인덕턴스

인덕터는 일반적으로 코일 의 형태로 많은 회로 응용 프로그램에서 일반적으로 사용됩니다. 그들의 목적은 안정된 상태 전류가 흐를 때 자기 에너지를 저장하는 것입니다.

폐쇄 회로를 형성하는 루프에서 변화하는 자기장은 전류를 구동하는 전기 동기 힘을 유도합니다. 이 현상은 전자기 유도라고합니다. 인덕터는 단순히 와이어의 코일이며 자체 자기장의 변화와 말단의 전압과 관련된 자기 유도의 특성을 가지고 있습니다.

이 비디오는 인덕턴스의 개념을 설명하고 바 자석과 코일을 사용하여 유도 실험을 시연합니다. 마지막으로, 우리는 인덕터에 대한 현재 응용 프로그램 중 일부를 검토 할 것입니다.

자기 플럭스는 영역을 통과하는 자기장의 양으로 생각될 수 있다. 영역 A에 수직으로 균일 한 자기장 B의 경우, 자기 플럭스 피는 단순히 두 가지의 제품입니다. 패라데이의 유도 법칙에 따르면, 와이어 루프에서 변화하는 자기 플럭스는 루프를 따라 전기 동기 힘 또는 EMF를 생성합니다. 이 EMF는 시간이 지남에 따라 자기 플럭스의 변화 속도의 음수와 같습니다.

자기 플럭스의 변화 속도는 유도된 전기동기력의 극성을 결정한다. 패라데이 법칙의 음수 징후는 자기장이 시간에 따라 감소하면 EMF가 긍정적이라는 것을 의미합니다. 시간이 지남에 따라 증가하면 EMF는 음수입니다. 루프가 폐쇄 회로인 경우 유도된 EMF는 전류를 구동하여 자체 자기장을 생성합니다. 이 자기장은 오른손 규칙에 의해 주어진 방향이 있습니다. 오른손의 손가락이 루프의 전류 방향을 중심으로 컬을 하면 오른손의 엄지 손가락이 생성된 자기장의 방향을 가리킵니다. 유도된 전류는 외부 자기장의 변화 속도에 반대하는 자기장을 생성하는 방향으로 흐어야 합니다.

예를 들어 이 자석의 자기장은 단일 와이어 루프를 통해 위쪽으로 가리킵니다. 자석을 루프에서 멀리 이동하면 루프를 통해 자기장 강도가 감소합니다. 아래쪽을 가리키는 벡터로 표현되는 자기 플럭스의 변화는 현재의 반시계 방향으로 구동하는 양성 EMF를 유도한다. 오른손 규칙에 따라 전류는 감소하는 자기장 또는 플럭스를 반대하기 위해 루프 내에서 가리키는 자기장을 만듭니다. 대조적으로, 자석을 루프쪽으로 이동하면 자기장이 증가합니다. 자성 플럭스의 변화는 위쪽을 가리키는 벡터로 표시됩니다. 이 경우 현재 를 시계 방향으로 구동하는 음의 EMF를 유도합니다. 오른손 규칙에 따라 이 방향의 전류는 증가하는 자기장 또는 플럭스를 반대하기 위해 루프 내에서 아래로 가리키는 자기장을 만듭니다.

이제 루프에서 솔레노이드로 이동하여 공기 또는 자기 물질의 코어 주위에 여러 개의 와이어 상처루프를 사용하게 됩니다. 전기 회로에서 일반적으로 사용되는 인덕터입니다. 전류가 솔레노이드를 통해 흐르는 경우 인덕터 내에서 자기장을 생성합니다. 이 자기장의 방향은 오른손 규칙에 의해 제공됩니다. 이 필드는 차례로 필드의 것과 동일한 방향으로 자기 플럭스를 생성하고,이 플럭스의 양은 전류에 비례합니다. 따라서 전류가 시간에 따라 변경되면 자기 플럭스도 마찬가지입니다. 패라데이의 법칙에 따라, 변화하는 플럭스는 유도된 전류의 자기장이 원래 플럭스의 변화에 반대할 수 있도록 코일을 통해 전류를 구동하는 전압을 유도한다. 다양한 전류에 대응하여 자체 단자에 걸쳐 전압 유도 현상을 자체 유도라고 하며, 솔레노이드를 가로지르는 총 유도 전압은 단일 루프의 EMF를 곱한 회전 N의 수입니다.

이제 기본 을 설명했습니다, 물리학 실험실에서 전자기 유도를 공부하는 방법을 보자.

다음의 모든 실험은 전류 흐름의 방향에 따라 0점의 오른쪽 또는 왼쪽으로 편향되는 바늘을 가지고 있는 아날로그 양극성 심미터를 사용합니다.

첫째, 중공 코어, 북극과 남극으로 명확하게 표시된 막대 자석, 아날로그 양극성 심미터가 있는 솔레노이드를 획득한다. 그런 다음 솔레노이드를 암미터에 연결합니다. 첫 번째 시험의 경우, 심미터의 음의 단말에 연결된 솔레노이드의 끝에 자석의 북극을 삽입한다. 심계를 관찰하고 바늘의 편향의 극성과 대략적인 크기를 기록합니다. 자석을 솔레노이드에서 꺼내 서 극성 및 심미터 바늘의 편향의 대략적인 크기를 기록합니다.

이제 자석을 돌리고 자궁경마계의 음극에 연결된 솔레노이드 의 끝에서 남극을 삽입하고 제거합니다. 자석의 남극을 코일에 삽입한 다음 첫 번째 시험보다 더 느리게 제거하여 이 실험을 반복하십시오. 북극이 근처에서 이동하고 솔레노이드에 들어가면, 그것은 암미터의 순간적인 긍정적 편향을 일으키는 전류를 유도한다. 북극이 솔레노이드에서 제거되면 편향은 음수입니다. 자석의 방향을 반전하면 암미터 응답이 역전됩니다.

마지막으로 이동 속도는 시간이 지남에 따라 자기장의 변화에 영향을 미치며, 이는 유도된 전압과 전류를 결정합니다. 느린 움직임은 전류가 적고 판독값이 작아지며, 더 빠른 움직임은 더 많은 전류와 더 큰 판독을 유도합니다.

자체 유도 실험의 경우 전구, 인덕터 코일, 양수 1볼트로 설정된 전압 공급, 스위치 및 아날로그 심미터를 도시된 대로 연결합니다. 스위치가 열리면 회로를 조립하여 전류가 흐르지 않도록 합니다.

스위치를 닫아 전압 소스를 전구와 인덕터 코일에 연결합니다. 어둡게 불이 켜진 것처럼 보이는 전구를 관찰합니다. 스위치를 열어 회로에서 전압 공급을 분리합니다. 스위치가 열리는 순간에 전구와 암미터를 관찰한 다음 결과를 기록합니다. 전구가 짧게 밝아지고 암미터는 동시에 긍정적 인 판독을 보여줍니다. 이것은 자기 유도로 인해 발생하며 이 짧은 기간 동안 여러 이벤트가 발생합니다.

처음에 스위치가 닫히면 코일과 전구를 통해 전류가 흐르지만 코일이 전구에 비해 전구에 비해 코일을 통해 훨씬 더 많은 전류가 흐릅니다. 스위치를 열면 전압 소스가 분리됩니다. 이로 인해 인덕터를 통해 전류가 줄어듭니다.

인덕터를 통해 이러한 전류가 변경되면 자기 플럭스가 변경되어 원래 전류와 동일한 방향으로 흐르면서 감소를 반대하는 과도 전류를 유도합니다. 두 가지의 조합 - 원본과 과도 전류 - 지금 전구를 통해 흐르는 것을 잠시 조명 총 인덕터 전류를 산출하고 동시에 양수 전류를 나타내는 심계에 편향을 야기한다.

전자기 유도는 현대 장치에 많은 응용 프로그램을 가지고 있으며, 물리적 접촉없이 에너지와 정보를 전송하는 기본적인 방법입니다.

유도는 변압기라는 장치의 작동 뒤에 핵심 원리입니다. 변압기에는 1차 권선 또는 코일에 연결된 입력 단자 쌍과 보조 권선에 연결된 출력 단자가 있습니다. 강철, 페릿 또는 단순히 공기로 구성된 코어는 두 권악기를 자석으로 결합합니다. 한 권선에 걸쳐 전압은 전류가 그것을 통해 흐르고 자기장을 만듭니다. 자기플럭스 또는 자기장의 밀도는 코어를 통과하는 보조 권선에 결합되어 전압을 유도합니다. 이 원리를 상호 유도라고 합니다.

인덕터의 또 다른 응용 분야는 단순성, 견고성 및 신뢰성으로 인해 현대 산업의 주력인 AC 유도 모터입니다. 유도 모터에는 두 개의 주요 부품만 있습니다. 첫 번째는 캐비티 주변의 고정 코일로 구성된 고정 된 부분인 stator라고합니다. 캐비티에 매달린 로터는 바의 원통형 배열을 캡핑하는 엔드 링 한 쌍입니다. 3상 AC 유도 모터는 3상 전력을 사용하며, 각 단계는 별도의 고정관 코일에 연결됩니다. 코일은 공급된 전력의 각 단계에 대해 하나의 자기장을 생성하는 패턴으로 배열됩니다. "스테이터 자기장"이라고 불리는 결과 그물 자기장은 일정한 속도로 회전합니다.

회전하는 자기 플럭스는 변압기가 기본 코일에서 보조 코일로 전력을 전달하는 방식과 유사하게 로터내의 전류를 유도합니다. 로터의 막대를 통해 전류는 차례로 "유도 로터 자기장"이라고 불리는 자체 자기장을 만듭니다. 이 두 필드 간의 상호 작용은 로터에 힘을 생성하여 주위의 자석을 따르는 철 막대와 같이 고정자 자기장을 따릅니다.

당신은 전자기 유도에 JoVE의 소개를 보았다. 이제 자기장이 변화하는 시간이 어떻게 도체에서 전기동기력을 유도하는지, 그리고 결과 전류가 자체 자기장을 생성하는 방법을 이해해야 합니다. 시청해 주셔서 감사합니다!