Μαγκαφάς Λυκούργος και Κόγια Φωτεινή ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Μαγκαφάς Λυκούργος και Κόγια Φωτεινή

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ - ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ - ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Ο Michael Faraday ήταν ένας Άγγλος επιστήμονας με σημαντική συμβολή στην εξέλιξη του ηλεκτρομαγνητισμού και της ηλεκτροχημείας. Γεννήθηκε: 22 Σεπτεμβρίου 1791, Λονδίνο, Ηνωμένο Βασίλειο Απεβίωσε: 25 Αυγούστου 1867, Παλάτι του Hampton Court, Ηνωμένο Βασίλειο Σύζυγος: Sarah Barnard (νυμφ. 1821–1867) Βραβεία: Μετάλλιο Κόπλεϊ (Copley Medal), Βασιλικό μετάλλιο

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ - ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΜΙΚΡΟ ΠΗΝΙΟ ΓΑΛΒΑΝΟΜΕΤΡΟ ΜΕΓΑΛΟ ΠΗΝΙΟ ΜΠΑΤΑΡΙΑ ΜΕ ΥΓΡΟ Πρώτη επίδειξη για δημοσίευση: 29 Αυγούστου 1831

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ - ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ - ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ - ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΠΗΝΙΟ Τι είναι;

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ - ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΠΗΝΙΟ Τι κάνει;

Αυτεπαγωγή Μόλις κλείσει ο διακόπτης, το ρεύμα δεν αποκτά αμέσως τη μέγιστη τιμή του. Για να περιγράψουμε το φαινόμενο αυτό, χρησιμοποιούμε τον νόμο του Faraday για την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Καθώς το ρεύμα αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου, αυξάνεται και η μαγνητική ροή που διαπερνά τον βρόχο του κυκλώματος λόγω αυτού του ρεύματος. Η αυξανόμενη ροή δημιουργεί στο κύκλωμα ΗΕΔ από επαγωγή.

Αυτεπαγωγή (συνέχεια) Η φορά της επαγόμενης ΗΕΔ είναι τέτοια ώστε, αν στον βρόχο δεν υπήρχε ήδη ρεύμα, θα του προκαλούσε ένα επαγόμενο ρεύμα που, με τη σειρά του, θα δημιουργούσε μαγνητικό πεδίο αντίθετο προς τη μεταβολή του αρχικού μαγνητικού πεδίου. Η φορά της επαγόμενης ΗΕΔ είναι αντίθετη της ΗΕΔ της μπαταρίας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη σταδιακή αύξηση του ρεύματος στην τελική τιμή ισορροπίας του. Το φαινόμενο ονομάζεται αυτεπαγωγή. Επειδή τόσο η μεταβολή στη μαγνητική ροή που διαπερνά το κύκλωμα όσο και η επακόλουθη ΗΕΔ από επαγωγή προκαλούνται από το ίδιο το κύκλωμα. Η ΗΕΔ εL που αναπτύσσεται ονομάζεται ΗΕΔ από αυτεπαγωγή.

Αυτεπαγωγή – Εξισώσεις Η ΗΕΔ από αυτεπαγωγή είναι πάντα ανάλογη του ρυθμού μεταβολής του ρεύματος. Η ΗΕΔ είναι ανάλογη του ρυθμού μεταβολής της μαγνητικής ροής, η οποία είναι ανάλογη του πεδίου, που με τη σειρά του είναι ανάλογο του ρεύματος. Όπου το L είναι μια σταθερά αναλογίας, που ονομάζεται συντελεστής αυτεπαγωγής του πηνίου. Εξαρτάται τόσο από τη γεωμετρία του πηνίου όσο και από άλλα φυσικά χαρακτηριστικά.

Συντελεστής αυτεπαγωγής πηνίου Ένα πηνίο με N πυκνές σπείρες που φέρει ρεύμα I έχει συντελεστή αυτεπαγωγής: Ο συντελεστής αυτεπαγωγής είναι ένα μέτρο της αντίδρασης στη μεταβολή του ρεύματος.

Μονάδα μέτρησης του συντελεστή αυτεπαγωγής Η μονάδα μέτρησης του συντελεστή αυτεπαγωγής στο σύστημα SI είναι το henry (H), όπου: Ονομάστηκε έτσι προς τιμή του Joseph Henry.

Συντελεστής αυτεπαγωγής σωληνοειδούς Θεωρούμε ένα ομοιόμορφα περιελιγμένο σωληνοειδές με N σπείρες και μήκος ℓ. Υποθέτουμε ότι το ℓ είναι πολύ μεγαλύτερο από την ακτίνα των σπειρών του σωληνοειδούς. Η μαγνητική ροή που διέρχεται από κάθε σπείρα, εμβαδού A, είναι: Ο συντελεστής αυτεπαγωγής είναι: Το αποτέλεσμα δείχνει ότι ο συντελεστής αυτεπαγωγής, L, εξαρτάται από τη γεωμετρία του πηνίου.

Κύκλωμα RL – Εισαγωγή Πηνίο ή επαγωγέας ονομάζεται ένα στοιχείο κυκλώματος το οποίο έχει μεγάλο συντελεστή αυτεπαγωγής. Στο διάγραμμα κυκλώματος, το πηνίο συμβολίζεται με . Θεωρούμε ότι ο συντελεστής αυτεπαγωγής που οφείλεται στα υπόλοιπα στοιχεία του κυκλώματος είναι αμελητέος συγκριτικά με εκείνον του πηνίου. Ωστόσο, ακόμα και ένα κύκλωμα χωρίς πηνίο έχει πάντα κάποια αυτεπαγωγή.

Η επίδραση του πηνίου στο κύκλωμα Η αυτεπαγωγή δημιουργεί αντιηλεκτρεγερτική δύναμη (αντι-ΗΕΔ). Άρα το πηνίο (ή επαγωγέας) του κυκλώματος αντιτίθεται στη μεταβολή του ρεύματος στο κύκλωμα. Το πηνίο προσπαθεί να διατηρήσει το ρεύμα αμετάβλητο, δηλαδή στο επίπεδο που είχε πριν τη μεταβολή. Επειδή το πηνίο αντιτίθεται στις μεταβολές της τάσης, το κύκλωμα θα έχει αργή απόκριση σε αυτές.

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ - ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Για πηνίο με πυρήνα: μr η σχετική μαγνητική διαπερατότητα του υλικού του πυρήνα, μο η μαγνητική διαπερατότητα του κενού, l το μήκος του πηνίου, Α η διατομή του και N ο αριθμός των σπειρών του

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ - ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Χαρακτηριστικό μέγεθος: Συντελεστής αυτεπαγωγής L [σε Henry (H)] A: Ampere C: Coulomb kg: kilogram m: meter s: second V: Volt Wb: Weber J: Joule Ω: Ohm

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ - ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ

Μαγκαφάς Λυκούργος και Κόγια Φωτεινή ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Μαγκαφάς Λυκούργος και Κόγια Φωτεινή