điện cảm là gì
Độ tự cảm được gọi là một phần tử lý tưởng hóa của một mạch điện trong đó năng lượng của từ trường được lưu trữ. Việc lưu trữ năng lượng điện trường hoặc chuyển đổi năng lượng điện thành các loại năng lượng khác không xảy ra trong đó.
Thứ gần nhất với một phần tử lý tưởng hóa — điện cảm — là một phần tử thực của mạch điện — cuộn dây cảm ứng.
Không giống như cuộn cảm, cuộn dây tự cảm cũng lưu trữ năng lượng của điện trường và chuyển đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác, cụ thể là nhiệt.
Về mặt định lượng, khả năng lưu trữ năng lượng của từ trường của các phần tử thực và lý tưởng của mạch điện được đặc trưng bởi một tham số gọi là độ tự cảm.
Do đó, thuật ngữ "độ tự cảm" được sử dụng làm tên của phần tử lý tưởng hóa của mạch điện, là tên của tham số đặc trưng định lượng cho các thuộc tính của phần tử này và là tên của tham số chính của cuộn cảm.
Cơm. 1. Ký hiệu đồ họa thông thường của điện cảm
Xác định được mối quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong cuộn dây thuần cảm định luật cảm ứng điện từ, từ đó suy ra rằng khi từ thông xuyên qua cuộn dây cảm ứng thay đổi, thì một suất điện động e được sinh ra trong nó, tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi từ thông liên kết của cuộn dây ψ và được định hướng sao cho dòng điện gây ra bởi nó, có xu hướng ngăn chặn sự thay đổi trong từ thông:
e = — dψ / dt
Từ thông liên kết của cuộn dây bằng tổng đại số của các từ thông xuyên qua các vòng riêng lẻ của nó:
trong đó N là số vòng dây.
Từ thông F xuyên qua mỗi vòng của cuộn dây, trong trường hợp chung, có thể chứa hai thành phần: từ thông cho hiện tượng tự cảm Fsi và từ thông của trường ngoài Fvp: F — Fsi + Fvp.
Thành phần đầu tiên là từ thông gây ra bởi dòng điện chạy qua cuộn dây, thành phần thứ hai được xác định bởi các từ trường mà sự tồn tại của chúng không liên quan đến dòng điện trong cuộn dây—từ trường của Trái đất, từ trường của các cuộn dây khác và nam châm vĩnh cửu… Nếu thành phần thứ hai của từ thông do từ trường của một cuộn dây khác gây ra thì gọi là từ thông cảm ứng lẫn nhau.
Từ thông cuộn dây ψ, cũng như từ thông Φ, có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của hai thành phần: liên kết từ thông tự cảm ứng ψsi và liên kết từ thông trường ngoài ψvp
ψ= ψsi + ψvp
e = esi + dvp,
ở đây eu là EMF của tự cảm ứng, evp là EMF của các trường bên ngoài.
Nếu từ thông của các trường ngoài cuộn dây cảm ứng bằng không và chỉ có từ thông tự cảm đi qua cuộn dây thì chỉ EMF của tự cảm ứng.
Mối quan hệ từ thông điện cảm phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây. Sự phụ thuộc này, được gọi là Weber - đặc tính ampe của cuộn dây cảm ứng, thường có đặc tính phi tuyến tính (Hình 2, đường cong 1).
Trong một trường hợp cụ thể, ví dụ, đối với cuộn dây không có lõi từ, sự phụ thuộc này có thể là tuyến tính (Hình 2, đường cong 2).
Cơm. 2. Đặc điểm của Weber-ampere của cuộn cảm: 1 — phi tuyến tính, 2 — tuyến tính.
Theo đơn vị SI, độ tự cảm được biểu thị bằng henries (H).
Khi phân tích các mạch, giá trị của EMF gây ra trong cuộn dây thường không được tính đến mà là điện áp ở các cực của nó, chiều dương của nó được chọn trùng với chiều dương của dòng điện:
Một yếu tố lý tưởng hóa của mạch điện - điện cảm - có thể được coi là một mô hình đơn giản hóa của cuộn dây cảm ứng, phản ánh khả năng lưu trữ năng lượng của từ trường của cuộn dây.
Đối với cuộn cảm tuyến tính, điện áp trên các cực của nó tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi của dòng điện. Khi dòng điện một chiều chạy qua cuộn cảm, điện áp trên các cực của nó bằng không, do đó điện trở của cuộn cảm đối với dòng điện một chiều bằng không.