Cum să detectați bucle închise

Dacă fizica a fost bine învățată la școala dvs., atunci vă veți aminti probabil de experiența care a explicat clar fenomenul de inducție electromagnetică.

În exterior, arăta ceva de genul acesta: profesorul a venit la clasă, însoțitorii au adus niște aparate și le-au așezat pe masă. După explicarea materialului teoretic, a început o demonstrație de experimente, care ilustrează clar povestea.

Inducție electromagnetică

Pentru a demonstra fenomenul de inducție electromagnetică necesar inductor magnet direct foarte mare, puternic, care conectează fire și un dispozitiv numit galvanometru.

Aspectul galvanometrului a fost o cutie plată puțin mai mare decât o foaie A4 standard, iar în spatele peretelui frontal, care era închis prin sticlă, s-a așezat o scară cu un zero în mijloc. În spatele aceluiași pahar se putea vedea o săgeată neagră groasă. Toate acestea se distingeau chiar și de cele mai recente birouri.

Cablurile galvanometrului erau conectate la bobină folosind fire, după care magnetul pur și simplu a mutat în sus și în jos în interiorul bobinei cu mână. În timp, cu magnetul care se deplasează dintr-o parte în alta, acul galvanometrului s-a mișcat, ceea ce indică faptul că curentul curge prin bobină. Adevărat, după absolvire, un prieten al profesorului de fizică mi-a spus că pe peretele din spate al galvanometrului se găsea un mâner înfundat, care era folosit pentru a deplasa manual trăgătorul în cazul în care experimentul nu reușea.

Acum, astfel de experimente par simple și aproape că nu sunt demne de atenție. Dar inducția electromagnetică este folosită acum în multe mașini și dispozitive electrice. În 1831, Michael Faraday s-a angajat în studiul său.

În acea perioadă nu existau încă suficiente instrumente sensibile și precise, așa că a fost nevoie de mulți ani pentru a ghici că magnetul trebuie să se deplaseze în interiorul bobinei. S-au încercat magneți de diferite forme și puteri, datele de înfășurare a bobinelor s-au schimbat și ele, magnetul a fost aplicat pe bobină în moduri diferite, dar numai fluxul magnetic alternativ obținut prin mișcarea magnetului a dus la rezultate pozitive.

Studiile lui Faraday au dovedit că forța electromotivă care apare într-un circuit închis (bobină și galvanometru din experiența noastră) depinde de viteza de schimbare a fluxului magnetic, limitată de diametrul intern al bobinei. În acest caz, este absolut indiferent modul în care se produce schimbarea fluxului magnetic: fie datorită schimbării câmpului magnetic, fie datorită mișcării bobinei într-un câmp magnetic constant.

Auto-inducție, EMF de auto-inducție

Cel mai interesant este că bobina se află în propriul său câmp magnetic creat de curentul care circulă prin ea. Dacă curentul din circuitul în cauză (bobine și circuite externe) se schimbă dintr-un anumit motiv, atunci se va schimba și fluxul magnetic care provoacă EMF.

Acest EMF se numește EMF de auto-inducție. Un remarcabil om de știință rus E.Kh. a studiat acest fenomen. Lenz. În 1833, a descoperit legea interacțiunii câmpurilor magnetice într-o bobină, ceea ce duce la autoinducție. Această lege este acum cunoscută sub numele de legea lui Lenz. (Nu trebuie confundat cu legea Joule-Lenz)!

Legea lui Lenz spune că direcția curentului de inducție apărut într-un circuit închis conducător este astfel încât creează un câmp magnetic care contracarează schimbarea fluxului magnetic care a provocat apariția curentului de inducție.

În acest caz, bobina este în fluxul magnetic propriu, care este direct proporțional cu puterea curentă: Ф = L * I.

În această formulă, există un coeficient de proporționalitate L, numit și coeficient de inductanță sau auto-inductanță a bobinei. În sistemul SI, unitatea de inductanță se numește henry (GN).Dacă, cu un curent direct de 1A, bobina își creează propriul flux magnetic de 1VB, o astfel de bobină are o inductanță de 1H.

Ca un condensator încărcat care are o sursă de energie electrică, bobina prin care curge curentul are o sursă de energie magnetică. Datorită fenomenului de autoinducție, dacă bobina este conectată la un circuit cu o sursă EMF, atunci când circuitul este închis, curentul este setat cu întârziere.

În același mod, nu se oprește imediat când este deconectat. În acest caz, EMF cu auto-inducție acționează asupra bornelor bobinei, a căror valoare este semnificativ (de zece ori) mai mare decât EMF-ul sursei de alimentare. De exemplu, un fenomen similar este utilizat în bobinele de aprindere ale mașinilor, în scanările orizontale ale televizoarelor, precum și în schema standard pentru aprinderea lămpilor fluorescente. Acestea sunt toate manifestările utile ale auto-inducției EMF.

În unele cazuri, EMF-ul de auto-inducție este dăunător: dacă întrerupătorul tranzistorului este încărcat cu o bobină a unei bobine de releu sau a unui electromagnet, atunci o diodă protectoare este instalată paralel cu înfășurarea pentru a proteja împotriva EMF auto-inducția prin polaritatea EMF inversă a sursei de alimentare. Această includere este prezentată în figura 1.

Figura 1. Protecția comutatorului tranzistorului împotriva auto-inducției EMF.

Cum să detectați bucle închise

Adesea apar îndoieli, dar există scurtcircuite în transformator sau înfășurări ale motorului? Pentru astfel de verificări, se folosesc diferite dispozitive, de exemplu, RLC - poduri sau dispozitive casnice - sonde. Cu toate acestea, este posibil să verificați dacă există scurtcircuite folosind o lampă neon simplă. Orice lampă se poate potrivi - chiar și dintr-un fierbător electric fabricat din China.

Pentru a face o măsurare, trebuie să fie conectată o înălțare studiată, fără o rezistență limitativă. Înfășurarea ar trebui să aibă cea mai mare inductanță; dacă este un transformator de rețea, conectați lampa la înfășurarea rețelei. După aceea, un curent de câteva miliampe ar trebui trecut prin înfășurare. În acest scop, puteți utiliza o sursă de alimentare cu un rezistor conectat în serie, așa cum se arată în figura 2.

Puteți utiliza bateriile ca sursă de alimentare. Dacă în momentul deschiderii circuitului de alimentare există un bliț al unei lămpi, atunci bobina este funcțională, nu există ture scurtcircuitate. (Pentru a clarifica succesiunea operațiunilor, comutatorul este prezentat în figura 2).

Astfel de măsurători pot fi efectuate folosind un avometru indicator ca baterie, cum ar fi un TL-4 în modul de măsurare a rezistenței * 1 Ohm. În acest mod, dispozitivul specificat oferă un curent de aproximativ un miliard și jumătate, ceea ce este suficient pentru măsurătorile descrise. Multimetru digital nu poate fi utilizat în aceste scopuri - curentul său nu este suficient pentru a crea rezistența câmpului magnetic necesar.

Măsurători similare pot fi efectuate exact la fel, dacă lampa de neon este înlocuită cu propriile degete: pentru a crește rezoluția „dispozitivului de măsurare”, degetele trebuie să fie ușor tăiate. Cu o bobină de lucru, veți simți un șoc electric destul de puternic, desigur nu fatal, dar, de asemenea, nu foarte plăcut.

Figura 2. Detecția de viraje scurtcircuitate folosind o lampă de neon.