Что такое индукционная катушка и как она работает. Из каких основных частей состоит индукционная катушка. Где применяются индукционные катушки в технике и науке. Какие преимущества и недостатки имеют индукционные катушки.
Что такое индукционная катушка и как она работает
Индукционная катушка — это устройство для получения импульсов высокого напряжения из источника низкого напряжения. Принцип ее работы основан на явлении электромагнитной индукции.
Основные части индукционной катушки:
- Первичная обмотка из толстого провода с небольшим числом витков
- Вторичная обмотка из тонкого провода с большим числом витков
- Железный сердечник
- Прерыватель тока в первичной цепи
При подаче тока на первичную обмотку в ней возникает магнитное поле. При размыкании цепи прерывателем это поле резко исчезает, индуцируя во вторичной обмотке импульс высокого напряжения.
Устройство и конструкция индукционной катушки
Рассмотрим подробнее основные элементы конструкции индукционной катушки:
Первичная обмотка
Изготавливается из толстого медного провода и имеет небольшое число витков (обычно несколько десятков). Через нее протекает ток от источника низкого напряжения.
Вторичная обмотка
Выполняется из тонкого провода с большим числом витков (десятки тысяч). В ней индуцируются импульсы высокого напряжения.
Сердечник
Изготавливается из мягкого железа или ферритов. Служит для усиления магнитного поля первичной обмотки.
Прерыватель
Периодически размыкает цепь первичной обмотки, вызывая резкое исчезновение магнитного поля. Бывают механические, электролитические, ртутные.
Применение индукционных катушек
Индукционные катушки нашли широкое применение в науке и технике:
- Системы зажигания двигателей внутреннего сгорания
- Генераторы высокого напряжения в рентгеновских аппаратах
- Источники питания газоразрядных ламп и трубок
- Генераторы озона
- Беспроводная передача энергии (опыты Теслы)
Преимущества и недостатки индукционных катушек
К достоинствам индукционных катушек можно отнести:
- Простота конструкции
- Высокий коэффициент трансформации напряжения
- Возможность получения очень высоких напряжений
Недостатки индукционных катушек:
- Низкий КПД
- Искрение на контактах прерывателя
- Невысокая частота импульсов
История создания индукционной катушки
Первая индукционная катушка была создана в 1836 году ирландским священником Николасом Калланом. Он использовал ее для демонстрации электрических разрядов на лекциях.
Значительный вклад в усовершенствование конструкции внес немецкий механик Генрих Румкорф. Его катушки позволяли получать искры длиной до 30 см.
Принцип работы индукционной катушки
Рассмотрим подробнее физические процессы, происходящие при работе индукционной катушки:
- При замыкании цепи в первичной обмотке начинает нарастать ток.
- Возникающее магнитное поле индуцирует ЭДС самоиндукции в первичной обмотке, препятствующую нарастанию тока.
- Во вторичной обмотке индуцируется небольшая ЭДС.
- При размыкании цепи прерывателем ток в первичной обмотке резко падает.
- Быстрое исчезновение магнитного поля индуцирует во вторичной обмотке мощный импульс высокого напряжения.
Таким образом, на выходе вторичной обмотки формируются короткие импульсы высокого напряжения. Их амплитуда может достигать сотен тысяч вольт.
Разновидности индукционных катушек
Существует несколько основных типов индукционных катушек:
Катушка Румкорфа
Классическая конструкция с механическим прерывателем. Позволяет получать напряжение до нескольких сотен киловольт.
Катушка Теслы
Резонансный трансформатор, работающий на высоких частотах. Создает эффектные электрические разряды в воздухе.
Катушка зажигания
Компактная индукционная катушка для систем зажигания двигателей внутреннего сгорания. Генерирует импульсы 20-40 кВ.
Как сделать простейшую индукционную катушку своими руками
Для изготовления простой индукционной катушки потребуется:
- Железный стержень длиной 10-15 см
- Медный провод 0.5-1 мм для первичной обмотки
- Тонкий провод 0.1-0.2 мм для вторичной обмотки
- Источник питания 3-12 В
- Кнопка или ключ для размыкания цепи
Порядок изготовления:
- Намотать на стержень 100-200 витков толстого провода (первичная обмотка)
- Поверх намотать 1000-2000 витков тонкого провода (вторичная обмотка)
- Подключить первичную обмотку к источнику через кнопку
- На выводы вторичной обмотки подключить искровой промежуток
При нажатии и отпускании кнопки между электродами будут проскакивать искры.
Заключение
Индукционная катушка — простое, но эффективное устройство для получения высокого напряжения. Несмотря на появление более совершенных преобразователей, она до сих пор находит применение в некоторых областях техники. Понимание принципов ее работы важно для изучения электромагнитных явлений.
Индукционная катушка | это… Что такое Индукционная катушка?
Катушка индуктивности на материнской плате компьютера.
Обозначение на электрических принципиальных схемах.
Катушка индуктивности — винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Такая система способна запасать магнитную энергию при протекании электрического тока.
Содержание
|
Устройство
Устройство обычно представляет собой винтовую, спиральную или винтоспиральную катушку из одножильного или многожильного изолированного провода, намотанного на цилиндрический, тороидальный или прямоугольный каркас из диэлектрика или плоскую спираль, волну или полоску печатного или другого проводника.
Для увеличения индуктивности применяют сердечники из ферромагнитных материалов: электротехнической стали, пермаллоя, карбонильного железа, ферритов. Также сердечники используют для изменения индуктивности катушек в небольших пределах..
Свойства катушки индуктивности
Катушка индуктивности в электрической цепи хорошо проводит постоянный ток и в то же время оказывает сопротивление переменному току, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.
Катушка индуктивности обладает реактивным сопротивлением величина которого равна: , где — индуктивность катушки, — угловая частота протекающего тока. Соответственно, чем больше частота тока, протекающего через катушку, тем больше её сопротивление.
При протекании тока катушка запасает энергию, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока .
При изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, значение которой
Характеристики катушки индуктивности
Индуктивность
Основным параметром катушки индуктивности является её индуктивность, которая определяет, какой поток магнитного поля создаст катушка при протекании через неё тока силой 1 ампер. Типичные значения индуктивностей катушек от десятых долей мкГн до десятков Гн.
Индуктивность катушки пропорциональна линейным размерам катушки, квадрату числа витков намотки и магнитной проницаемости сердечника.
При последовательном соединении катушек общая индуктивность равна сумме индуктивностей всех соединённых катушек.
При параллельном соединении катушек общая индуктивность равна
Сопротивление потерь
В катушках индуктивности помимо основного эффекта взаимодействия тока и магнитного поля наблюдаются паразитные эффекты, вследствие которых сопротивление катушки не является чисто реактивным.
Наличие паразитных эффектов ведёт к появлению потерь в катушке, оцениваемых сопротивлением потерь . Потери складываются из потерь в проводах, диэлектрике, сердечнике и экране.
Потери в проводах
Потери в проводах вызваны тремя причинами:
- Во-первых, провода обмотки обладают омическим сопротивлением.
- Во-вторых, сопротивление провода обмотки переменному току возрастает с ростом частоты, что обусловлено скин-эффектом, суть которого состоит в том, что ток протекает не по всему сечению проводника, а по кольцевой части поперечного сечения.
- В третьих, в проводах обмотки, свитой в спираль, проявляется эффект близости, суть которого состоит в вытеснении тока под воздействием вихревых токов и магнитного поля к периферии провода, прилегающей к каркасу, в результате чего сечение, по которому протекает ток, принимает серповидный характер, что ведёт к дополнительному возрастанию сопротивления провода.
Потери в диэлектрике
Потери в диэлектрике обусловлены тем, что между соседними витками катушки существует паразитная ёмкость, что приводит к утечкам переменного тока между витками.
Потери в сердечнике
Потери в сердечнике складываются из потерь на вихревые токи, потерь на гистерезис и начальных потерь.
Потери в экране
Потери в экране обусловлены тем, что ток, протекающий по катушке, индуцирует ток в экране.
Добротность
С сопротивлениями потерь тесно связана другая характеристика — добротность. Добротность катушки индуктивности определяет отношение между активным и реактивным сопротивлениями катушки. Добротность равна
Практически величина добротности лежит в пределах от 30 до 200. Повышение добротности достигается оптимальным выбором диаметра провода, увеличением размеров катушки индуктивности и применением сердечников с высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями, намоткой вида «универсаль», применением посеребрёного провода, применением многожильного провода вида «литцендрат».
Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ)
ТКИ — это параметр, характеризующий зависимость индуктивности катушки от температуры.
Температурная нестабильность индуктивности обусловлена целым рядом факторов: при нагреве увеличивается длина и диаметр провода обмотки, увеличивается длина и диаметр каркаса, в результате чего изменяются шаг и диаметр витков; кроме того при изменении температуры изменяются диэлектрическая проницаемость материала каркаса, что ведёт к изменению собственной ёмкости катушки.
Разновидности катушек индуктивности
- Контурные катушки индуктивности
- Эти катушки используются совместно с конденсаторами для получения резонансных контуров. Они должны иметь высокую стабильность, точность и добротность.
- Катушки связи
- Такие катушки применяются для обеспечения индуктивной связи между отдельными цепями и каскадами. Такая связь позволяет разделить по постоянному току цепи базы и коллектора и т. д. К таким катушкам не предъявляются жёсткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов.
Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи.
Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи.- Вариометры
- Это катушки, индуктивность которых можно изменять в процессе эксплуатации для перестройки колебательных контуров. Они состоят из двух катушек, соединённых последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая располагается внутри первой и вращается (ротор). При изменении положения ротора относительно статора изменяется величина взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра. Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 − 5 раз. В ферровариометрах индуктивность изменяется перемещением ферромагнитного сердечника.
- Дроссели
- Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Обычно включаются в цепях питания усилительных устройств. Предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов. На низких частотах они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники.
- Сдвоенные дроссели
- две намотанных встречно катушки индуктивности, используются в фильтрах питания. За счёт встречной намотки и взаимной индукции более эффективны при тех же габаритных размерах.
Применение катушек индуктивности
Применявшаяся в качестве реактивного сопротивления для люминесцентных ламп катушка индуктивности
- Катушки индуктивности (совместно с конденсаторами и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п..
- Катушки индуктивности используются в импульсных стабилизаторах как элемент, накапливающий энергию и преобразующий уровни напряжения.
- Две и более индуктивно связанные катушки образуют трансформатор.
- Катушка индуктивности, питаемая импульсным током от транзисторного ключа, иногда применяется в качестве источника высокого напряжения небольшой мощности в слаботочных схемах, когда создание отдельного высокого питающего напряжения в блоке питания невозможно или экономически нецелесообразно. В этом случае на катушке из-за самоиндукции возникают выбросы высокого напряжения, которые можно использовать в схеме, например, выпрямив и сгладив.
- Катушки используются также в качестве электромагнитов.
- Катушки применяются в качестве источника энергии для возбуждения индуктивно-связанной плазмы.
- Для радиосвязи — излучение и приём электромагнитных волн (магнитная антенна, кольцевая антенна).
- Рамочная антенна
- DDRR
- Индукционная петля
- Для разогрева электропроводящих материалов в индукционных печах.
- Как датчик перемещения: изменение индуктивности катушки может изменяться в широких пределах перемещением (вытаскиванием) сердечника.
В этом случае на катушке из-за самоиндукции возникают выбросы высокого напряжения, которые можно использовать в схеме, например, выпрямив и сгладив.Смотри также
- Гиратор
- Соленоид
- Трансформатор
- Электрический импеданс
- Переходный процесс
Катушки индуктивности теория: разновидности, применение
Катушка индуктивности — винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении.
Как следствие, при протекании через катушку переменного электрического тока, наблюдается её значительная инерционность.
Устройство обычно представляет собой винтовую, спиральную или винтоспиральную катушку из одножильного или многожильного изолированного провода, намотанного на цилиндрический, тороидальный или прямоугольный каркас из диэлектрика или плоскую спираль, волну или полоску печатного или другого проводника. Также бывают и бескаркасные катушки. Намотка может быть как однослойной (рядовая и с шагом), так и многослойная (рядовая, внавал, «универсал»). Намотка «универсал» имеет меньшую паразитную ёмкость.
Для увеличения индуктивности применяют сердечники из ферромагнитных материалов: электротехнической стали, пермаллоя, флюкстрола, карбонильного железа, ферритов. Также сердечники используют для изменения индуктивности катушек в небольших пределах.
Существуют также катушки, проводники которых реализованы на печатной плате.
Катушка индуктивности в электрической цепи хорошо проводит постоянный ток и в то же время оказывает сопротивление переменному току, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.
Основным параметром катушки индуктивности является её индуктивность, которая определяет, какой поток магнитного поля создаст катушка при протекании через неё тока силой 1 ампер. Типичные значения индуктивностей катушек от десятых долей мкГн до десятков Гн.
В катушках индуктивности помимо основного эффекта взаимодействия тока и магнитного поля наблюдаются паразитные эффекты, вследствие которых сопротивление катушки не является чисто реактивным. Наличие паразитных эффектов ведёт к появлению потерь в катушке.
Потери в проводах вызваны тремя причинами:
· Провода обмотки обладают омическим (активным) сопротивлением.
· Сопротивление провода обмотки возрастает с ростом частоты, что обусловлено скин-эффектом.
Суть эффекта состоит в вытеснении тока в поверхностные слои провода. Как следствие уменьшается полезное сечение проводника и растет сопротивление.
· В проводах обмотки, свитой в спираль, проявляется эффект близости, суть которого состоит в вытеснении тока под воздействием вихревых токов и магнитного поля к периферии намотки. В результате сечение, по которому протекает ток, принимает серповидную форму, что ведёт к дополнительному возрастанию сопротивления провода.
Потери в диэлектрике (изоляции проводов и каркасе катушки) можно отнести к двум категориям:
· Потери от диэлектрика межвиткового конденсатора (межвитковые утечки и прочие потери характерные для диэлектриков конденсаторов).
· Потери от магнитных свойств диэлектрика (эти потери аналогичны потерям в сердечнике).
В общем случае можно заметить что для современных катушек общего применения потери в диэлектрике чаще всего пренебрежимо малы.
Потери в сердечнике складываются из потерь на вихревые токи, потерь на гистерезис и начальных потерь.
Потери на вихревые токи. Ток, протекающий по проводнику, индуцирует ЭДС в окружающих проводниках, например в сердечнике, экране и в проводах соседних витков. Возникающие при этом вихревые токи становятся источником потерь из-за сопротивления проводников.
Разновидности катушек индуктивности
Контурные катушки индуктивности. Эти катушки используются совместно с конденсаторами для получения резонансных контуров. Они должны иметь высокую стабильность, точность и добротность.
Катушки связи. Такие катушки применяются для обеспечения индуктивной связи между отдельными цепями и каскадами. Такая связь позволяет разделить по постоянному току цепи базы и коллектора и т. д. К таким катушкам не предъявляются жёсткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов. Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи.
Вариометры. Это катушки, индуктивность которых можно изменять в процессе эксплуатации для перестройки колебательных контуров. Они состоят из двух катушек, соединённых последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая располагается внутри первой и вращается (ротор). При изменении положения ротора относительно статора изменяется величина взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра. Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 − 5 раз. В ферровариометрах индуктивность изменяется перемещением ферромагнитного сердечника.
Дроссели. Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Применяются в цепях питания радиотехнических устройств в качестве фильтрующего элемента. Для сетей питания с частотами 50-60 Гц выполняются на сердечниках из трансформаторной стали. На более высоких частотах также применяются сердечники из пермаллоя или феррита.
Особая разновидность дросселей — помехоподавляющие ферритовые бочонки (бусины) на проводах.
Сдвоенные дроссели две намотанных встречно катушки индуктивности, используются в фильтрах питания. За счёт встречной намотки и взаимной индукции более эффективны для фильтрации синфазных помех при тех же габаритах. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания; в дифференциальных сигнальных фильтрах цифровых линий, а также в звуковой технике. Т.е. предназначены как для защиты источников питания от попадания в них наведённых высокочастотных сигналов, так и во избежание засорения питающей сети электромагнитными помехами. На низких частотах используется в фильтрах цепей питания и обычно имеет ферромагнитный (из трансформаторной стали) или ферритовый сердечник.
Применение катушек индуктивности
· Катушки индуктивности (совместно с конденсаторами и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т.
п..
· Катушки индуктивности используются в импульсных стабилизаторах как элемент, накапливающий энергию и преобразующий уровни напряжения.
· Две и более индуктивно связанные катушки образуют трансформатор.
· Катушка индуктивности, питаемая импульсным током от транзисторного ключа, иногда применяется в качестве источника высокого напряжения небольшой мощности в слаботочных схемах, когда создание отдельного высокого питающего напряжения в блоке питания невозможно или экономически нецелесообразно. В этом случае на катушке из-за самоиндукции возникают выбросы высокого напряжения, которые можно использовать в схеме, например, выпрямив и сгладив.
· Катушки используются также в качестве электромагнитов.
· Катушки применяются в качестве источника энергии для возбуждения индуктивно-связанной плазмы.
· Для радиосвязи — излучение и приём электромагнитных волн (магнитная антенна, кольцевая антенна).
o Рамочная антенна
o DDRR
o Индукционная петля
· Для разогрева электропроводящих материалов в индукционных печах.
· Как датчик перемещения: изменение индуктивности катушки может изменяться в широких пределах перемещением (вытаскиванием) сердечника.
· Катушка индуктивности используется в индукционных датчиках магнитного поля. Индукционные магнитометры были разработаны и широко использовались во времена Второй мировой войны.
Эффективные способы намотки, разработанные на нашем предприятии:
Позволяют снять ограничения на диапазоны применяемых напряжений, токов и температур. Снижают сечение провода, стоимость и массу катушек при тех же условиях эксплуатации. Либо позволяют повысить напряжения, токи и температуру эксплуатации при том же сечении провода.
Наши многолетние исследования показали, что наиболее эффективным способом охлаждения является воздушный. Применение дополнительных видов изоляции иногда бывает нежелательно и ухудшает свойства обмоток. Вместо изоляции мы применяем разделение обмотки на секции. Стремимся к увеличению площади контакта провода с мощными потоками воздуха.
1. Разделенная обмотка.
Лучшая альтернатива дополнительной изоляции. Обмотка разделена на любое количество секций, соединенных последовательно. Потенциал между секциями делится на количество секций. Потенциал между слоями делится на количество секций, помноженное на количество слоев. Потенциал между соседними витками в одном слое делится на количество секций, помноженное на количество слоев и количество витков в слое. Таким образом любое опасное пробивное напряжение можно снизить до электрозащитных показателей обыкновенного эмальпровода без применения особых электроизоляционных мер. Чем больше отдельных секций, тем лучше можно организовать охлаждение.
2. Бесконтактная обмотка.
Витки обмотки подвешены в воздухе на специальных растяжках. Не имеют механического, электрического и теплового контакта ни с какими другими материалами катушки, ни с каркасом, ни с корпусом, ни с электроизоляцией. Самое эффективное воздушное охлаждение, тепло- и электроизоляция.
3. Корпус в виде улитки.
Наиболее эффективным способом охлаждения обмоток мы считаем воздушное. Применение такого корпуса с вентиляторами и просчетом аэродинамических характеристик дает значительные преимущества.
4. Двухполупериодная обмотка.
Все новое – это хорошо забытое старое. Разделение обмотки на два плеча и включение через диодный мост дает попеременное включение плеч с частотой сети. В один полупериод одно плечо работает, другое отдыхает. Это позволяет применять обмотки с меньшим сечением. Особенно актуальна двухполупериодная обмотка там, где в небольшие габариты требуется поместить очень мощную обмотку с таким толстым проводом, который невозможно согнуть под требуемыми углами без повреждения. Или промышленность не выпускает настолько толстые шины, и таким образом можно перейти на меньшее сечение.
5. Трубопроводная обмотка.
Для работы на особо высоких температурных режимах. В качестве провода применяется медная труба, циркулирующая жидкость, насосы, теплообменники, хладогенераторы, резервуары.
6. Заливка компаундами с примесями на основе нитрида бора и другими для повышения теплопроводности компаунда. Либо виброустойчивая растяжка с применением специальных техпластин. Применяется на сложных виброударных режимах работы.
Наши специалисты разработают наиболее эффективный способ решения Ваших задач. Мы будем рады с Вами сотрудничать.
Ждем Ваших заказов.
[email protected], [email protected], (495) 971-28-03, (916) 303-55-57
Индукционная катушка | Определение, принцип и дизайн
Катушка Румкорфа
См. все СМИ
- Ключевые сотрудники:
- Никола Тесла
- Похожие темы:
- катушка индуктор Катушка Румкорфа
См. все связанные материалы →
Индукционная катушка , электрическое устройство для создания прерывистого источника высокого напряжения. Индукционная катушка состоит из центрального цилиндрического сердечника из мягкого железа, на который намотаны две изолированные катушки: внутренняя или первичная катушка, имеющая относительно небольшое количество витков медной проволоки, и окружающая вторичная катушка, имеющая большое количество витков более тонкой медной проволоки.
. Прерыватель используется для автоматического включения и отключения тока в первичной обмотке. Этот ток намагничивает железный сердечник и создает сильное магнитное поле по всей индукционной катушке.
Принцип работы индукционной катушки был описан в 1831 году Майклом Фарадеем. Закон индукции Фарадея показал, что если магнитное поле через катушку изменяется, индуцируется электродвижущая сила, величина которой зависит от скорости изменения во времени магнитного поля через катушку. Эта индуцированная электродвижущая сила всегда, по закону Ленца, направлена так, чтобы противодействовать изменению магнитного поля.
При появлении тока в первичной обмотке индуцированные электродвижущие силы возникают как в первичной, так и во вторичной обмотках. Противодействующая электродвижущая сила в первичной обмотке вызывает постепенное увеличение тока до максимального значения. Таким образом, когда ток начинается, временная скорость изменения магнитного поля и наведенного напряжения во вторичной обмотке относительно мала.
С другой стороны, когда первичный ток прерывается, магнитное поле быстро уменьшается, и во вторичной обмотке возникает относительно большое напряжение. Это напряжение, которое может достигать нескольких десятков тысяч вольт, сохраняется только в течение очень короткого времени, в течение которого изменяется магнитное поле. Таким образом, индукционная катушка создает большое напряжение, сохраняющееся в течение короткого времени, и небольшое обратное напряжение, сохраняющееся гораздо дольше. Частота этих изменений определяется частотой прерывателя.
После открытия Фарадея индукционная катушка была усовершенствована. В 1853 году французский физик Арман-Ипполит-Луи Физо поместил конденсатор на прерыватель, тем самым намного быстрее отключив первичный ток. Методы намотки вторичной катушки были значительно улучшены Генрихом Даниэлем Румкорфом (1851 г.) в Париже, Альфредом Аппсом в Лондоне и Фридрихом Клингельфусом в Базеле, которые смогли получить искры в воздухе длиной около 150 см (59 дюймов).
Существуют различные виды прерывателей. Для небольших индукционных катушек к катушке присоединяется механическое устройство, в то время как для катушек большего размера используется отдельное устройство, такое как прерыватель с ртутной струей или электролитический прерыватель, изобретенный Артуром Венельтом в 189 г.9.
Индукционные катушки использовались для обеспечения высокого напряжения для электрических разрядов в газах при низком давлении и как таковые сыграли важную роль в открытии катодных и рентгеновских лучей в начале 20-го века. Другой формой индукционной катушки является катушка Тесла, которая генерирует высокое напряжение на высоких частотах. Индукционные катушки большего размера, используемые с рентгеновскими трубками, были заменены трансформатором-выпрямителем в качестве источника напряжения. В 21 веке индукционные катушки меньшего размера по-прежнему широко использовались в качестве важного компонента в системах зажигания бензиновых двигателей.
Эта статья была недавно пересмотрена и обновлена Майклом Рэем.
Индукционная катушка (или катушка Румкорфа)
Индукционная катушка (или катушка Румкорфа)
Индукционная катушка (или катушка Румкорфа) является одним из электрических устройств, имеющих широкий спектр применения. Эта концепция занимает важное место в физике, особенно в области магнетизма. Именно его важность вдохновила меня написать что-нибудь о нем.
Поэтому в сегодняшней статье я хотел бы поделиться с вами интересной темой, связанной с индукционной катушкой (или катушкой Румкорфа). Я надеюсь, что после прочтения этой статьи ваши заблуждения прояснятся и вам очень помогут.
| Индукционная катушка (или катушка Румкорфа) |
Что такое индукционная катушка?
Индукционная катушка — это устройство, используемое для создания большой разности потенциалов с использованием источника с низкой разностью потенциалов (скажем, батареи от 2 до 6 вольт).
Принцип:
Индукционная катушка основана на принципе взаимной индукции.
Строительство:
Он состоит из следующих компонентов:
1) Первичная катушка:
Первичная катушка состоит из нескольких толстых изолированных медных проводов, намотанных на сердечник из жгута проводов из мягкого железа, изолированных друг от друга для минимизации потерь из-за вихревых колебаний. токи.
2) Вторичная катушка:
вторичная катушка состоит из нескольких витков тонкого изолированного медного провода. Он намотан на первичную катушку, а его концы подключены к искровому промежутку, на котором достигается высокая разность потенциалов. Сопротивление вторичной обмотки очень велико.
3) Устройство автоматического замыкания и размыкания:
Оно состоит из железного молотка H, установленного на железном сердечнике, и платиновой контактной точки P1, которая контактирует с другой аналогичной контактной точкой P2.
4) Конденсатор:
Конденсатор с плоскопараллельными пластинами емкостью около 1 микрофарад подключается к автомату включения и отключения.
5) Батарея:
один конец первичной обмотки соединяется с одной клеммой батареи, а другой конец первичной обмотки соединяется со второй клеммой батареи через перемычку.
👉 посещение: Закон Ленца
посещение: Трансформатор — полная информация
Работа и теория индукционной катушки (или катушки Румкорфа):
Точки контакта P1 и P2 изначально соприкасаются друг с другом, как показано на рисунке 2. При нажатии клавиши K в первичной катушке P протекает ток, и, следовательно, железный сердечник намагничивается.
| Работа и теория индукционной катушки (или катушки Румкорфа) |
Намагниченный железный сердечник притягивает железный молот H.
Когда молоток приближается к сердечнику, контакт между катушками P1 и P2 разрывается. Ток в первичной обмотке затухает, как только размыкается контакт и размагничивается железный сердечник. Молоток, обозначенный буквой H, отводится назад, и снова возникает контакт между катушками P1 и P2. Это снова замыкает цепь, и процесс повторяется.
Во время включения магнитный поток, связанный с вторичной катушкой, создает ЭДС индукции на концах вторичной катушки. Во время разрыва магнитный поток, связанный со вторичной катушкой, индуцирует ЭДС на ее концах в противоположном направлении.
Собственная индуктивность первичной обмотки противодействует скорости нарастания и затухания тока через нее.
Затухание тока в катушке индуктивности или первичной обмотке определяется по формуле: L) I
R обозначает сопротивление, а L — самоиндукция первичной обмотки.
Во вторичной катушке величина наведенной ЭДС пропорциональна скорости изменения тока во времени.
поэтому, прежде чем создавать большую ЭДС на концах вторичной катушки, значение R должно быть очень высоким, а значение L, обозначающее индуктивность, должно быть очень низким во время замыкания и размыкания.
Сопротивление первичной цепи при разрыве намного больше, чем при замыкании, поэтому постоянная времени, обозначаемая как L/R, при разрыве очень мала, чем при замыкании.
Таким образом, можно сказать, что магнитный поток быстрее затухает при разрыве, чем устанавливается при замыкании. Следовательно, индуцированная ЭДС, возникающая во вторичной обмотке при разрыве, намного больше, чем при замыкании.
В то же время из-за явления самоиндукции в первичной обмотке возникает ЭДС индукции. Эта индуцированная ЭДС концентрируется в точках контакта P1 и P2.
Во время перерыва, когда точки P1 и P2 разнесены, они оказывают большое сопротивление потоку индуцированного тока, и, следовательно, между ними может возникнуть искрение, но конденсатор, подключенный к ним, поглощает энергию зарядов на концах точек контакта.
и, следовательно, позволяет избежать искрения между точками. В противном случае искрение может привести к расплавлению контактных точек.
посещение: Эксперимент Эрстеда
посещение: Магнитные вещества
Конденсатор служит для следующих трех целей:
1) Искра, возникающая на платиновых наконечниках, гасится конденсатором.
2) При замыкании контактов конденсатор уменьшает ЭДС во вторичной обмотке.
3) При «размыкании» контактов увеличивает ЭДС во вторичной обмотке.
Через первичную катушку конденсатор разряжается и, в свою очередь, подает ток на первичную катушку в направлении, противоположном направлению тока, подаваемого на нее аккумулятором. Обратный ток в первичной обмотке, создаваемый разрядом конденсатора, обеспечивает полное и быстрое разрушение магнитного потока при разрыве. Таким образом, эффективность индукционной катушки для создания очень высокой ЭДС увеличивается при наличии конденсатора.
Использование индукционной катушки (или катушки Румкорфа):
Индукционная катушка имеет широкое применение, например, в автомобилях, рентгеновских аппаратах, газоразрядных трубках и т.
