קטגוריות: אלקטרוניקה מעשית, חשמלאים מתחילים
מספר צפיות: 87343
הערות לכתבה: 2
כיצד לגלות לולאות סגורות
אם לימדו היטב את הפיזיקה בבית הספר שלכם, כנראה שתזכרו את החוויה שהסבירה בבירור את תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית.
כלפי חוץ זה נראה כך: המורה הגיע לכיתה, המגישות הביאו כמה מכשירים והניחו אותם על השולחן. לאחר הסבר החומר התיאורטי, החלה הפגנת ניסויים, המדגימה בבירור את הסיפור.
אינדוקציה אלקטרומגנטית
כדי להדגים את תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית הנדרשת משרן מגנט ישיר גדול וחזק מאוד, חוטי חיבור והתקן שנקרא גלוונומטר.
מראה הגלווניומטר היה קופסה שטוחה מעט גדולה יותר מגיליון A4 רגיל, ומאחורי הקיר הקדמי, שנסגר על ידי זכוכית, הוצב סולם עם אפס באמצע. מאחורי אותה זכוכית ניתן היה לראות חץ שחור ועבה. כל זה היה נבדל אפילו מהשולחנות האחרונים האחרונים.
מוליכי הגלווניומטר היו מחוברים לסליל בעזרת חוטים, ואחריה המגנט פשוט נע למעלה ולמטה בתוך הסליל ביד. בזמן שהמגנט נע מצד לצד, מחט הגלווניומטר זזה מה שמצביע על כך שזרם זורם דרך הסליל. נכון, לאחר סיום הלימודים, חבר של המורה לפיזיקה אמר לי שעל הקיר האחורי של הגלווניומטר ישנה ידית שקועה בשימוש, המשמשת להזיז ידנית של היורה אם הניסוי נכשל.
כעת ניסויים כאלה נראים פשוטים וכמעט לא ראויים לתשומת לב. אולם כיום משמשים אינדוקציה אלקטרומגנטית במכונות ומכשירים חשמליים רבים. בשנת 1831 עסק מייקל פאראדיי במחקר.
באותה תקופה עדיין לא היו מספיק מכשירים רגישים ומדויקים, ולכן לקח שנים רבות לנחש שהמגנט צריך לנוע בתוך הסליל. נוסו מגנטים בעלי צורות ועוצמות שונות, גם נתוני התפתל של הסלילים השתנו, המגנט הוחל על הסליל בדרכים שונות, אך רק השטף המגנטי המתחלף שהושג על ידי תנועת המגנט הוביל לתוצאות חיוביות.
המחקרים של פאראדיי הוכיחו שכוח האלקטרומוטיקה הנובע במעגל סגור (סליל וגלוונומטר מניסיוננו) תלוי בקצב השינוי של השטף המגנטי, מוגבל בקוטר הפנימי של הסליל. במקרה זה, הוא אדיש לחלוטין לאופן בו מתרחש השינוי בשטף המגנטי: או בגלל שינוי בשדה המגנטי, או בגלל תנועת הסליל בשדה מגנטי קבוע.
אינדוקציה עצמית, EMF של אינדוקציה עצמית
הדבר המעניין ביותר הוא שהסליל נמצא בשדה מגנטי משלו שנוצר על ידי הזרם שזורם דרכו. אם הזרם במעגל הנבדק (סליל ומעגלים חיצוניים) משתנה מסיבה כלשהי, אז גם השטף המגנטי הגורם ל- EMF ישתנה.
EMF זה נקרא EMF להשראה עצמית. מדען רוסי מדהים E.Kh חקר תופעה זו. לנץ. בשנת 1833, הוא גילה את חוק האינטראקציה של שדות מגנטיים בסליל, מה שהוביל להשראה עצמית. חוק זה ידוע כיום כחוק לנץ. (לא להתבלבל עם החוק של ג'ול-לנץ)!
החוק של לנץ אומר כי כיוון זרם האינדוקציה הנובע במעגל סגור מוליך הוא כזה שיוצר שדה מגנטי המונע את השינוי בשטף המגנטי שגרם להופעת זרם האינדוקציה.
במקרה זה, הסליל נמצא בשטף מגנטי משלו, שהוא ביחס ישר לחוזק הנוכחי: Ф = L * I.
בנוסחה זו קיים מקדם L מידתיות, המכונה גם השראות או מקדם השראות עצמי של הסליל. במערכת SI, יחידת השראות נקראת henry (GN).אם, עם זרם ישיר של 1A, הסליל יוצר שטף מגנטי משלו של 1VB, אז לסליל כזה יש השראות של 1H.
כמו קבלים טעונים עם אספקת אנרגיה חשמלית, לסליל שדרכו זורם יש אספקת אנרגיה מגנטית. בשל תופעת ההשראה העצמית, אם הסליל מחובר למעגל עם מקור EMF, כאשר המעגל סגור, הזרם מוגדר בעיכוב.
באותו אופן זה לא נפסק מייד כאשר הוא מנותק. במקרה זה, EMF ההשראה העצמית פועל על מסופי הסליל, שערכו גבוה (פי עשרה) משמעותית מ- EMF של מקור הכוח. לדוגמה, תופעה דומה משמשת בסלילי הצתה של מכוניות, בסריקות אופקיות של טלוויזיות, כמו גם בתכנית הסטנדרטית להפעלת נורות ניאון. כל אלה הם ביטויים מועילים של אינדוקציה עצמית של EMF.
במקרים מסוימים EMF ההשראה העצמית מזיק: אם מתג הטרנזיסטור נטען בסליל של סליל ממסר או אלקטרומגנט, אז מותקן דיודה מגן במקביל לסלילה כדי להגן על ה- EMF של האינדוקציה העצמית עם הקוטביות של EMF ההפוך של מקור הכוח. הכללה זו מוצגת באיור 1.
איור 1. איור 1. הגנה על מתג הטרנזיסטור מפני אינדוקציה עצמית של EMF.
כיצד לגלות לולאות סגורות
לעיתים קרובות מתעוררים ספקות, אך האם ישנם מעגלים קצרים בשנאי או בפיתולי המנוע? לבדיקות כאלה משתמשים במכשירים שונים, למשל RLC - גשרים או מכשירים תוצרת בית - בדיקות. עם זאת, ניתן לבדוק אם מדובר במעגלים קצרים באמצעות מנורת ניאון פשוטה. כל מנורה יכולה להתאים - אפילו מקומקום חשמלי תוצרת סין.
כדי לבצע מדידה, יש לחבר מנורה ללא נגדן מוגבל לסלילה הנלמדת. המתפתל אמור להיות בעל השראות הגדולה ביותר; אם מדובר בשנאי חשמל, חבר את המנורה לתנורת החשמל המתפתלת. לאחר מכן יש לעבור זרם של מספר מילי-אמפר. למטרה זו, אתה יכול להשתמש במקור כוח עם נגן מחובר לסדרה, כמוצג באיור 2.
אתה יכול להשתמש בסוללות כמקור חשמל. אם ברגע פתיחת מעגל האספקה יש הבזק של מנורה, אז הסליל ניתן לשימוש, אין פניות קצרות. (כדי להבהיר את רצף הפעולות, המתג מוצג באיור 2).
מדידות כאלה ניתנות לביצוע באמצעות מד מצביע כסוללה, כגון TL-4 במצב מדידת ההתנגדות * 1 אוהם. במצב זה, המכשיר שצוין נותן זרם של כמיליון וחציamp, וזה די מספיק למדידות שתוארו. מודד דיגיטלי לא ניתן להשתמש למטרות אלה - הזרם אינו מספיק בכדי ליצור את חוזק השדה המגנטי הדרוש.
ניתן לבצע מדידות דומות בדיוק באותה מידה, אם מנורת הניאון מוחלפת באצבעותיך: כדי להגדיל את הרזולוציה של "מכשיר המדידה", האצבעות שלך צריכות להזיל מעט ריר. עם סליל עבודה תרגישו הלם חשמלי חזק למדי, כמובן לא קטלני, אך גם לא נעים במיוחד.
איור 2. איתור פניות קצרות מעגל בעזרת מנורת ניאון.
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: