Электроника:Постоянный ток/Магнетизм и электромагнетизм/Взаимная индукция: различия между версиями
Myagkij (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
Нет описания правки |
||
Строка 41: | Строка 41: | ||
=См.также= | =См.также= | ||
=Внешние ссылки= | =Внешние ссылки= | ||
Строка 47: | Строка 47: | ||
<references /> | <references /> | ||
{{Навигационная таблица/Электроника}} | {{Навигационная таблица/Портал/Электроника}} | ||
[[Категория:Теория]] | [[Категория:Теория]] | ||
[[Категория:Теория по электронике]] | [[Категория:Теория по электронике]] |
Текущая версия от 21:47, 22 мая 2023
Взаимная индукция[1]
Если две катушки с проволокой находятся в непосредственной близости друг от друга, так что первая катушка оказывается в области магнитного поля второй, то в первой катушке будет генерироваться напряжение. Это называется взаимной индуктивностью (взаимной индукцией, взаимоиндукцией): когда напряжение, приложенное к одной катушке, индуцирует напряжение в другой.
Устройство, специально разработанное для создания эффекта взаимной индуктивности между двумя (или более) катушками, называется трансформатором.
![Рис. 1. Эталонный блок для взаимной индуктивности, который можно рассматривать как трансформатор.](/ruwiki/images/a/ae/%D0%AD%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B1%D0%BB%D0%BE%D0%BA_%D0%B4%D0%BB%D1%8F_%D0%B2%D0%B7%D0%B0%D0%B8%D0%BC%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D0%B8%D0%BD%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8%2C_%D0%BA%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%8B%D0%B9_%D0%BC%D0%BE%D0%B6%D0%BD%D0%BE_%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%BC%D0%B0%D1%82%D1%80%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C_%D0%BA%D0%B0%D0%BA_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80_1_31032021_1842.jpg)
Устройство, показанное на фотографии выше, это в некотором роде трансформатор с двумя концентрическими катушками. На самом деле это прецизионный эталонный блок для взаимной индуктивности, но, в принципе, на его примере можно ознакомиться с принципом работы трансформатора.
Обе катушки проводов различаются по цвету: бо́льшая часть трубки обёрнута проводом с зелёной изоляцией (первая катушка), а вторая катушка (провод с изоляцией бронзового цвета) расположена в середине трубки. Концы проводов спускаются к клеммам в основании устройства. Кстати, большинство трансформаторных блоков не имеют таких оголённых проводов как здесь.
Поскольку магнитно-индуцированное напряжение возникает только при изменении силы потока магнитного поля относительно проводника, взаимная индуктивность между двумя катушками возникает только при переменном (AC) напряжении, а не при постоянном (DC).
Взаимной индуктивность в системах с постоянным током используется в тех случаях, когда есть возможность включения/выключения питания катушки (тем самым создавая пульсирующее напряжение постоянного тока), при этом индуцированное напряжение достигает пика при каждом импульсе.
Очень полезное свойство трансформаторов – это способность преобразовывать уровни напряжения и тока в соответствии с соотношением входных и выходных витков катушки. Если на катушку трансформатора подаётся напряжение переменного тока, величина переменного напряжения, индуцированного в катушке, которая не подключена к источнику питания, будет равна входному напряжению, умноженному на отношение выходных и входных витков проводов в катушках. И наоборот, ток, проходящий в обмотке выходной катушки (по сравнению с входной катушкой) будет иметь противоположное соотношение: если напряжение увеличивается от входной катушки к выходной, ток будет уменьшаться в той же пропорции.
![Рис. 2. Принципы работы трансформатора.](/ruwiki/images/6/69/%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BF%D1%8B_%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D1%8B_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0_2_31032021_1843.png)
Такой принцип действия трансформатора аналогичен действию механических шестерён, ременных шкивов или передаточных чисел цепной передачи:
![Рис. 3. Редуктор с понижающим крутящим моментом (сверху) и понижающий трансформатор (снизу).](/ruwiki/images/e/ec/%D0%A0%D0%B5%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80_%D1%81_%D0%BF%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%B6%D0%B0%D1%8E%D1%89%D0%B8%D0%BC_%D0%BA%D1%80%D1%83%D1%82%D1%8F%D1%89%D0%B8%D0%BC_%D0%BC%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%BC_%28%D1%81%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D1%83%29_%D0%B8_%D0%BF%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%B6%D0%B0%D1%8E%D1%89%D0%B8%D0%B9_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80_%28%D1%81%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D1%83%29_3_31032021_1843.jpg)
Трансформатор, предназначенный для вывода большего напряжения, чем он получает через его входную катушку, называется «повышающим» трансформатором, а трансформатор, действующий наоборот, называется «понижающим».
Сила тока, идущего через каждую катушку, конечно, определяется из соответствующей в обратной пропорции.
Итог
- Взаимная индуктивность – это когда магнитное поле, создаваемое катушкой с проволокой, индуцирует напряжение в соседней катушке с проволокой.
- Трансформатор представляет собой устройство, изготовленное из двух или более катушек в непосредственной близости друг от друга, с явной целью создания условий взаимной индуктивности между катушками.
- Трансформаторы работают только при переменном (а не постоянном) напряжении. Таким образом, их можно классифицировать как устройства переменного (а не постоянного) тока.
См.также
Внешние ссылки