 |
ЭДС самоиндукции имеет всегда такое направление, при котором она препятствует изменению вызвавшего ее тока
|
|
|
|
ЭДС самоиндукции имеет всегда такое направление, при котором она препятствует изменению вызвавшего ее тока
Не следует забывать, что если ток в катушке не изменяется, то никакой ЭДС самоиндукции не возникает.
На этом мы закончим рассмотрение процессов, происходящих с катушками индуктивности в цепях постоянного тока и переходим к цепям переменного тока.
Катушка индуктивности в цепи переменного тока.
Рассмотрим цепь, в которой на катушку индуктивности подается переменный ток:
Давайте посмотрим на зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени, а затем уже разберемся, почему они выглядят именно так:
Как мы уже выяснили, ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности и противоположна по знаку скорости изменения тока:
Е = - L * Δ I / Δ t
Собственно, график нам и демонстрирует эту зависимость.
На всем промежутке 1-2 ток возрастает, а значит скорость его изменения положительна. Скорость изменения тока максимальна в точке 1 и плавно уменьшается при приближении к точке 2, а в точке 2 равна 0. ЭДС самоиндукции на всем этом промежутке, напротив, возрастает, достигая максимума в момент изменения знака тока.
Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены “навстречу” току источника). А на участке 2-3 все наоборот – ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока.
Исходя из графиков, которые мы построили для случая использования катушки индуктивности в цепи переменного тока, мы определили ЭДС самоиндукции катушки, но каким же будет напряжение U? По 2-му закону Кирхгофа:
U = -ε s
В итоге мы приходим к очень интересному факту – катушка индуктивности оказывает сопротивление переменному току, протекающему по цепи.
|
|
|
Это сопротивление, называется индуктивным и вычисляется следующим образом:
XL=2π • f •L
где XL — индуктивное сопротивление в Ом; f—частота переменного тока в Гц; L — индуктивность катушки в Гн
Величину 2π • f называют круговой частотой и обозначают буквой ω (омега). Поэтому приведенная выше формула может быть представлена так:
XL=ω •L
где
ω – круговая частота; ω = 2 π f
f – частота переменного тока.
Из формулы следует, что чем больше частота тока, тем большее сопротивление будет ему оказывать катушка индуктивности.
Из нее также следует, что для постоянного тока (ω = 0) индуктивное сопротивление равно нулю.
Для отсечения низких звуковых частот ставят катушки с железным сердечником (дроссели низкой частоты), а для более высоких радиочастот — без железного сердечника, которые носят название дросселей высокой частоты.
Индуктивное сопротивление имеет линейную зависимость от частоты тока
Индуктивное сопротивление является реактивным, поскольку изменяет фазу протекающего через него тока.
Построим на одном графике зависимости тока и напряжения в цепи от времени:
Как видите ток и напряжение сдвинуты по фазе друг относительно друга, и это является одним из важнейших свойств цепей переменного тока, в которых используется катушка индуктивности:
При включении катушки индуктивности в цепь переменного тока в цепи появляется сдвиг фаз между напряжением и током, при этом ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода.
. Поэтому, когда, нужно пропустить по какой-либо цепи ток с задержкой, в цепь включают последовательно катушку индуктивности.
Это явления используют при проектировании фазовращателей, например, для включения тиристоров в схемах различных регуляторов.
|
|
|
На этом закончим изучение самоиндукции и перейдем к рассмотрению еще одного очень важного свойства катушки индуктивности – взаимоиндукции.
|
|
|
