Tự cảm ứng và cảm ứng lẫn nhau

EMF của tự cảm ứng

Một dòng điện biến luôn tạo ra một biến từ trường, do đó luôn gây ra điện từ trường... Với mỗi lần thay đổi dòng điện trong cuộn dây (hoặc nói chung là trong dây dẫn), bản thân nó sẽ tạo ra một EMF tự cảm ứng.

Khi một emf trong một cuộn dây được tạo ra bởi sự thay đổi từ thông riêng của nó, độ lớn của emf đó phụ thuộc vào tốc độ thay đổi của dòng điện. Tốc độ thay đổi dòng điện càng lớn thì EMF của hiện tượng tự cảm ứng càng lớn.

Độ lớn của emf tự cảm ứng cũng phụ thuộc vào số vòng dây của cuộn dây, mật độ cuộn dây của chúng và kích thước của cuộn dây. Đường kính của cuộn dây, số vòng quay của nó và mật độ của cuộn dây càng lớn thì EMF của hiện tượng tự cảm ứng càng lớn. Sự phụ thuộc này của EMF tự cảm ứng vào tốc độ thay đổi dòng điện trong cuộn dây, số vòng dây và kích thước của nó có tầm quan trọng lớn trong kỹ thuật điện.

Hướng của emf tự cảm ứng được xác định bởi định luật Lenz. EMF của hiện tượng tự cảm ứng luôn có hướng ngăn cản sự thay đổi dòng điện gây ra nó.

Nói cách khác, việc giảm dòng điện trong cuộn dây dẫn đến sự xuất hiện của EMF tự cảm ứng hướng theo hướng của dòng điện, tức là ngăn chặn sự giảm của nó. Ngược lại, khi dòng điện trong cuộn dây tăng lên, EMF tự cảm ứng xuất hiện, hướng ngược lại dòng điện, nghĩa là ngăn chặn sự gia tăng của nó.

Không nên quên rằng nếu dòng điện trong cuộn dây không thay đổi, thì không có hiện tượng tự cảm ứng EMF nào xảy ra. Hiện tượng tự cảm ứng đặc biệt rõ rệt trong mạch chứa cuộn dây có lõi sắt, vì sắt làm tăng đáng kể từ thông của cuộn dây và theo đó, độ lớn của EMF của tự cảm ứng khi nó thay đổi.

điện cảm

Vì vậy, chúng ta biết rằng cường độ của EMF tự cảm ứng trong cuộn dây, ngoài tốc độ thay đổi dòng điện trong nó, còn phụ thuộc vào kích thước của cuộn dây và số vòng dây của nó.

Do đó, các cuộn dây có thiết kế khác nhau với cùng tốc độ thay đổi dòng điện có khả năng tự cảm ứng suất điện động tự cảm ứng có cường độ khác nhau.

Để phân biệt các cuộn dây với nhau bằng khả năng tạo ra EMF tự cảm ứng trong chính chúng, khái niệm cuộn dây cảm ứng hoặc hệ số tự cảm ứng đã được đưa ra.

Độ tự cảm của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho khả năng tự sinh ra suất điện động tự cảm của cuộn dây.

Độ tự cảm của một cuộn dây nhất định là một giá trị không đổi, không phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy qua nó và tốc độ thay đổi của nó.

Henry - đây là độ tự cảm của một cuộn dây (hoặc dây điện) như vậy, trong đó, khi cường độ dòng điện thay đổi 1 ampe trong 1 giây, sẽ phát sinh EMF tự cảm ứng 1 volt.

Trong thực tế, đôi khi bạn cần một cuộn dây (hoặc cuộn dây) không có độ tự cảm. Trong trường hợp này, dây được quấn trên một cuộn dây đã gấp hai lần trước đó. Phương pháp cuộn dây này được gọi là bifilar.

EMF của cảm ứng lẫn nhau

Chúng ta biết rằng EMF của cảm ứng trong một cuộn dây có thể được gây ra không phải bằng cách di chuyển nam châm điện trong đó, mà chỉ bằng cách thay đổi dòng điện trong cuộn dây của nó. Nhưng sao, để gây ra cảm ứng trường điện từ ở một cuộn dây do dòng điện ở cuộn dây khác thay đổi, nhất thiết không nhất thiết phải đặt cuộn này vào cuộn kia mà có thể sắp xếp chúng cạnh nhau

Và trong trường hợp này, khi dòng điện trong một cuộn dây thay đổi, từ thông xoay chiều thu được sẽ xuyên qua (chéo) các vòng của cuộn dây kia và gây ra EMF trong đó.

Cảm ứng lẫn nhau cho phép kết nối các mạch điện khác nhau bằng từ trường. Kết nối này thường được gọi là khớp nối cảm ứng.

Độ lớn của suất điện động cảm ứng lẫn nhau phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ thay đổi dòng điện trong cuộn dây thứ nhất…. Dòng điện thay đổi trong nó càng nhanh thì EMF của cảm ứng lẫn nhau càng lớn.

Ngoài ra, độ lớn của EMF cảm ứng lẫn nhau phụ thuộc vào độ lớn của độ tự cảm của hai cuộn dây và vị trí tương đối của chúng, cũng như tính thấm từ của môi trường.

Do đó, các cuộn dây, khác nhau về độ tự cảm và sự sắp xếp lẫn nhau và trong các môi trường khác nhau, có khả năng tạo ra các EMF cảm ứng lẫn nhau, khác nhau về cường độ.

Để có thể phân biệt giữa các cặp cuộn dây khác nhau bằng khả năng tạo ra EMF lẫn nhau, khái niệm về độ tự cảm lẫn nhau hoặc hệ số cảm ứng lẫn nhau.

Độ tự cảm lẫn nhau được ký hiệu bằng chữ M. Đơn vị đo của nó, giống như độ tự cảm, là henry.

Henry là một điện cảm lẫn nhau của hai cuộn dây sao cho sự thay đổi dòng điện trong một cuộn dây 1 amp trong 1 giây gây ra một emf của cảm ứng lẫn nhau bằng 1 volt trong cuộn dây kia.

Độ lớn của EMF cảm ứng lẫn nhau bị ảnh hưởng bởi tính thấm từ của môi trường. Độ thấm từ của môi trường mà từ thông xen kẽ kết nối các cuộn dây được đóng lại càng lớn, thì sự liên kết quy nạp của các cuộn dây càng mạnh và giá trị EMF của cảm ứng lẫn nhau càng lớn.

Công việc dựa trên hiện tượng cảm ứng lẫn nhau trong một thiết bị điện quan trọng như máy biến áp.

Nguyên lý hoạt động của máy biến áp

Nguyên lý hoạt động của máy biến áp dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và là như sau. Hai cuộn dây được quấn trên lõi sắt, một trong số chúng được nối với nguồn dòng điện xoay chiều và cuộn dây còn lại được nối với dòng điện (điện trở).

Một cuộn dây được kết nối với nguồn điện xoay chiều sẽ tạo ra một từ thông xoay chiều trong lõi, tạo ra một EMF trong cuộn dây kia.

Cuộn dây được kết nối với nguồn xoay chiều được gọi là cuộn sơ cấp và cuộn dây mà người tiêu dùng được kết nối được gọi là thứ cấp. Nhưng vì từ thông xen kẽ đồng thời xuyên qua cả hai cuộn dây, nên một EMF xen kẽ được tạo ra trong mỗi cuộn dây.

Độ lớn của EMF của mỗi vòng, giống như EMF của toàn bộ cuộn dây, phụ thuộc vào độ lớn của từ thông xuyên qua cuộn dây và tốc độ thay đổi của nó.Tốc độ biến thiên của từ thông chỉ phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều một chiều đối với một dòng điện nhất định. Độ lớn của từ thông đối với máy biến áp này cũng không đổi. Do đó, trong máy biến áp được xem xét, EMF trong mỗi cuộn dây chỉ phụ thuộc vào số vòng dây trong đó.

Tỉ số giữa điện áp sơ cấp và thứ cấp bằng tỉ số số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp. Mối quan hệ này được gọi là hệ số biến đổi (K).

Nếu điện áp lưới được đặt vào một trong các cuộn dây của máy biến áp, thì điện áp này sẽ được lấy ra từ cuộn dây kia, điện áp này lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp lưới bao nhiêu lần tùy thuộc vào số vòng dây của cuộn thứ cấp nhiều hơn hoặc ít hơn.

Nếu một điện áp được lấy ra từ cuộn thứ cấp lớn hơn điện áp cung cấp cho cuộn sơ cấp, thì máy biến áp như vậy được gọi là tăng áp. Ngược lại, nếu điện áp lấy ra từ cuộn thứ cấp nhỏ hơn cuộn sơ cấp, thì máy biến áp như vậy được gọi là hạ áp. Mỗi máy biến áp có thể được sử dụng như một bước lên hoặc bước xuống.

Tỷ lệ chuyển đổi thường được chỉ định trong hộ chiếu của máy biến áp dưới dạng tỷ lệ giữa điện áp cao nhất và thấp nhất, nghĩa là nó luôn lớn hơn một.