10.5: Резюме

Ця глава розширила матеріал, представлений у главі 9 про індуктивність, у сферу магнітних ланцюгів. Ми почали з поняття електромагнітної індукції, яка простою мовою стверджує, що якщо провідник відчуває зміну магнітних силових ліній, то напруга буде індуковано в цьому провіднику. Ця концепція використовується безліччю різних пристроїв, включаючи електродвигуни, генератори, реле, гучномовці, мікрофони та інші перетворювачі та датчики. Наприклад, динамічні гучномовці та мікрофони використовують котушку дроту, підвішену у фіксованому магнітному полі. У випадку з гучномовцем сигнал, що подається в котушку, створює мінливе магнітне поле, яке взаємодіє з полем постійного магніту і змушує прикріплену діафрагму вібрувати проти повітря, що, в свою чергу, створює звук. Динамічний мікрофон працює протилежним чином. Звукові хвилі змушують діафрагму вібрувати вперед і назад. Ця діафрагма прикріплена до котушки, і рух котушки в полі постійного магніту призводить до індукування напруги в котушці. Потім ця напруга може бути посилена за допомогою електронної схеми.

Магнітні ланцюги будуються шляхом створення однієї або декількох котушок дроту, обмотаного навколо сердечника, який виготовлений з феромагнітного матеріалу, такого як сталь. Ключовою частиною аналізу магнітних ланцюгів є закон Хопкінсона (також званий законом Роуленда), який є версією закону Ома на магнітному ланцюзі. У цій аналогії магнітний потік уподібнюється потоку струму, магнітне небажання виступає за опір, а магніторушійна сила аналогічна електрорушійній силі (тобто напрузі). Далі магніторушійна сила являє собою добуток кількості витків в котушці і струму через згадану котушку, або\(NI\). При пропущенні струму через котушку створюється сила намагнічування\(H\), і пов'язаний з ним магнітний потік. З огляду на це, матеріал сердечника матиме відповідну щільність потоку,\(B\). Зв'язок між\(B\) і\(H\) виявляється через\(BH\) криву для цього конкретного матеріалу. \(BH\)криві нелінійні для феромагнітних матеріалів. Вони також демонструють гістерезис, що означає, що недавня експлуатаційна історія матеріалу відіграє певну роль у його поточному стані. Кожен елемент ядра має певне небажання і таким чином проявляє аналогічне «падіння напруги». Ці «краплі» повинні складатися до\(NI\) «підйомів» котушки (ів), за аналогією КВЛ.

Трансформатори використовують одну або кілька первинних котушок для перетворення вхідної напруги в ще одну вихідну напругу, що з'являються на вторинних котушках. Ставлення між числом витків первинної котушки до числа витків вторинної котушки називається коефіцієнтом витків,\(N\). Вторинна напруга дорівнює первинній напрузі, поділеній на\(N\) той час як вторинний струм дорівнює часу первинного струму\(N\). Якщо\(N\) більше одиниці, у нас понижуючий трансформатор (знижує напругу),\(N\) а якщо менше одиниці - підвищуючий трансформатор (підвищення напруги). В ідеалі трансформатори не розсіюють потужність. Таким чином, вони не мають номінальної потужності, а замість цього мають номінал VA (вольт-ампер) для позначення їх потужності. Трансформатори також можуть бути використані для узгодження імпедансу для підвищення ефективності системи. Імпеданс, який бачить джерело на первинному, дорівнює вторинному імпедансу на квадрат коефіцієнта витків. Це називається відбитим імпедансом.

Переглянути питання

1. Опишіть поняття електромагнітної індукції.

2. Опишіть закон Ома для магнітних ланцюгів (закон Хопкінсона або Роуленда).

3. Опишіть гістерезис.

4. Визначте залишковий магнетизм і коерцитивність.

5. Намітьте роботу реле.

6. Які види використання трансформаторів?

7. Що таке коефіцієнт поворотів? Як впливає на напругу і струм в первинному і вторинному?

8. У чому різниця між підвищувальним і понижуючим трансформатором?

9. Що таке відбивається імпеданс?