מהי השראות
השראות נקראת אלמנט אידאלי של מעגל חשמלי שבו מאוחסנת האנרגיה של שדה מגנטי. אגירת אנרגיית השדה החשמלי או המרה של אנרגיה חשמלית לסוגי אנרגיה אחרים אינם מתרחשים בו.
הדבר הקרוב ביותר לאלמנט אידיאלי - השראות - הוא אלמנט אמיתי של מעגל חשמלי - סליל אינדוקטיבי.
שלא כמו השראות, סליל השראות גם אוגר את האנרגיה של השדה החשמלי וממיר את האנרגיה החשמלית לסוגים אחרים של אנרגיה, במיוחד חום.
מבחינה כמותית, היכולת של אלמנטים אמיתיים ואידיאליים של מעגל חשמלי לאחסן את האנרגיה של שדה מגנטי מאופיינת בפרמטר הנקרא השראות.
לפיכך, המונח "השראות" משמש כשם של אלמנט אידיאלי של מעגל חשמלי, כשם של פרמטר המאפיין כמותית את תכונותיו של אלמנט זה, וכשם הפרמטר העיקרי של סליל אינדוקטיבי.
אורז. 1. סימון גרפי קונבנציונלי של השראות
היחס בין מתח לזרם בסליל אינדוקטיבי נקבע חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית, שממנו יוצא שכאשר השטף המגנטי החודר לסליל האינדוקטיבי משתנה, מושר בו כוח אלקטרו-מוטיבי e, פרופורציונלי לקצב השינוי של הצמדת השטף של הסליל ψ ומכוון באופן שהזרם הנגרם על ידי זה נוטה למנוע שינוי בשטף המגנטי:
e = — dψ / dt
הצמדת השטף של הסליל שווה לסכום האלגברי של השטפים המגנטיים החודרים לסיבובים האישיים שלו:
כאשר N הוא מספר סיבובי הסליל.
שטף מגנטי F החודר לכל אחד מהסיבובים של הסליל, במקרה הכללי, עשוי להכיל שני מרכיבים: השטף המגנטי להשראת עצמית Fsi והשטף המגנטי של שדות חיצוניים Fvp: F — Fsi + Fvp.
המרכיב הראשון הוא השטף המגנטי הנגרם מהזרם הזורם דרך הסליל, השני נקבע על ידי שדות מגנטיים שקיומם אינו קשור לזרם בסליל - השדה המגנטי של כדור הארץ, השדות המגנטיים של סלילים אחרים ו מגנטים קבועים... אם המרכיב השני של השטף המגנטי נגרם על ידי השדה המגנטי של סליל אחר, אז זה נקרא השטף המגנטי של אינדוקציה הדדית.
שטף סליל ψ, כמו גם שטף מגנטי Φ, יכול להיות מיוצג כסכום של שני מרכיבים: קישור שטף אינדוקציה עצמית ψsi והצמדת שטף שדה חיצוני ψvp
ψ= ψsi + ψvp
e = esi + dvp,
כאן eu הוא EMF של אינדוקציה עצמית, evp הוא EMF של שדות חיצוניים.
אם השטף המגנטי של השדות החיצוניים לסליל האינדוקטיבי שווה לאפס ורק השטף המושרה עצמית חודר לסליל, אז רק EMF של אינדוקציה עצמית.
יחסי שטף השראות תלויים בזרם הזורם דרך הסליל. לתלות זו, הנקראת Weber - המאפיין האמפר של הסליל האינדוקטיבי, יש בדרך כלל אופי לא ליניארי (איור 2, עקומה 1).
במקרה מסוים, למשל, עבור סליל ללא ליבה מגנטית, תלות זו יכולה להיות לינארית (איור 2, עקומה 2).
אורז. 2. מאפיינים של הוובר-אמפר של הסליל האינדוקטיבי: 1 - לא ליניארי, 2 - ליניארי.
ביחידות SI, השראות מתבטאת בהנריס (H).
בעת ניתוח מעגלים, הערך של EMF המושרה בסליל בדרך כלל אינו נלקח בחשבון, אלא המתח במסופים שלו, שהכיוון החיובי שלו נבחר לחפוף לכיוון החיובי של הזרם:
ניתן לראות אלמנט אידיאלי של מעגל חשמלי - השראות - כמודל פשוט של סליל אינדוקטיבי, המשקף את יכולתו של הסליל לאגור את האנרגיה של שדה מגנטי.
עבור השראות ליניארית, המתח על המסופים שלו פרופורציונלי לקצב השינוי של הזרם. כאשר זרם ישר זורם דרך השראות, המתח על המסופים שלו הוא אפס, ומכאן שההתנגדות של השראות לזרם ישר היא אפס.