lasin takana oli mahdollista nähdä paksu musta nuoli. Kaikki tämä oli varsin erotettavissa jopa uusimmista työpöydistä.

Galvanometrin johdot yhdistettiin kelaan johtojen avulla, minkä jälkeen magneetti vain liikkui ylös ja alas kelan sisällä käsin. Galvanometrin neula siirtyi sivulta toiselle magneetin iskun suuntaan, mikä osoitti, että kelan läpi virtaa virta. Totta, valmistumisen jälkeen fysiikan opettajan ystävä kertoi minulle, että galvanometrin takaseinässä oli upotettu kahva, jota käytettiin ampujan manuaaliseen siirtämiseen, jos kokeilu epäonnistui.

Nyt tällaiset kokeilut vaikuttavat yksinkertaisilta eikä melkein ole huomion arvoisia. Mutta sähkömagneettista induktiota käytetään nyt monissa sähkökoneissa ja -laitteissa. Vuonna 1831 Michael Faraday osallistui sen tutkimukseen.

Tuolloin ei vielä ollut tarpeeksi herkkiä ja tarkkoja instrumentteja, joten kesti monien vuosien ajattelu, että magneetin tulisi liikkua kelan sisällä. Eri muotoisia ja vahvoja magneetteja kokeiltiin, myös käämien käämitiedot muuttuivat, magneettia levitettiin kelaan eri tavoin, mutta vain magneettin liikkeellä aikaansaatu vuorotteleva magneettinen virta antoi positiivisia tuloksia.

Faradayn tutkimukset ovat osoittaneet, että suljetussa piirissä (kela ja galvanometri kokemuksemme mukaan) syntyvä sähkövoimavoima riippuu magneettisen vuon muutosnopeudesta, jota rajoittaa kelan sisähalkaisija. Tässä tapauksessa on ehdottoman välinpitämätöntä, kuinka magneettisen vuon muutos tapahtuu: joko johtuen muutoksesta magneettikentässä tai kelan liikkeestä vakiona olevassa magneettikentässä.

Itseinduktio, itseinduktion EMF

Mielenkiintoisin on, että kela on omassa magneettikentässä, jonka sen läpi virtaava virta on luonut. Jos tarkasteltavan piirin (kela- ja ulkopiirit) virta muuttuu jostain syystä, niin myös EMF: ää aiheuttava magneettivuo muuttuu.

Tätä EMF: ää kutsutaan itse induktio-EMF: ksi. Merkittävä venäläinen tutkija E.Kh tutki tätä ilmiötä. Lenz. Vuonna 1833 hän löysi kelassa olevien magneettikenttien vuorovaikutuslain, mikä johti itse induktioon. Tätä lakia kutsutaan nykyään Lenzin lakiksi. (Ei pidä sekoittaa Joule-Lenzin lakia)!

Lenzin lain mukaan johtavassa suljetussa piirissä syntyvän induktiovirtauksen suunta on sellainen, että se luo magneettikentän, joka estää magneettisen vuon muutoksen, joka aiheutti induktiovirta.

Tässä tapauksessa käämi on omissa magneettivuodoissaan, joka on suoraan verrannollinen virran voimakkuuteen: Ф = L * I.

Tässä kaavassa on suhteellisuuskerroin L, jota kutsutaan myös kelan induktanssi- tai itseinduktanssikerrokseksi. SI-järjestelmässä induktanssiyksikköä kutsutaan henryksi (GN).Jos kelalla vakiovirralla 1A, kela luo oman magneettisen vuon, joka on 1 VB, niin sellaisella kelalla on induktanssi 1H.

Kuten varautuneella kondensaattorilla, jolla on sähköenergia, kela, jonka läpi virta virtaa, tarjoaa magneettisen energian. Itse induktion ilmiöstä johtuen, jos kela on kytketty piiriin EMF-lähteellä, kun piiri on suljettu, virta asetetaan viiveellä.

Samalla tavalla se ei lopu heti, kun irrotettu. Tässä tapauksessa itse induktio EMF vaikuttaa kelaliittimiin, joiden arvo on huomattavasti (kymmenkertainen) suurempi kuin virtalähteen EMF. Esimerkiksi samanlaista ilmiötä käytetään autojen sytytyskeloissa, televisioiden vaakakuvauksissa ja loistelamppujen kytkemistä koskevassa vakiojärjestelmässä. Nämä ovat kaikki hyödyllisiä ilmenemismuotoja EMF-itsensä induktiosta.

Joissain tapauksissa itse induktio EMF on haitallista: jos transistorikytkimeen ladataan relekelan kela tai sähkömagneetti, niin käämin rinnalle on asennettu suojadiodi, joka suojaa itseinduktion EMF: ää virtalähteen käänteisen EMF: n napaisuudella. Tämä sisällyttäminen on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1. Transistorin kytkimen suojaus EMF: n omainduktiolta.

Kuinka havaita suljetut silmukat

Usein epäilyksiä syntyy, mutta onko muuntajassa tai moottorin käämeissä oikosulkuja? Tällaisia ​​tarkastuksia varten käytetään erilaisia ​​laitteita, esimerkiksi RLC - siltoja tai kotitekoisia laitteita - koettimia. On kuitenkin mahdollista tarkistaa oikosulku yksinkertaisella neonlampulla. Mikä tahansa lamppu mahtuu - jopa viallisesta kiinalaisesta vedenkeittimestä.

Mittauksen suorittamiseksi lamppu, jolla ei ole rajoittavaa vastusta, on kytkettävä tutkittuun käämiin. Käämityksen tulisi olla suurin induktanssi; jos se on verkkomuuntaja, kytke lamppu verkkokäämiin. Sen jälkeen käämin läpi tulisi viedä useiden milliamprien virta. Tätä tarkoitusta varten voit käyttää virtalähdettä sarjaan kytketyn vastuksen kanssa, kuten kuvassa 2 näytetään.

Voit käyttää akkuja virtalähteenä. Jos syöttöpiirin avaamishetkellä on lampun välähdys, kela on käyttökelpoinen, oikosulkuja ei ole. (Toimintosekvenssin selkeyttämiseksi kytkin on esitetty kuvassa 2).

Tällaiset mittaukset voidaan suorittaa käyttämällä osoittimen avometriä paristona, kuten TL-4 vastusmittausmoodissa * 1 ohmia. Tässä tilassa määritetty laite antaa noin puolitoista milliampeeria virtaa, joka on täysin riittävä kuvattuihin mittauksiin. Digitaalinen yleismittari ei voida käyttää näihin tarkoituksiin - sen virta ei riitä luomaan tarvittavaa magneettikentän voimakkuutta.

Samankaltaiset mittaukset voidaan suorittaa myös täsmälleen, jos neonlamppu korvataan omilla sormilla: "Mittalaitteen" tarkkuuden lisäämiseksi sormesi tulee olla hieman viiltoidut. Toimivan kelan avulla tunnet melko voimakkaan sähköiskun, joka ei tietenkään ole tappavaa, mutta ei myöskään kovin miellyttävää.

Kuva 2. Oikosuljettujen käännösten havaitseminen neonlampulla.