Qu'est-ce que l'auto-induction - mots simples
Définition
L'auto-induction est l'apparition dans le conducteur d'une force électromotrice (EMF) dirigée dans le sens opposé par rapport à la tension de la source d'alimentation lorsque le courant circule. De plus, elle survient au moment où la force du courant dans le circuit change. Un courant électrique changeant génère un champ magnétique changeant, qui à son tour induit une EMF dans le conducteur.
Ceci est similaire à la formulation de la loi d'induction électromagnétique de Faraday, où il est dit:
Lorsqu'un flux magnétique traverse un conducteur, une fem apparaît dans ce dernier. Elle est proportionnelle à la vitesse de variation du flux magnétique (mat. Dérivée temporelle).
Soit:
E = dF / dt,
Où E est la FEM de l'auto-induction, mesurée en volts, F est le flux magnétique, l'unité de mesure est Wb (weber, elle est également égale à V / s)
Inductance
Nous avons déjà dit que l'auto-induction est inhérente aux circuits inductifs, par conséquent, nous considérons le phénomène d'auto-induction en utilisant un exemple d'inductance.
Une inductance est un élément qui est une bobine d'un conducteur isolé. Pour augmenter l'inductance, le nombre de tours est augmenté ou un noyau de matériau magnétique doux ou autre est placé à l'intérieur de la bobine.
L'unité d'inductance est Henry (GN). L'inductance caractérise la force avec laquelle le conducteur neutralise le courant électrique. Puisqu'un champ magnétique se forme autour de chaque conducteur à travers lequel le courant circule, et si vous placez le conducteur dans un champ alternatif, un courant y apparaîtra. À leur tour, les champs magnétiques de chaque tour de bobine sont ajoutés. Ensuite, un fort champ magnétique apparaîtra autour de la bobine à travers laquelle le courant circule. Lorsque vous changez sa force dans la bobine, le flux magnétique autour d'elle change également.
Selon la loi de l'induction électromagnétique de Faraday, si un flux magnétique alternatif pénètre dans la bobine, un EMF de courant et d'auto-induction y apparaîtra. Ils entraveront le courant circulant dans l'inductance de la source d'alimentation à la charge. Ils sont également appelés extracourants d'auto-induction EMF.
La formule de l'auto-induction EMF sur l'inductance est:
C'est-à-dire que plus l'inductance est grande et plus les changements de courant sont rapides et rapides, plus la surtension de la FEM sera forte.
Avec l'augmentation du courant dans la bobine, une FEM d'auto-induction se produit, qui est dirigée contre la tension de la source d'alimentation, respectivement, l'augmentation du courant va ralentir.La même chose se produit lors de la diminution - l'auto-induction conduira à l'apparition d'un EMF, qui maintiendra le courant dans la bobine dans la même direction qu'auparavant. Il s'ensuit que la tension aux bornes de la bobine sera opposée à la polarité de la source d'alimentation.
Dans la figure ci-dessous, vous voyez que lorsque vous allumez / éteignez le circuit inductif, le courant ne monte pas brusquement, mais change progressivement. Ceci est également indiqué par les lois de commutation.
Une autre définition de l'inductance est la suivante: le flux magnétique est proportionnel au courant, mais dans sa formule l'inductance agit comme un coefficient de proportionnalité.
F = L * I
Transformateur et induction mutuelle
Si vous placez deux bobines à proximité, par exemple, sur le même noyau, le phénomène d'induction mutuelle sera observé. Sautons le courant alternatif dans le premier, puis son flux alternatif pénétrera dans les spires du second et EMF apparaîtra sur ses bornes.
Cette EMF dépendra de la longueur du fil, respectivement, du nombre de spires, ainsi que de l'amplitude de la perméabilité magnétique du milieu. S'ils sont simplement placés l'un à côté de l'autre, l'EMF sera faible et si vous prenez un noyau en acier magnétiquement doux, l'EMF sera beaucoup plus grand. En fait, c'est ainsi que le transformateur est agencé.
Intéressant: cette influence mutuelle des bobines les unes sur les autres est appelée couplage inductif.
Avantage et préjudice
Si vous comprenez la partie théorique, il vaut la peine de considérer où le phénomène d'auto-induction est appliqué dans la pratique. Considérez les exemples de ce que nous voyons dans la vie quotidienne et la technologie. L'une des applications les plus utiles est un transformateur, nous avons déjà considéré le principe de son fonctionnement. Des tubes fluorescents de moins en moins courants, mais auparavant quotidiens, étaient utilisés dans les luminaires. Le principe de leur travail est basé sur le phénomène d'auto-induction. Vous pouvez voir ses diagrammes ci-dessous.
Après application de la tension, le courant traverse le circuit: phase - inducteur - spirale - démarreur - spirale - zéro.
Ou vice versa (phase et zéro). Une fois le démarreur activé, ses contacts s'ouvrent, puis étrangler (une bobine avec une grande inductance) cherche à maintenir le courant dans la même direction, induit une EMF d'auto-induction de grande amplitude et les lampes sont allumées.
De même, ce phénomène s'applique au circuit d'allumage d'une voiture ou d'une moto fonctionnant à l'essence. Dans ceux-ci, un interrupteur mécanique (hacheur) ou semi-conducteur (transistor dans l'ordinateur) est installé dans l'espace entre l'inductance et le moins (masse). Cette clé, au moment où une étincelle doit se former dans le cylindre pour allumer le carburant, rompt le circuit d'alimentation de la bobine. Ensuite, l'énergie stockée dans le cœur de la bobine provoque une augmentation de la FEM de l'auto-induction et la tension sur l'électrode de la bougie augmente jusqu'à ce qu'une rupture de l'éclateur se produise ou jusqu'à ce que la bobine s'éteigne.
Dans les alimentations et les équipements audio, il est souvent nécessaire de supprimer l'excès d'ondulation, le bruit ou la fréquence du signal. Pour cela, des filtres de différentes configurations sont utilisés. Une option est les filtres LC, LR. En raison de l'obstacle à la croissance du courant et à la résistance du courant alternatif, respectivement, il est possible d'atteindre les objectifs.
Les champs électromagnétiques à auto-induction sont nocifs pour les contacts des interrupteurs, disjoncteurs, prises, machines automatiques et autres. Vous avez peut-être remarqué que lorsque vous retirez la fiche d'un aspirateur en marche de la prise, un flash à l'intérieur est très souvent perceptible. Il s'agit de la résistance à la modification du courant dans la bobine (enroulement du moteur dans ce cas).
Dans les commutateurs à semi-conducteurs, la situation est plus critique - même une petite inductance dans le circuit peut entraîner leur panne lorsque les valeurs de crête de Uke ou Usi sont atteintes. Pour les protéger, des circuits d'amortissement sont installés, sur lesquels l'énergie des salves inductives est dissipée.
Conclusion
Pour résumer. Les conditions d'émergence de l'auto-induction EMF sont: la présence d'inductance dans le circuit et le changement de courant dans la charge. Cela peut se produire à la fois en fonctionnement, lors du changement de mode ou d'influences perturbatrices, et lors du changement de dispositifs.Ce phénomène peut endommager les contacts des relais et des démarreurs, car il conduit à arc lors de l'ouverture de circuits inductifs, par exemple des moteurs électriques. Pour réduire l'impact négatif, la plupart des équipements de commutation sont équipés de chambres à arc.
À des fins utiles, le phénomène EMF est utilisé assez souvent, d'un filtre aux ondulations de courant lisses et d'un filtre de fréquence dans les équipements audio, aux transformateurs et aux bobines d'allumage haute tension dans les voitures.
Enfin, nous vous recommandons de regarder une vidéo utile sur le sujet, qui traite brièvement et en détail du phénomène d'auto-induction:
Nous espérons que maintenant il est devenu clair pour vous ce qu'est l'auto-induction, comment elle se manifeste et où elle peut être utilisée. Si vous avez des questions, posez-les dans les commentaires sous l'article!
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