Магнитное поле катушки с током. Электромагниты и их применение

Как работает электромагнит

Дата

Категория: Физика

Открыв, что электрические токи создают магнитные поля, ученые разработали магниты, работающие на электричестве, которые, в отличие от постоянных, можно легко включать и выключать. Как показано на рисунке справа, такой электромагнит может состоять из электрической батареи, подсоединенной к проволочной катушке (соленоиду), внутри которой размещен ферромагнитный сердечник (обычно железный).

Магнитное поле, образованное текущим по проволоке электрическим током, намагничивает металлический сердечник точно так же, как постоянный магнит намагничивает кусок железа.

До тех пор, пока электрический ток течет по проволоке, электромагнит ведет себя аналогично постоянному магниту: силовые линии магнитного^ поля идут по дуге из северного полюса электромагнита в южный (как правило, под прямым углом^на-правлению электрического тока, в соответствии с законами электромагнетизма). Если направление электрического тока изменяется на противоположное, магнитные полюсы меняются местами и силовые линии также разворачиваются в противоположном направлении. Однако общая форма магнитного поля не изменяется. Конфигурация силовых линий магнитного поля остается постоянной, пока не изменится форма самой проволоки. Электродвигатели, генераторы и многие другие виды электрооборудования используют в своей работе законы электромагнетизма.

Формы магнитных полей

Электрический ток, текущий вверх по прямолинейному проводнику, создает магнитное поле, силовые линии которого образуют концентрические окружности, направленные против часовой стрелки. Изменение направления тока приведет к развороту силовых линий магнитного поля, и они станут направлены по часовой стрелке.

Одинарный виток проволоки с током, текущим против часовой стрелки, создает магнитное поле, силовые линии которого проходят непосредственно через свободный центр витка, затем идут вверх или в стороны и назад, образуя концентрические окружности.

Магнитное поле многовитковой катушки

Каждый виток проволочной катушки с током (соленоида) ведет себя аналогично одинарному витку. Общая конфигурация магнитного поля, окружающего соленоид, складывается из индивидуальных магнитных полей, создаваемых витками.

Определение направления поля

Для определения направления силовых линий магнитного поля вокруг проволочной катушки с током физики представляют, что обхватывают ее правой рукой так, чтобы ток входил в катушку со стороны ребра ладони. Отогнутый большой палец указывает направление магнитного поля.

Электрическая цепь

Чтобы лучше понять смысл закона Ома, нужно представлять, как устроена электрическая цепь.

Что же такое электрическая цепь? Это путь, который проходят электрически заряженные частицы (электроны) в электрической схеме.

Чтобы в электрической цепи существовал ток, необходимо наличие в ней устройства, которое создавало бы и поддерживало разность потенциалов на участках цепи за счёт сил неэлектрического происхождения. Такое устройство называется источником постоянного тока
, а силы — сторонними силами
.

Электрическую цепь, в которой находится источник тока, называют полной электрической цепью
.
Источник тока в такой цепи выполняет примерно такую же функцию, что и насос, перекачивающий жидкость в замкнутой гидравлической системе.

Простейшая замкнутая электрическая цепь состоит из одного источника и одного потребителя электрической энергии, соединённых между собой проводниками.

Конструкция катушки индуктивности

Катушка индуктивности представляет собой обмотку из проводящего материала, как правило, медной проволоки, намотанной вокруг либо железосодержащего сердечника, либо вообще без сердечника.

Применение в качестве сердечника материалов с высокой магнитной проницаемостью, более высокой чем воздух, способствует удержанию магнитного поля вблизи катушки, тем самым увеличивая ее индуктивность. Индуктивные катушки бывают разных форм и размеров.

Большинство изготавливаются путем намотки эмалированного медного провода поверх ферритового сердечника.

Некоторые индуктивные катушки имеют регулируемый сердечник, при помощи которого обеспечивается изменение индуктивности.

Миниатюрные катушки могут быть вытравлены непосредственно на печатной плате в виде спирали. Индуктивности с малым значением могут быть расположены в микросхемах с использованием тех же технологических процессов, которые используются при создании транзисторов.

Катушка — электромагнитный аппарат

Катушки электромагнитных аппаратов могут перегреться также от междувитковых замыканий и замыканий на корпус в двух местах. Поврежденная катушка обнаруживается по специфическому запаху ( дыма), а при значительных повреждениях — по внешнему виду.
 

Катушка электромагнитного аппарата К, включенная в анодную цепь, имеет определенную величину тока срабатывания. Допустим, что этот ток достигается при напряжении U.
 

Иногда приходится перематывать катушки электромагнитных аппаратов на напряжение, отличное от паспортного. Число витков в катушке, при котором четко срабатывают контактор и пускатель, можно считать прямо пропорциональным напряжению, подводимому к катушке, ибо на каждый виток должно приходиться определенное напряжение для четкости срабатывания аппарата, сечение же провода катушки — обратно пропорционально напряжению. При уменьшении сечения провода катушка может нагреваться до недопустимой величины, при увеличении же сечения ее габариты могут превзойти допустимые размеры.
 

Аппараты и их контакты обозначаются буквами, причем катушки электромагнитных аппаратов и контакты обозначаются одинаково.
 

При разработке схемы управления следует избегать последовательного включения катушек электромагнитных аппаратов переменного тока.
 

Если аппарат находится в отключенном положении ( в катушке электромагнитного аппарата нет тока, кнопка с пружинным возвратом не нажата), то его замыкающие контакты разомкнуты, а размыкающие замкнуты. Такое положение контактов называют нормальным или начальным; в этом положении их изображают на принципиальных схемах. Кроме условных графических обозначений на схемах применяют обозначения буквенные и цифровые. Каждый аппарат имеет свое буквенное обозначение, которое относится ко всем элементам схемы, конструктивно принадлежащих этому аппарату.
 

Кнопки управления — аппараты, применяемые в основном для управления цепями катушек электромагнитных аппаратов постоянного и переменного тока. Они могут иметь несколько контактных систем с замыкающимися ( разомкнутыми при отсутствии влекшего воздействия на кнопку) и размыкающимися ( замкнутыми при отсутствии внешнего воздействия на кнопку) контактами.
 

Для аварийного отключения цепей управления, а также для включения и отключения катушек электромагнитных аппаратов комплектуются кнопочные станции, которые при дистанционном управлении могут выполняться подвесными.
 

Рассмотренный метод измерения сопротивлений имеет достаточно широкое распространение в практике измерений сопротивлений обмоток электрических машин и катушек различных электромагнитных аппаратов.
 

Сопротивления типа НФ предназначены для пуска и регулирования скорости крановых электродвигателей постоянного и переменного тока, а также как добавочные или разрядные сопротивления в цепях катушек электромагнитных аппаратов.
 

Контроллеры можно разделить по роду тока на контроллеры постоянного и переменного тока, по назначению — на силовые контроллеры, контакты которых включаются непосредственно в главных цепях электродвигателей, и ко-мандо-контроллеры, включаемые во вспомогательные цепи питания катушек электромагнитных аппаратов управления.
 

Сечения их выбирают по току, нагрузки. В цепях управления ввиду незначительных нагрузок, определяемых большей частью токами катушек электромагнитных аппаратов, принимают провода небольших сечений 1 0 — 1 5 мм2, но имеющих, однако, достаточную механическую прочность.
 

Сопротивления типа КФ-22М предназначены для пуска, торможения и регулирования скорости вращения крановых электродвигателей постоянного и переменного тока. Они могут также применяться в качестве добавочных или разрядных сопротивлений в цепях катушек электромагнитных аппаратов.
 

Электромагнитная катушка

Электромагнитная катушка используется только для открытий вспомогательного так называемого разгрузочного клапана. Это в значительной степени снижает габариты катушки и ее мощность.
 

Электромагнитная катушка используется только для открытия вспомогательного так называемого разгрузочного клапана. Это в значительной степени снижает габариты катушки и ее мощность.
 

Электромагнитные катушки соединены так, что ток з них усиливает магнитное поле одного полюса и ослабляет магнитное поле другого. При обратном направлении тока получается противоположный эффект. Эти колебания передаются диффузору, который совершает движение подобно поршню и приводит в колебание значительную массу воздуха.
 

Электромагнитные катушки, предназначенные для использования в качестве катушек индуктивности, отличаются двумя особенностями. Их индуктивность задается пределами L AL, причем AL не должно иногда превышать нескольких десятых процента. Индуктивное сопротивление этих катушек oL ( со 2nf — круговая частота) должно быть во много раз больше их активного сопротивления RK. K называется добротностью катушки и является одним из ее основных параметров.
 

Электромагнитные катушки 10 служат для регулирования обратного потока и работы клапанных пробоотборников. Измерение температуры ( контроль) в ректифицирующей части установки, в головке полной конденсации и в кубе осуществляется с помощью ртутных термометров на конусах. U-образный манометр 5 установлен на столике 3 и предназначен для измерения остаточного давления в установке, а манометр 28 — для автоматического поддержания остаточного давления. Откачной пост 27 предназначен для создания в установке пониженного давления ( разрежения) и автоматического его поддержания. Неразъемность соединений между стеклянными узлами и деталями обеспечивается с помощью специальных зажимов.
 

Электромагнитные катушки играют роль стабилизатора катодного пятна на заданной поверхности распыляемого материала, фокусировки и ускорения потока напыляемых частиц, отклонения потока заряженных частиц с целью сепарации потока.
 

Электромагнитная катушка передвигается к концу бойка и включается в электрическую сеть.
 

Регулируемые электромагнитные катушки называются катушками развертки.
 

Электромагнитные катушки большого размера изолируются термореактивным фенольным лаком с наполнителем, наносимым кистью последовательно на каждый слой обмотки. Обмотка наносится на шпули, которые изолированы твердой фиброй, пропитанной тканью или миканитом, и закреплены в агрегате поверх полюса с таким расчетом, чтобы они выдерживали вибрацию при вращении.
 

Электромагнитная катушка контактора автопогрузчика КВЗ рассчитана на напряжение 30 в, катушка автопогрузчика 4004, УПМ-6 ПТШ-15 — на 15 в. Вследствие этого сопротивление подъемной катушки при 20 С у первого автопогрузчика составляет 49 ом, а у второго — 24 5 ом.
 

Две электромагнитные катушки 16 и 19 служат для включения и выключения выключателя.
 

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство для осуществления контакта исполнительного устройства с контактными элементами носителя функций, в частности, гидравлического блока клапанов, причем исполнительное устройство с электромагнитной катушкой выступает от носителя функций, отличающееся тем, что в обращенной к носителю функций торцевой области (7) исполнительного устройства расположены контактные элементы таким образом, что контактные элементы имеют возможность непосредственного электрического соединения с соответствующими контактными элементами на носителе функций.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контактные элементы исполнительного устройства расположены на обращенной к носителю функций торцевой стороне (10) исполнительного устройства.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что электромагнитная катушка установлена с возможностью перемещения на трубчатом элементе, отходящем от боковой стенки (2) гидравлического блока клапанов, и при наложении торцевой поверхности (10) на боковую стенку (2) имеет возможность соединения с встроенными в боковой стенке (2) соответствующими контактными элементами.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что встроенные в боковой стенке (2) контактные элементы носителя функций образуют электрические клеммы для электронного устройства управления, посредством которого может осуществляться управление клапанами, расположенными в гидравлическом блоке клапанов.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что электронное устройство управления встроено в корпус гидравлического блока клапанов.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что электронное устройство управления выполнено в виде отдельного конструктивного блока (14) и расположено с возможностью наложения и крепления на верхней стороне (15) блока (16) клапанов.

7. Устройство п.3, отличающееся тем, что имеются несколько исполнительных устройств, предназначенных для контакта с носителем функций, причем расположенные в боковой стенке носителя функций контактные элементы связаны между собой многожильным кабелем, который проходит между контактными элементами носителя функций и центральным штепсельным соединительным устройством носителя функций.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что имеющие общий опорный потенциал отходящие от контактных элементов носителя функций кабели многожильного кабельного провода подведены вместе к центральному штепсельному соединительному устройству.

9. Устройство по любому из пп.3-8, отличающееся тем, что контактные элементы электромагнитной катушки или встроенные в боковой стенке контактные элементы носителя функций выполнены в виде ориентированных в осевом направлении контактных штифтов, а соответствующие им встроенные в боковой стенке контактные элементы или контактные элементы электромагнитной катушки выполнены в виде электрических клемм с возможностью плотного ввода в них контактных штифтов.

10. Электромагнитная катушка, в особенности для использования в устройстве по любому из пп.1-9, содержащая каркас обмотки в форме полого цилиндра, снабженный обмоточной приемной частью для приема обмоточного провода, причем концы обмоточного провода связаны с доступными снаружи контактными штифтами, отличающаяся тем, что контактные штифты своими внутренними концами входят в обмоточную приемную часть, при этом внутренние концы электрически связаны с концом обмоточного провода, а каркас обмотки заключен по окружности в охватывающую втулку.

11. Электромагнитная катушка по п.10, отличающаяся тем, что каркас обмотки снабжен радиальной стенкой, которая ограничивает обмоточную приемную часть и снабжена сквозными проточками для направляющего позиционирования контактных штифтов на каркасе обмотки.

12. Электромагнитная катушка по п.10 или 11, отличающаяся тем, что заключенный в охватывающую втулку каркас обмотки на одной из открытых торцевых сторон закрыт круглой кольцевой крышкой, которая снабжена отверстиями, соответствующими контактным элементам, а между круглой кольцевой крышкой и охватывающей втулкой расположено уплотнение в виде кольца круглого сечения.

Закон ома для цепи переменного тока

Для цепей переменного тока закон Ома будет выглядеть иначе. Если взять за основу формулу I = U/R, то кроме активного сопротивления R, в нее добавляются индуктивное XL и емкостное ХС сопротивления, относящиеся к реактивным. Подобные электрические схемы применяются значительно чаще, чем подключения с одним лишь активным сопротивлением и позволяют рассчитать любые варианты.

Сюда же включается параметр ω, представляющий собой циклическую частоту сети. Ее значение определяется формулой ω = 2πf, в которой f является частотой этой сети (Гц). При постоянном токе эта частота будет равной нулю, а емкость примет бесконечное значение. В данном случае электрическая цепь постоянного тока окажется разорванной, то есть реактивного сопротивления нет.

Цепь переменного тока ничем не отличается от постоянного, за исключением источника напряжения. Общая формула остается такой же, но при добавлении реактивных элементов ее содержание полностью изменится. Параметр f уже не будет нулевым, что указывает на присутствие реактивного сопротивления. Оно тоже оказывает влияние на ток, протекающий в контуре и вызывает резонанс. Для обозначения полного сопротивления контура используется символ Z.

Отмеченная величина не будет равной активному сопротивлению, то есть Z ≠ R. Закон Ома для переменного тока теперь будет выглядеть в виде формулы I = U/Z. Знание этих особенностей и правильное использование формул, помогут избежать неправильного решения электротехнических задач и предотвратить выход из строя отдельных элементов контура.

Закон Ома часто называют основным законом электричества. Открывший его в 1826 г. известный немецкий физик Георг Симон Ом установил зависимость между основными физическими величинами электрической цепи – сопротивлением, напряжением и силой тока.

Электрические катушки существуют нескольких типов

Катушки электромагнита серии ТКП
Катушка-КПВ-605
Катушка КПД-113

— Катушки к контакторам 

— Катушки к пускателям 

— Катушки к электромагнитам 

— Катушки к реле

— Катушки вентилей и клапанов

— Катушки выключателей

— Катушки применяемые в эл.аппаратам Метро

— Катушки применяемые в эл.аппаратах Ж/Д

                  КАТУШКИ К КОНТАКТОРАМ

Скачать полный перечень

                  КАТУШКИ К ПУСКАТЕЛЯМ

Скачать полный перечень

               КАТУШКИ К ЭЛЕКТРОМАГНИТАМ

Скачать полный перечень

        КАТУШКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ

Скачать полный перечень

        КАТУШКИ ВЕНТИЛЕЙ И КЛАПАНОВ

Скачать полный перечень

Описание катушек электрических аппаратов

Электрической катушкой прежде всего называют обмотку изолированного провода, намотанную на каркас или без каркаса и имеющую выводы для присоединения. В основном каркас изготовляется из картона или пластмассы. Катушки служат для создания магнитного потока, который создает движущие силы для работы аппаратов или индуктивное сопротивление, когда катушка является дросселем.

Виды катушек электрических аппаратов

Катушки можно разделить на два вида:1. — Токовые катушки, они содержат малое количество витков провода, а площадью сечения этих проводов соответствует силе проходящего тока, т.е. чем выше сила тока, тем толще провод.2. — Катушки напряжения, напротив, содержат большое количество витков провода с относительно небольшим сечением.

Электрические катушки применяются в следующих аппаратах

Напряжение катушек

Катушки одинаковых размеров могут изготовляться на разное напряжение— Переменное 36, 110, 220, 380, 660 В — Постоянное 6, 12, 24, 36, 48, 60, 110, 220, 440 В.
Поэтому катушки новых аппаратов нужно проверять на соответствие напряжения, на которое они изготовлены, напряжению сети, что можно сделать по этикетке на общей изоляции обмотки катушки. То же делается и при замене вышедшей из строя катушки, при этом если на поверхности катушки нет этикетки, то можно измерить ее сопротивление и сравнить с такой же катушкой другого аппарата.

Купить электрические катушки Вы можете обратившись к нам по телефону +7 (812) 906-47-87 или же направив нам письмо на электронную почту – sales@edtal.ru

ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Свойства катушек индуктивности

Катушка индуктивности
—
является пассивным компонентом электронных схем, основное предназначение которой является сохранение энергии в виде магнитного поля. Свойство катушки индуктивности чем-то схоже с конденсатором, который хранит энергию в виде электрического поля.

Индуктивность (измеряется в Генри) — это эффект возникновения магнитного поля вокруг проводника с током. Ток, протекающий через катушку индуктивности, создает магнитное поле, которое имеет связь с электродвижущей силой (ЭДС) оказывающее противодействие приложенному напряжению.

Возникающая противодействующая сила (ЭДС) противостоит изменению переменного напряжения и силе тока в катушке индуктивности. Это свойство индуктивной катушки называется индуктивным сопротивлением. Следует отметить, что индуктивное сопротивление находится в противофазе к емкостному реактивному сопротивлению конденсатора в цепи переменного тока. Путем увеличения числа витков можно повысить индуктивность самой катушки.

СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ ВИБРАЦИИ ЯКОРЯ

• Включение электромагнита на выпрямленное напряжение.
• На стадии изготовления используют короткозамкнутый виток.

В сердечнике электромагнита делается прорезь и около 80% сечения охватывается короткозамкнутым витком, выполненным из материала с высокой электропроводностью.
Магнитный поток делится на 2 составляющие  и . В соответствии с законом Ленца появляется поток  от короткозамкнутого витка. Причем, в левой части зазора потоки  и  складываются, а в правой части (охваченной короткозамкнутым витком)  и  вычитаются. Результирующие потоки оказываются сдвинутыми во времени на угол  (векторная диаграмма). В результате значения магнитных потоков определяются:Зона, не охваченная короткозамкнутым витком:

Зона, которая охвачена короткозамкнутым витком:В результате получим зависимости тягового усилия во времени сдвинута относительно  на .
Из графика видно, что тяговое усилие больше механического. Таким образом, вибрация якоря отсутствует.
Рассмотрим условия, при которых полностью отсутствует вибрация.

         при                   1)
2)
Реально =60-650, переменная составляющая  – при этом  вибрация якоря.

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ К.З. ВИТКА

•  – площадь сечения, охваченная к.з. витком
•  – площадь сечения, неохваченная к.з. витком
•  – конечный зазор при полностью притянутом якоре.

КАТУШКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КАТУШКАМ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ

• Надежное включение электромагнита в наихудших условиях, т.е. при пониженном напряжении и повышенной температуре.
• Температура не должна превышать допустимую для данного класса изоляции при повышенном напряжении.
• Минимальные габариты и экономичная технология в изготовлении.
• Механическая прочность.
• Влагостойкость, в некоторых случаях кислото и маслостойкость.

Конструктивно катушки делятся на: каркасные, бескаркасные, бандажированные, бескаркасные с намоткой на сердечник.
По способу включения: катушки тока (мало витков провода большого сечения), катушки напряжения (много витков провода малого сечения).ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПРИ РАСЧЕТЕ КАТУШЕК:

• род тока (“—” или “~”);
• ;
• требуемое значение М.Д.С.;
• допустимое отклонение напряжения;
• режим работы (продолжительный, кратковременный…);
• окружающая среда и ее предельная температура (воздух 400, масло 600)

В РЕЗУЛЬТАТЕ РАСЧЕТА ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ:

• число витков ();
• сечение провода ();
• диаметр провода ();
• сопротивление катушки ();
• индуктивность катушки ();
• потребляемая мощность ();
• превышение температуры катушки над температурой окружающей среды ().

РАССМОТРИМ РАСЧЕТ КАТУШКИ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА “—” ТОКА — длина и высота намотки — диаметр катушкиДано:  +5%-30%(м.д.с.) – средняя длина витка – сечение провода

Коэффициент заполнения обмоточного пространства медью:
Коэффициент укладки:, — диаметр провода по меди;1 — диаметр провода с учетом изоляции.

РАСЧЕТ КАТУШКИ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Дано: , , , конструктивные размеры.  (*) — нечетное число витков, т.к. не учтено R
Ток катушки
Задаемся плотностью тока: А/мм2 – продолжительный режим А/мм2 – повторно-кратковременный А/мм2 – кратковременный                                          
Проверка уравнения (*) — 10%, если больше 10% делаем перерасчет.СПОСОБЫ УКЛАДКИ (НАМОТКИ) ПРОВОДОВ
Существует три способа намотки:

1 – рядовая 2 – шахматная
3 – дикая
На практике по диаметру и марке провода находим .

Число витковПосле этого определяем ток в катушке Сравниваем с заданной М.Д.С.,
если отличие >10% производим перерасчет (изменяя ).
Определяем мощность, выделяемую в катушке:
По формуле Ньютона установившееся превышение температуры:, — обобщающий коэффициент теплоотдачи с поверхности.
Для катушек такого типа  Вт/м2.
Полученное значение температуры сравнивается с допустимым для данного провода. Если , то принимается провод с более высоким уровнем изоляции, если и это не помогает, то такую катушку в продолжительном режиме использовать нельзя.
Коэффициент включения:                                              
Будем смотреть, при каком ПВ или  наша катушка работает без перегрева.

Реактивное сопротивление катушки индуктивности.

При протекании переменного тока I
в катушке, магнитное поле создаёт в её витках ЭДС, которая препятствует изменению тока.
При увеличении тока, ЭДС отрицательна и препятствует нарастанию тока, при уменьшении — положительна и препятствует его убыванию,
оказывая таким образом сопротивление изменению тока на протяжении всего периода.

В результате созданного противодействия, на выводах катушки индуктивности в противофазе формируется напряжение U
, подавляющее ЭДС,
равное ей по амплитуде и противоположное по знаку.

При прохождении тока через нуль, амплитуда ЭДС достигает максимального значения,
что образует расхождение во времени тока и напряжения в 1/4 периода.

Если приложить к выводам катушки индуктивности напряжение U
, ток не может начаться мгновенно по причине противодействия ЭДС,
равного -U
, поэтому ток в индуктивности всегда будет отставать от напряжения на угол 90°. Сдвиг при отстающем токе называют положительным.

Запишем выражение мгновенного значения напряжения u
исходя из ЭДС (ε
), которая
пропорциональна индуктивности L
и скорости изменения тока: u = -ε = L(di/dt)
.
Отсюда выразим синусоидальный ток .

Интегралом функции sin(t)
будет -соs(t)
, либо равная ей функция sin(t-π/2)
.
Дифференциал dt
функции sin(ωt)
выйдет из под знака интеграла множителем 1/ω
.
В результате получим выражение мгновенного значения тока со
сдвигом от функции напряжения на угол π/2
(90°).
Для среднеквадратичных значений U
и I
в таком случае можно записать .

В итоге имеем зависимость синусоидального тока от напряжения согласно Закону Ома,
где в знаменателе вместо R
выражение ωL
, которое и является реактивным сопротивлением:

Реактивное сопротивлениие индуктивностей называют индуктивным.

Параметры электрической цепи

Свой знаменитый закон Ом вывел экспериментальным путём.

Проведём несложный опыт.

Соберём электрическую цепь, в которой источником тока будет аккумулятор, а прибором для измерения тока – последовательно включенный в цепь амперметр. Нагрузкой служит спираль из проволоки. Напряжение будем измерять с помощью вольтметра, включенного параллельно спирали. Замкнём с
помощью ключа электрическую цепь и запишем показания приборов.

Подключим к первому аккумулятору второй с точно таким же параметрами. Снова замкнём цепь. Приборы покажут, что и сила тока, и напряжение увеличились в 2 раза.

Если к 2 аккумуляторам добавить ещё один такой же, сила тока увеличится втрое, напряжение тоже утроится.

Вывод очевиден: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению, приложенному к концам проводника
.

В нашем опыте величина сопротивления оставалась постоянной. Мы меняли лишь величину тока и напряжения на участке проводника. Оставим лишь один аккумулятор. Но в качестве нагрузки будем использовать спирали из разных материалов. Их сопротивления отличаются. Поочерёдно подключая их, также запишем показания приборов. Мы увидим, что здесь всё наоборот. Чем больше величина сопротивления, тем меньше сила тока. Сила тока в цепи обратно пропорциональна сопротивлению
.

Итак, наш опыт позволил нам установить зависимость силы тока от величины напряжения и сопротивления.

Конечно, опыт Ома был другим. В те времена не существовало амперметров, и, чтобы измерить силу тока, Ом использовал крутильные весы Кулона. Источником тока служил элемент Вольта из цинка и меди, которые находились в растворе соляной кислоты. Медные проволоки помещались в чашки со ртутью. Туда же подводились концы проводов от источника тока. Проволоки были одинакового сечения, но разной длины. За счёт этого менялась величина сопротивления. Поочерёдно включая в цепь различные проволоки, наблюдали за углом поворота магнитной стрелки в крутильных весах. Собственно, измерялась не сама сила тока, а изменение магнитного действия тока за счёт включения в цепь проволок различного сопротивления. Ом называл это «потерей силы».

Но так или иначе эксперименты учёного позволили ему вывести свой знаменитый закон.

Георг Симон Ом

катушка индуктивности

Шпулька индуктивности относится к моточным продуктам радиоэлектронных средств и считается принципиальным составляющей, в отсутствии которого никак не имеет возможность встать крупная дробь радиоэлектронных приборов. Функционирование катушки индуктивности ориентируется результатом обоюдного перехода энергии электрического поля родника напряжения, приложенного к ее выводам, в энергию магнитного поля, обхватывающего очертание катушки, и назад перед деянием протекающего сообразно силуэту катушки электрического тока.

1.  Потери в проводах 
2.  Потери в диэлектрике
3.  Потери в сердечнике

Размер индуктивности ориентируется системой токопровода и его объемами. В истиннее время отчетливо выслеживается процесс миниатюризации электрических средств, будто просит сотворения маленьких катушек индуктивности. Но убавление объемов катушек встречает конкретные проблемы, связанные с повышением утрат в деталях системы и убавлении добротности при убавлении габаритов.

В отдельных вариантах, в каком месте наверное может быть, катушки индуктивности подменяют их аналогами — веществами на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и гираторами — особыми радиоэлектронными схемами, в каких явными мерами формируется отставание на тока в гираторе сообразно отношению к приложенному к нему напряжению. Разумеется, будто целый отказ от внедрения катушек индуктивности при производстве радиоэлектронной техники неосуществим.

Потому виды становления катушек индуктивности соединены с исследованием новейших которые были использованы, имеющих высочайшие электромагнитные характеристики и устойчивость, превосходящие имеющиеся, а еще развитием системы и технологии производства данных продуктов. В предоставленном курсовом плане станем планировать экранированную катушку индуктивности. Индуктивность в цепи воздействует на мощь переменного тока. Наверное разрешено обосновать с поддержкою обычного эксперимента.

Составим цепь из катушки великий индуктивности и электрической лампы накаливания (рис. 86). С поддержкою переключателя разрешено включить данную цепь или к роднику неизменного напряжения, или к роднику переменного напряжения. При данном неизменное усилие и деятельное смысл переменного напряжения обязаны существовать одинаковы.

Эксперимент указывает, будто лампочка светится яснее при неизменном напряжении. Следственно, деятельное смысл силы переменного тока в осматриваемой цепи не в такой мере силы неизменного Разъясняется наверное действом самоиндукции.

Закон Ома

В § 15 головы 2 было поведано, будто при включении катушки к роднику неизменного напряжения держава тока в цепи наращивается равномерно. Появляющееся при нарастании силы тока вихревое электрическое поле тормозит перемещение электронов. Только сообразно прошествии некого медли держава тока добивается большего (установившегося) смысла, соответственного этому неизменному напряжению.

Ежели усилие скоро изменяется, то держава тока никак не станет досягать тех значений, которые она бы заполучила с течением медли при неизменном напряжении. Следственно, наибольшее смысл силы переменного тока (его амплитуда) ограничивается индуктивностью цепи и станет тем не в такой мере, нежели более индуктивность и нежели более гармоника приложенного напряжения. Определим мощь тока в цепи, содержащей катушку, функциональным противодействием которой разрешено пренебречь (рис. 87).