Hur man upptäcker stängda öglor

Om fysiken lärde sig bra på din skola kommer du förmodligen att komma ihåg upplevelsen som tydligt förklarade fenomenet elektromagnetisk induktion.

Utåt såg det ut så här: läraren kom till klassrummet, de deltagare tog med några apparater och placerade dem på bordet. Efter att ha förklarat det teoretiska materialet började en demonstration av experiment, som tydligt illustrerar historien.

Elektromagnetisk induktion

För att demonstrera fenomenet elektromagnetisk induktion som krävs induktor mycket stor, kraftfull direktmagnet, anslutande ledningar och en enhet som kallas en galvanometer.

Galvanometerns utseende var en platt låda som var lite större än ett standard A4-ark, och bakom ytterväggen, som stängdes av glas, placerades en skala med noll i mitten. Bakom samma glas kunde man se en tjock svart pil. Allt detta var ganska urskiljbart även från de senaste skrivbordena.

Galvanometerledningarna anslutits till spolen med ledningar, varefter magneten helt enkelt rörde sig upp och ner i spolen för hand. I takt med att magneten rör sig från sida till sida rörde galvanometernålen, vilket indikerar att ström flyter genom spolen. Det var riktigt, efter examen berättade en vän till fysikläraren att på galvanometerns bakvägg fanns ett försänkt handtag, som användes för att manuellt flytta skytten om experimentet misslyckades.

Nu verkar sådana experiment enkla och nästan inte värda uppmärksamhet. Men elektromagnetisk induktion används nu i många elektriska maskiner och enheter. 1831 var Michael Faraday engagerad i sin studie.

Vid den tiden fanns det fortfarande inte tillräckligt känsliga och exakta instrument, så det tog många år att gissa att magneten skulle flytta in i spolen. Magneter med olika former och styrkor testades, spolarnas lindningsdata ändrades också, magneten applicerades på spolen på olika sätt, men bara det växlande magnetiska flödet som uppnåddes genom magnetens rörelse ledde till positiva resultat.

Faradays studier har visat att elektromotorkraften som uppstår i en sluten krets (spole och galvanometer enligt vår erfarenhet) beror på hastigheten på magnetfluxens förändring, begränsad av spolens inre diameter. I detta fall är det absolut likgiltigt hur förändringen i magnetflödet inträffar: antingen på grund av en förändring i magnetfältet eller på grund av spolens rörelse i ett konstant magnetfält.

Självinduktion, EMF för självinduktion

Det mest intressanta är att spolen är i sitt eget magnetfält skapat av strömmen som strömmar genom den. Om strömmen i den berörda kretsen (spole och externa kretsar) förändras av någon anledning kommer det magnetiska flödet som orsakar EMF också att förändras.

Denna EMF kallas självinducerande EMF. En anmärkningsvärd rysk forskare E.Kh studerade detta fenomen. Lenz. 1833 upptäckte han lagen om interaktion mellan magnetfält i en spole, vilket ledde till självinduktion. Denna lag är nu känd som Lenz-lagen. (Förväxlas inte med Joule-Lenz-lagen)!

Lenzs lag säger att riktningen på induktionsströmmen som uppstår i en ledande stängd krets är sådan att den skapar ett magnetfält som motverkar förändringen i magnetflödet som orsakade induktionsströmmen.

I detta fall är spolen i sitt eget magnetiska flöde, vilket är direkt proportionellt mot strömstyrkan: Ф = L * I.

I denna formel finns en proportionalitetskoefficient L, även kallad spolens induktans eller självinduktansskoefficient. I SI-systemet kallas induktansenheten henry (GN).Om spolen med en likström på 1A skapar sitt eget magnetiska flöde av 1VB, har en sådan spole en induktans av 1H.

Liksom en laddad kondensator som har en elektrisk energitillförsel har spolen genom vilken strömmen flyter magnetisk energi. På grund av fenomenet självinduktion, om spolen är ansluten till en krets med en EMF-källa, när kretsen är stängd, ställs strömmen in med en fördröjning.

På samma sätt stoppar den inte omedelbart när den kopplas bort. I detta fall verkar självinducerande EMF på spolanslutningarna, vars värde är betydligt (tiofaldigt) högre än EMF för kraftkällan. Till exempel används ett liknande fenomen i tändspolar av bilar, i horisontella skanningar av tv-apparater, liksom i standardschemat för att slå på lysrör. Dessa är alla användbara manifestationer av EMF-självinduktion.

I vissa fall är den självinducerande EMF skadlig: om transistoromkopplaren är laddad med en spole av en reläspole eller en elektromagnet, installeras en skyddsdiod parallellt med lindningen för att skydda EMF för självinduktionen med polariteten i den bakre EMF på kraftkällan. Denna inkludering visas i figur 1.

Bild 1. Skydd av transistoromkopplaren mot EMF självinduktion.

Hur man upptäcker stängda öglor

Ofta uppstår tvivel, men finns det kortslutningar i transformatorn eller motorlindningarna? För sådana kontroller används olika enheter, till exempel RLC - broar eller hemmagjorda enheter - sonder. Det är dock möjligt att kontrollera om kortslutningar används med en enkel neonlampa. Vilken lampa som helst kan passa - även från en defekt kinesisk elektrisk vattenkokare.

För att kunna mäta måste en lampa utan begränsande motstånd anslutas till den studerade lindningen. Lindningen bör ha den största induktansen; om det är en nättransformator, anslut sedan lampan till elnätet. Därefter ska en ström på flera milliamp passera genom lindningen. För detta ändamål kan du använda en strömkälla med ett seriekopplat motstånd, som visas i figur 2.

Du kan använda batterier som strömkälla. Om det i ett ögonblick för att öppna tillförselkretsen finns en blinkning av en lampa, så är spolen servicebar, det finns inga kortslutna varv. (För att göra arbetssekvensen mer tydlig visas omkopplaren i figur 2).

Sådana mätningar kan utföras med hjälp av en pekaravometer som ett batteri, såsom en TL-4 i motståndsmätningsläget * 1 Ohm. I detta läge ger den angivna anordningen en ström på ungefär en och en halv milliamp, vilket är tillräckligt för mätningarna. Digital multimeter kan inte användas för dessa ändamål - dess ström är inte tillräckligt för att skapa den nödvändiga magnetfältstyrkan.

Liknande mätningar kan utföras exakt också, om neonlampan byts ut med dina egna fingrar: för att öka upplösningen på "mätanordningen", bör dina fingrar vara något skurna. Med en arbetsspole kommer du att känna en ganska stark elektrisk chock, naturligtvis inte dödlig, men också inte särskilt trevlig.

Bild 2. Upptäckt av kortslutna svängar med en neonlampa.