אינדוקציה עצמית ואינדוקציה הדדית
EMF של אינדוקציה עצמית
זרם משתנה תמיד יוצר משתנה שדה מגנטי, שבתורו תמיד גורם EMF... עם כל שינוי של זרם בסליל (או באופן כללי בחוט), הוא עצמו משרה EMF של אינדוקציה עצמית.
כאשר emf בסליל מושרה על ידי שינוי בשטף המגנטי שלו עצמו, גודל ה-emf תלוי בקצב השינוי של הזרם. ככל שקצב השינוי של הזרם גדול יותר, כך גדל ה-EMF של ההשראה העצמית.
גודל ה-emf של אינדוקציה עצמית תלוי גם במספר הסיבובים של הסליל, בצפיפות הפיתול שלהם ובגודל הסליל. ככל שקוטר הסליל גדול יותר, מספר הסיבובים שלו וצפיפות הפיתול, כך ה-EMF של ההשראה העצמית גדולה יותר. לתלות זו של EMF של אינדוקציה עצמית בקצב השינוי של הזרם בסליל, מספר הסיבובים והממדים שלו יש חשיבות רבה בהנדסת חשמל.
כיוון ה-emf של אינדוקציה עצמית נקבע על פי חוק לנץ. ל-EMF של אינדוקציה עצמית תמיד יש כיוון שבו הוא מונע שינוי בזרם שגרם לו.
במילים אחרות, הפחתת הזרם בסליל מובילה להופעת EMF של אינדוקציה עצמית המכוונת לכיוון הזרם, כלומר מונעת את הפחתתו. לעומת זאת, כשהזרם גדל בסליל, מופיע EMF של אינדוקציה עצמית, המכוון נגד הזרם, כלומר מונע את עלייתו.
אין לשכוח שאם הזרם בסליל אינו משתנה, לא מתרחש EMF של אינדוקציה עצמית. תופעת ההשראה העצמית בולטת במיוחד במעגל המכיל סליל עם ליבת ברזל, שכן ברזל מגביר באופן משמעותי את השטף המגנטי של הסליל ובהתאם, את גודל ה-EMF של ההשראה העצמית כאשר הוא משתנה.
הַשׁרָאוּת
אז, אנחנו יודעים שגודל EMF ההשראה העצמית בסליל, בנוסף לקצב השינוי של הזרם בו, תלוי גם בגודל הסליל ובמספר הסיבובים שלו.
לכן, סלילים בעיצוב שונה באותו קצב שינוי של זרם מסוגלים לגרום לעצמם emf של אינדוקציה עצמית בגודל שונה.
על מנת להבחין בין סלילים זה מזה על ידי יכולתם לגרום ל-EMF של אינדוקציה עצמית בעצמם, הוצג המושג של סלילים אינדוקטיביים, או מקדם של אינדוקציה עצמית.
השראות של הסליל היא כמות המאפיינת את התכונה של הסליל לגרום ל-EMF של אינדוקציה עצמית בעצמה.
השראות של סליל נתון היא ערך קבוע, בלתי תלוי הן בעוצמת הזרם העובר דרכו והן בקצב השינוי שלו.
הנרי - זוהי השראות של סליל (או חוט) כזה שבו, כאשר עוצמת הזרם משתנה ב-1 אמפר בשנייה, נוצר EMF של השראות עצמית של 1 וולט.
בפועל, לפעמים צריך סליל (או סליל) שאין לו השראות. במקרה זה, החוט מלופף על סליל, לאחר שקיפל אותו בעבר פעמיים. שיטת פיתול זו נקראת bifilar.
EMF של אינדוקציה הדדית
אנו יודעים ש-EMF של אינדוקציה בסליל יכול להיגרם לא על ידי הזזת האלקטרומגנט שבו, אלא על ידי שינוי רק הזרם בסליל שלו. אבל מה, כדי לגרום ל-EMF של אינדוקציה בסליל אחד עקב שינוי זרם בסליל אחר, אין צורך להכניס אחד מהם לשני, אבל אפשר לסדר אותם אחד ליד השני
ובמקרה זה, כאשר הזרם בסליל אחד משתנה, השטף המגנטי המתחלף שנוצר יחדור (יחצה) את הסיבובים של הסליל השני ויגרום בו EMF.
אינדוקציה הדדית מאפשרת לחבר מעגלים חשמליים שונים באמצעות שדה מגנטי. חיבור זה נקרא בדרך כלל צימוד אינדוקטיבי.
גודל ה-emf האינדוקציה ההדדית תלוי בעיקר בקצב שבו הזרם בסליל הראשון משתנה... ככל ששינוי הזרם בו מהיר יותר, כך ה-EMF של האינדוקציה ההדדית גדול יותר.
בנוסף, גודל ה-EMF האינדוקציה ההדדית תלוי בגודל השראות של שני הסלילים ובמיקומם היחסי, כמו גם בחדירות המגנטית של הסביבה.
לכן, סלילים, השונים בהשראותם ובסידורם ההדדי ובסביבות שונות, מסוגלים לגרום זה לזה, שונים בגודלם, EMF אינדוקציה הדדית.
להיות מסוגל להבחין בין זוגות שונים של סלילים על ידי יכולתם להשרות הדדית EMF, הרעיון של השראות הדדית או מקדם אינדוקציה הדדי.
השראות הדדית מסומנת באות M. היחידה למדידה שלה, כמו השראות, היא הנרי.
הנרי הוא השראות הדדית כל כך של שני סלילים ששינוי בזרם בסליל אחד של 1 אמפר למשך שנייה 1 גורם ל-emf של אינדוקציה הדדית השווה ל-1 וולט בסליל השני.
גודל EMF האינדוקציה ההדדית מושפע מהחדירות המגנטית של הסביבה. ככל שהחדירות המגנטית של המדיום שדרכו נסגר השטף המגנטי המחבר בין הסלילים גדול יותר, כך הצימוד האינדוקטיבי של הסלילים חזק יותר וערך EMF של האינדוקציה ההדדית גדול יותר.
העבודה מבוססת על תופעת השראות הדדית במכשיר חשמלי חשוב כל כך כמו שנאי.
עקרון הפעולה של השנאי
עיקרון הפעולה של השנאי מבוסס על תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית והוא כדלקמן. שני סלילים מלופפים על ליבת הברזל, אחד מהם מחובר למקור זרם חילופין והשני לשקע זרם (התנגדות).
סליל המחובר למקור AC יוצר שטף מגנטי לסירוגין בליבה, אשר משרה EMF בסליל השני.
הסליל המחובר למקור AC נקרא ראשוני והסליל אליו מחובר הצרכן נקרא משני. אבל מכיוון שהשטף המגנטי המתחלף חודר בו זמנית לשני הסלילים, נגרמת EMF מתחלפת בכל אחד מהם.
גודל ה-EMF של כל סיבוב, כמו ה-EMF של הסליל כולו, תלוי בגודל השטף המגנטי החודר לסליל ובקצב השינוי שלו.קצב השינוי של השטף המגנטי תלוי רק בתדירות של זרם חילופין ישיר עבור זרם נתון. גודל השטף המגנטי קבוע גם עבור שנאי זה. לכן, בשנאי הנחשב, ה-EMF בכל סלילה תלוי רק במספר הסיבובים שבו.
היחס בין מתח ראשוני למשנית שווה ליחס בין מספר הסיבובים של הפיתולים הראשוניים והמשניים. מערכת יחסים זו נקראת גורם טרנספורמציה (K).
אם מתח הרשת מופעל על אחד מפיתולי השנאי, אזי המתח יוסר מהפיתול השני, שהוא גדול או קטן ממתח הרשת כמה פעמים שמספר הסיבובים של הפיתול המשני גדול או פָּחוֹת.
אם מוסר מתח מהפיתול המשני שהוא גדול מזה המסופק לפיתול הראשוני, אז שנאי כזה נקרא step-up. להיפך, אם מוסר מתח מהפיתול המשני, פחות מהראשי, אז שנאי כזה נקרא צעד למטה. כל שנאי יכול לשמש כעלייה או ירידה.
יחס הטרנספורמציה מצוין בדרך כלל בדרכון השנאי כיחס בין המתח הגבוה ביותר לנמוך ביותר, כלומר הוא תמיד גדול מאחד.