индукционный ток, индукционное напряжение, электромагнитная индукция и закон Ленца | Видео 2/5

Закон Ленца: ПЕРЕМЕННОЕ электромагнитное поле «H» индуцирует напряжение, называемое наведенным. 8 схем, питающихся от источника постоянного напряжения, используются для демонстрации напряжения, индуцируемого в катушке индуктивности L. Примечание: номера -1), -2) , -3) , -4) -5) , -6) , -7) , -8) соответствуют схемам, описанным на каждом этапе в видеороликах 2/5 - 5/5. - 1) При разомкнутом выключателе цепь работает некоторое время и находится в состоянии равновесия. Равновесие означает, что ток в катушке L не меняется, напряжение на катушке и индуктивность L остаются постоянными и равными нулю, потому что электромагнитное поле «H», создаваемое током, остается постоянным, так как ток не меняется. Поскольку «H» не меняется, напряжение на катушке не индуцируется, поэтому Vind = 0. Поэтому катушка ведет себя как простой проводник без сопротивления. Поэтому ток i, идущий от источника, максимален и равен i1. При разомкнутом выключателе i2 = 0. - 2) В момент времени t = 0, когда выключатель замкнут, равновесие цепи нарушается, и нарушение равновесия отражается в расширении электромагнитного поля H за счет изменения тока i, возможно, выраженного как diL(t)/dt. Это происходит потому, что току i2 предлагается путь, а значит, ток i должен отреагировать, чтобы стать i = i1 + i2. Однако, как только i меняется, меняется и поле H, пропорционально скорости изменения i, которая обозначается (di/dt). Изменяющееся поле H индуцирует переменное напряжение на катушке, так что Vind уже не равно нулю. Полярность Vind такова, что она противостоит любому изменению i. Мы можем сравнить Vind с батареей, чей (+) полюс будет соответствовать току i, а напряжение батареи будет представлять собой индуцированное напряжение. Это напряжение представляет собой препятствие, мешающее i изменяться и течь так, чтобы стать i = i1 + i2. Другими словами, в момент времени t = 0, когда выключатель закрыт, i2 = 0 и i остается равным i, i = i1. В начальном состоянии равновесия и в состоянии дисбаланса, когда t = 0, i = i1. Это свойство известно как «непрерывность тока i между двумя состояниями». Это свойство будет использовано для нахождения констант интегрирования K при поиске выражения тока i(t), проходящего через катушку. - 3) Индуцированное напряжение Vind изменяется, поскольку изменяется поле H. Vind достигает максимума, когда выключатель закрыт, а затем уменьшается со временем. Это позволяет току i увеличиваться со временем. Колебания i и Vind обратно пропорциональны. 4) и 5) После замыкания выключателя, например, при t = 3 секунды, поле H снова становится постоянным, Vind снова равно нулю, катушка снова ведет себя как простой проводник, и предыдущее увеличение i приводит к i = i1 + i2, где i2 уже не равно нулю. 6) Теперь, если мы снова разомкнем выключатель, например, в момент времени t = 30 секунд, равновесие цепи снова нарушится. Поле H снова расширяется (или электромагнитное поле H расширяется) и индуцирует переменное напряжение Vind, полярность которого такова, что оно противостоит любому изменению i, которое имеет тенденцию к уменьшению; логически это означает, что полярность Vind обязательно и естественно обратная. 7) Винд уменьшается со временем, позволяя току i уменьшаться до тех пор, пока i=i1 и i2 = 0. i2 = 0, потому что выключатель разомкнут. 8) Когда поле H снова становится постоянным, Vind возвращается к нулю вольт: i = i1 и i2 = 0, равновесие цепи снова восстановлено. Примечание: A) Во всех случаях токи i , i1 и i2 увеличиваются или уменьшаются, но они всегда текут В ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ. Меняется только полярность наведенного напряжения. Б) Чем быстрее размыкается выключатель, тем больше наведенное напряжение Vind, поскольку наведенное напряжение равно Vind(t) = L. di(t)/dt , поэтому, когда «dt» стремится к Zéo, например t = 0,0001...01[c], мы имеем : Vind(0,000...01) = di(0,000...01)/(0,000...01) = очень высокое = перенапряжение. Перенапряжение создает искру, что объясняет, почему многие реле сгорают и чернеют, потому что они быстро и регулярно переключаются из одного положения в другое, как реле в стиральной или сушильной машине, которое быстро и регулярно меняет положение, чтобы изменить вращение барабана, независимо от марки машины, верхней или нижней части диапазона.