自己誘導と相互誘導

自己誘導起電力

変数電流は常に変数を作成します 磁場、それが常に原因となります 電磁波... コイル (または一般にワイヤ) 内の電流が変化するたびに、それ自体が自己誘導の EMF を誘発します。

コイル自体の磁束の変化によってコイル内の起電力が誘導される場合、その起電力の大きさは電流の変化率に依存します。電流の変化率が大きいほど、自己誘導の EMF も大きくなります。

自己誘導起電力の大きさは、コイルの巻き数、巻線の密度、コイルのサイズによっても異なります。コイルの直径、巻き数、巻線の密度が大きくなるほど、自己誘導EMFは大きくなります。自己誘導の起電力がコイル内の電流の変化率、コイルの巻き数、寸法に依存することは、電気工学において非常に重要です。

自己誘導起電力の方向はレンツの法則によって決まります。自己誘導の EMF は常に、それを引き起こした電流の変化を妨げる方向を持っています。

言い換えれば、コイル内の電流が減少すると、電流の方向に自己誘導のEMFが発生し、電流の減少が妨げられます。逆に、コイル内の電流が増加すると、電流に逆らう自己誘導 EMF が現れ、電流の増加を防ぎます。

コイル内の電流が変化しない場合、自己誘導の起電力は発生しないことを忘れてはなりません。自己誘導現象は、鉄芯を備えたコイルを含む回路で特に顕著です。これは、鉄がコイルの磁束を大幅に増加させ、それに応じて自己誘導の変化時に自己誘導の EMF の大きさが増加するためです。

インダクタンス

したがって、コイル内の自己誘導起電力の大きさは、コイル内の電流の変化率に加えて、コイルのサイズと巻き数にも依存することがわかります。

したがって、同じ電流変化率で異なる設計のコイルは、異なる大きさの自己誘導起電力を発生する可能性があります。

自己誘導の EMF を誘導する能力によってコイルを互いに区別するために、誘導コイル、つまり自己誘導係数の概念が導入されました。

コイルのインダクタンスは、コイル自体が自己誘導の EMF を誘導する特性を特徴付ける量です。

特定のコイルのインダクタンスは、コイルを通過する電流の強さとその変化率の両方に依存せず、一定の値です。

ヘンリー - これは、電流の強さが 1 秒間に 1 アンペア変化するときに、1 ボルトの自己誘導の EMF が発生するコイル (またはワイヤ) のインダクタンスです。

実際には、インダクタンスのないコイルが必要な場合があります。この場合、ワイヤーは事前に2回折り畳まれてコイルに巻き付けられます。この巻き方をバイファイラーといいます。

相互誘導起電力

コイル内の誘導の EMF は、コイル内の電磁石を動かすことによってではなく、コイル内の電流のみを変化させることによって引き起こされる可能性があることがわかっています。しかし、一方のコイルに電流の変化によってもう一方のコイルに誘導起電力を引き起こすには、一方を他方に配置する必要はまったくありませんが、それらを隣り合わせに配置することはできます。

そしてこの場合、一方のコイルの電流が変化すると、その結果生じる交流磁束がもう一方のコイルの巻線を貫通（交差）し、そこにEMFが発生します。

相互誘導により、磁界を利用して異なる電気回路を接続することができます。この接続は一般に誘導結合と呼ばれます。

相互誘導起電力の大きさは主に、最初のコイルの電流の変化率に依存します。電流の変化が速いほど、相互誘導のEMFは大きくなります。

さらに、相互誘導 EMF の大きさは、2 つのコイルのインダクタンスの大きさとその相対位置、および環境の透磁率によって決まります。

したがって、インダクタンスと相互配置が異なり、環境が異なるコイルは、大きさが異なる相互誘導起電力を互いに誘導する可能性があります。

EMF を相互に誘導する能力、つまり相互インダクタンスまたは相互誘導係数の概念によって、異なるコイルのペアを区別できるようにするため。

相互インダクタンスは文字 M で示されます。その測定単位は、インダクタンスと同様にヘンリーです。

ヘンリーとは、一方のコイルの電流が 1 秒間 1 アンペア変化すると、もう一方のコイルに 1 ボルトに等しい相互誘導起電力が生じる、2 つのコイルの相互インダクタンスです。

相互誘導 EMF の大きさは、環境の透磁率の影響を受けます。コイルを接続する交流磁束が閉じる媒体の透磁率が大きいほど、コイルの誘導結合が強くなり、相互誘導のEMF値が大きくなります。

この作品は、変圧器などの重要な電気機器における相互誘導現象に基づいています。

変圧器の動作原理

変圧器の動作原理は次のとおりです。 電磁誘導現象 そして次のようになる。 2 つのコイルが鉄心に巻かれ、そのうちの 1 つは交流電源に接続され、もう 1 つは電流シンク (抵抗) に接続されます。

AC 電源に接続されたコイルはコア内に交流磁束を生成し、他のコイルに EMF を誘導します。

AC電源に接続されているコイルは一次と呼ばれ、消費者が接続されているコイルは二次と呼ばれます。しかし、交流磁束が両方のコイルを同時に貫くため、それぞれのコイルに交流EMFが誘導されます。

各巻線の EMF の大きさは、コイル全体の EMF と同様、コイルを貫く磁束の大きさとその変化率に依存します。磁束の変化率は、特定の電流に対する直流交流の周波数にのみ依存します。この変圧器では磁束の大きさも一定です。したがって、検討している変圧器では、各巻線の EMF は巻数のみに依存します。

一次電圧と二次電圧の比は、一次巻線と二次巻線の巻数の比に等しくなります。この関係は次のように呼ばれます 変換係数 (K).

変圧器の一方の巻線に主電源電圧が印加されると、もう一方の巻線から電圧が除去されます。この電圧は、主電源電圧よりも二次巻線の巻数の多倍または低倍になります。以下。

一次巻線に供給される電圧よりも高い電圧が二次巻線から除去される場合、そのような変圧器は昇圧と呼ばれます。逆に、一次巻線よりも低い電圧が二次巻線から除去される場合、そのような変圧器はステップダウンと呼ばれます。各トランスは昇圧または降圧として使用できます。

通常、変圧器のパスポートには、変圧器の最高電圧と最低電圧の比として変圧比が示されます。つまり、常に 1 より大きくなります。