Induktansi

Apa itu induktansi?

Itu induktansi Ini adalah sifat dari sirkuit listrik dimana gaya elektromotif terjadi, karena lewatnya arus listrik dan variasi medan magnet yang terkait. Gaya elektromotif ini dapat menghasilkan dua fenomena yang sangat berbeda dari satu sama lain.

Yang pertama adalah induktansi sendiri dalam koil, dan yang kedua sesuai dengan induktansi timbal balik, jika dua atau lebih kumparan digabungkan satu sama lain. Fenomena ini didasarkan pada hukum Faraday, juga dikenal sebagai hukum induksi elektromagnetik, yang menunjukkan bahwa layak untuk menghasilkan medan listrik dari medan magnet variabel.

The 1886 The Fysicist, Mathematician, Electrician Engineer, dan Radiotegraph Bahasa Inggris Oliver Heaviside memberikan indikasi pertama tentang self -induction. Kemudian, fisikawan Amerika Joseph Henry juga memberikan kontribusi penting tentang induksi elektromagnetik; Oleh karena itu, unit pengukuran induktansi menyandang namanya.

Demikian juga, fisikawan Jerman Heinrich Lenz mendalilkan hukum Lenz, di mana arah gaya elektromotif yang diinduksi dinyatakan. Menurut Lenz, gaya ini yang diinduksi oleh perbedaan tegangan yang diterapkan pada pengemudi berada dalam arah yang berlawanan dengan arah arus yang bersirkulasi melalui ini.

Induktansi adalah bagian dari impedansi sirkuit; yaitu, keberadaannya menyiratkan beberapa resistensi terhadap sirkulasi arus.

Rumus matematika

Induktansi biasanya diwakili dengan huruf "l", untuk menghormati kontribusi fisikawan Heinrich Lenz tentang subjek tersebut. 

Pemodelan matematika dari fenomena fisik memerlukan variabel listrik seperti fluks magnetik, perbedaan potensial dan arus listrik dari sirkuit studi.

Formula untuk intensitas arus

Secara matematis, rumus induktansi magnetik didefinisikan sebagai rasio antara aliran magnetik dalam elemen (sirkuit, kumparan listrik, spiral, dll.), dan arus listrik yang beredar melalui elemen.

Dalam formula ini:

• L: Induktansi [H].
• Φ: Fluks Magnetik [WB].
• I: Intensitas arus listrik [A].
• N: Jumlah gulungan belitan [tanpa unit].

Fluks magnetik yang disebutkan dalam rumus ini adalah aliran yang dihasilkan hanya karena sirkulasi arus listrik.

Agar ekspresi ini valid, aliran elektromagnetik lainnya yang dihasilkan oleh faktor eksternal seperti magnet, atau gelombang elektromagnetik di luar sirkuit studi tidak boleh dipertimbangkan.

Nilai induktansi berbanding terbalik dengan intensitas arus. Ini berarti bahwa semakin besar induktansi, semakin rendah sirkulasi arus melalui sirkuit, dan sebaliknya.

Untuk bagiannya, besarnya induktansi berbanding lurus dengan jumlah belokan (atau belokan) yang sesuai dengan koil. Semakin banyak spiral yang dimiliki induktor, semakin besar nilai induktansinya.

Properti ini juga bervariasi tergantung pada sifat fisik utas konduktif yang membentuk koil, serta panjangnya.

Formula untuk ketegangan yang diinduksi

Fluks magnet yang terkait dengan kumparan atau driver adalah variabel yang sulit untuk diukur. Namun, layak untuk mendapatkan diferensial potensial listrik yang disebabkan oleh variasi aliran tersebut.

Dapat melayani Anda: elemen kata

Variabel terakhir ini tidak lebih dari tegangan listrik, yang merupakan variabel yang dapat diukur melalui instrumen konvensional seperti voltmeter atau multimeter. Dengan demikian, ekspresi matematika yang mendefinisikan ketegangan dalam terminal induktor adalah sebagai berikut:

Dalam ungkapan ini:

• V_L: Perbedaan potensial dalam induktor [V].
• L: Induktansi [H].
• ∆i: diferensial saat ini [i].
• ∆T: diferensial waktu [s].

Jika itu adalah koil tunggal, maka v_L Itu adalah ketegangan induktor yang diinduksi sendiri. Polaritas tegangan ini akan tergantung pada apakah besarnya arus meningkat (tanda positif) atau penurunan (tanda negatif) dengan bersirkulasi dari satu kutub ke kutub lainnya.

Akhirnya, saat membersihkan induktansi ekspresi matematika sebelumnya, berikut ini adalah:

Besarnya induktansi dapat diperoleh dengan membagi nilai ketegangan yang diinduksi sendiri dengan diferensial arus sehubungan dengan waktu.

Formula untuk Karakteristik Induktor

Permainan manufaktur dan geometri induktor memainkan peran mendasar dalam nilai induktansi. Yaitu, selain intensitas arus, ada faktor -faktor lain yang mempengaruhi itu.

Rumus yang menggambarkan nilai induktansi berdasarkan sifat fisik sistem adalah sebagai berikut:

Dalam formula ini:

• L: Induktansi [H].
• N: Jumlah bumbu kumparan [tanpa persatuan].
• µ: Permeabilitas magnetik material [WB/A · m].
• S: Area penampang nukleus [m²].
• L: Panjang garis aliran [M].

Besarnya induktansi berbanding lurus dengan kuadrat jumlah belokan, ke area penampang koil dan permeabilitas magnetik material.

Untuk bagiannya, permeabilitas magnetik adalah sifat yang dimiliki bahan untuk menarik medan magnet dan dilintasi oleh ini. Setiap bahan memiliki permeabilitas magnetik yang berbeda.

Pada gilirannya, induktansi berbanding terbalik dengan panjang kumparan. Jika induktor sangat panjang, nilai induktansi akan lebih rendah.

Unit pengukuran

Dalam Sistem Internasional (SI), persatuan induktansi adalah Henrio, untuk menghormati fisikawan Amerika Joseph Henry.

Menurut rumus untuk menentukan induktansi tergantung pada fluks magnet dan intensitas arus, ia harus:

Di sisi lain, jika kita menentukan unit pengukuran yang membentuk Henrio berdasarkan rumus induktansi berdasarkan ketegangan yang diinduksi, kita memiliki:

Perlu dicatat bahwa, dalam hal unit pengukuran, kedua ekspresi setara dengan sempurna. Besaran induktansi yang paling umum biasanya diekspresikan dalam Milihenrios (MH) dan mikrohenrios (μH).

Self -inductance

Induksi diri adalah fenomena yang muncul ketika arus listrik beredar melalui kumparan dan ini menginduksi gaya elektromotif intrinsik dalam sistem.

Dapat melayani Anda: Model Spiral: Sejarah, Karakteristik, Tahapan, Contoh

Gaya elektromotif ini disebut tegangan atau tegangan yang diinduksi, dan muncul sebagai akibat dari adanya fluks magnet variabel.

Gaya elektromotif sebanding dengan kecepatan variasi arus yang bersirkulasi melalui koil. Pada gilirannya, diferensial tegangan baru ini menginduksi sirkulasi arus listrik baru yang berada di arah yang berlawanan dengan arus primer sirkuit.

Induktansi diri terjadi sebagai akibat dari pengaruh yang diberikan perakitan pada dirinya sendiri, karena adanya medan magnet yang bervariasi.

Unit pengukuran induktansi diri juga merupakan Henrio [h], dan biasanya diwakili dalam literatur dengan huruf l.

Aspek yang relevan

Penting untuk membedakan di mana setiap fenomena terjadi: variasi temporal dari fluks magnet terjadi pada permukaan terbuka; yaitu, di sekitar kumparan yang menarik.

Di sisi lain, gaya elektromotif yang diinduksi dalam sistem adalah perbedaan potensial dalam loop tertutup yang membatasi permukaan terbuka sirkuit.

Pada gilirannya, fluks magnetik yang melintasi setiap bit kumparan berbanding lurus dengan intensitas arus yang menyebabkannya.

Faktor proporsionalitas antara fluks magnet ini dan intensitas arus, adalah apa yang dikenal sebagai koefisien induksi diri, atau apa yang sama, induktansi diri sirkuit.

Mengingat proporsionalitas antara kedua faktor, jika intensitas arus bervariasi tergantung pada waktu, maka aliran magnetik akan memiliki perilaku yang sama.

Dengan demikian, sirkuit menyajikan perubahan dalam variasi saat ini sendiri, dan variasi ini akan meningkat sejauh intensitas arus bervariasi secara signifikan.

Induktansi diri dapat dipahami sebagai semacam inersia elektromagnetik, dan nilainya akan tergantung pada geometri sistem, asalkan proporsionalitas antara aliran magnetik dan intensitas arus terpenuhi.

Induktansi timbal balik

Induktansi timbal balik berasal dari induksi gaya elektromotif dalam koil (kumparan No. 2), karena sirkulasi arus listrik dalam koil terdekat (Coil No. 1).

Oleh karena itu, induktansi timbal balik didefinisikan sebagai faktor proporsi antara gaya elektromotif yang dihasilkan dalam koil No. 2 dan variasi saat ini dalam koil No. 1.

Unit pengukuran induktansi timbal balik adalah Henrio [h] dan diwakili dalam literatur dengan huruf m. Dengan demikian, induktansi timbal balik adalah salah satu yang terjadi antara dua kumparan yang digabungkan satu sama lain, karena sirkulasi saat ini melalui kumparan menghasilkan tegangan di terminal yang lain.

Fenomena induksi gaya elektromotif dalam kumparan digabungkan didasarkan pada hukum Faraday.

Menurut undang -undang ini, ketegangan yang diinduksi dalam suatu sistem sebanding dengan kecepatan variasi dalam fluks magnetik dalam waktu.

Dapat melayani Anda: kreasi teknis

Untuk bagiannya, polaritas gaya elektromotor yang diinduksi diberikan oleh hukum Lenz, yang menurutnya gaya elektromotif ini akan menentang sirkulasi arus yang memproduksinya.

Induktansi timbal balik oleh fem

Gaya elektromotor yang diinduksi dalam koil No. 2 diberikan oleh ekspresi matematika berikut:

Dalam ungkapan ini:

• FEM: Gaya Elektromotif [V].
• M₁₂: Induktansi timbal balik antara kumparan No. 1 dan Coil No. 2 [h].
• ∆i₁: Variasi saat ini dalam kumparan No. 1 [a].
• ∆T: Variasi sementara [s].

Dengan demikian, dengan membersihkan induktansi timbal balik dari ekspresi matematika sebelumnya, berikut ini adalah:

Aplikasi induktansi timbal balik yang paling umum adalah transformator.

Induktansi timbal balik dengan fluks magnet

Di sisi lain, itu juga layak.

Dalam ungkapan itu:

• M₁₂: Induktansi timbal balik antara kumparan No. 1 dan Coil No. 2 [h].
• Φ₁₂: Fluks magnet antara kumparan No. 1 dan No. 2 [WB].
• yo₁: Intensitas arus listrik melalui kumparan No. 1 [a].

Saat mengevaluasi aliran magnetik masing -masing kumparan, masing -masing sebanding dengan induktansi timbal balik dan arus koil itu. Kemudian, fluks magnetik yang terkait dengan koil No. 1 diberikan oleh persamaan berikut:

Demikian pula, fluks magnetik yang melekat pada koil kedua akan diperoleh dari rumus di bawah ini:

Kesetaraan induktansi timbal balik

Nilai induktansi timbal balik juga akan tergantung pada geometri kumparan yang digabungkan, karena rasio yang sebanding dengan medan magnet yang melintasi bagian transversal dari unsur -unsur yang terkait.

Jika geometri kopling tetap konstan, induktansi timbal balik juga akan tetap tanpa variasi. Akibatnya, variasi aliran elektromagnetik hanya akan tergantung pada intensitas arus.

Menurut prinsip timbal balik media dengan sifat fisik yang konstan, induktansi timbal balik identik satu sama lain, sebagaimana dirinci dalam persamaan berikut:

Yaitu, induktansi koil No. 1 sehubungan dengan koil No. 2 sama dengan induktansi koil No. 2 sehubungan dengan koil No. 1.

Aplikasi

MRI.

Sirkulasi arus melalui belitan primer transformator menginduksi gaya elektromotif dalam belitan sekunder yang, pada gilirannya, diterjemahkan ke dalam sirkulasi arus listrik.

Rasio transformasi perangkat diberikan oleh jumlah belokan setiap belitan, yang layak untuk menentukan tegangan sekunder transformator.

Produk tegangan dan arus listrik (yaitu, daya) tetap konstan, kecuali untuk beberapa kerugian teknis karena inefisiensi intrinsik dari proses tersebut.