Индуктивност

Урок №8. Катушка индуктивности (Може 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Индуктивност

ДЦ струјни кругови


Питање 1


∫ф (к) дк Упозорење о прорачуну!


Један од основних принципа рачунања је процес који се зове интеграција . Овај принцип је важан за разумевање јер се манифестује у понашању индуктивности. Срећом, постоје више познатих физичких система који такође манифестирају процес интеграције, што олакшава разумијевање.

Ако уведемо константан проток воде у цилиндрични резервоар са водом, ниво воде унутар тог резервоара ће се током времена повећавати константно:

Према условима рачуна, рекли смо да резервоар интегрише проток воде у висину воде. То значи да једна количина (проток) диктира стопу промјене у времену друге количине (висине).

Као резервоар за воду, електрична индукција такође показује феномен интеграције у односу на време. Која електрична количина (напон или струја) диктира брзину промене током којег је друга количина (напон или струја) у индуктивности "# 1"> Открити одговор Сакри одговор

У индукцији, струја је временски интеграл напона. То значи да примењени напон преко индукторја диктира брзину промене струје кроз индуктор током времена.

Питање изазова: да ли можете да размислите о начину на који би могли да искористимо сличност индуктивне интеграције напона / струје како би симулирали понашање резервоара за воду или било који други физички процес описан истим математичким односом?

Напомене:

Концепт интеграције не мора бити сасвим сложен. Електрични феномени попут капацитивности и индуктивности могу послужити као одлични контексти у којима ученици могу истражити и разумјети апстрактне принципе рачунања. Количина времена које одлучите да посветите расправи о овом питању зависиће од тога колико су математички способни ваши ученици.

Питање 2

Претпоставимо да је маса повезана са витлом помоћу кабла, а особа окреће бубањ за винцх како би подигао масу са земље:

Физичар би вероватно погледао овај сценарио као примјер размјене енергије: особа која претвара бубањ троши енергију, која се, пак, складишти у маси у потенцијалном облику.

Претпоставимо да сада особа престане да окреће бубањ и уместо тога укључује механизам за кочење на бубњем тако да обрнути ротацију и полако дозвољава маси да се врати на ниво земље. Још једном физичар ће овај сценарио гледати као на размену енергије: маса сада ослобађа енергију, док механизам кочнице претвара ту ослобођену енергију у топлоту:

У сваком од горе наведених сценарија, нацртајте стрелице које приказују правце две силе: сила коју маса врши на бубњу, и сила коју бубањ врши на маси. Упоредите ове смерове сила са правцем кретања у сваком сценарију и објасните како се ове смјернице односе на масу и бубањ наизменично дјелујући као извор енергије и енергија.

Открити одговор Сакриј одговор

Питање за праћење: иако можда није очигледно, ово питање се блиско односи на размену енергије између компоненти у електричним колу! Објасни ову аналогију.

Напомене:

Студенти обично проналазе концепт протока енергије збуњујући у односу на електричне компоненте. Покушавам да овај концепт буде јаснији коришћењем механичких аналогија, у којима сила и кретање делују као аналогне величине напону и струји (или виза).

Питање 3

Напишите смер струје у овом кругу, а такође идентификујте поларитет напона преко батерије и преко отпорника. Затим упоредите поларитет батерије са смером струје кроз њега и поларитетом отпорника са правцем струје кроз њега.

Шта приметите о односу између поларитета напона и тренутног правца за ова два различита типа компоненти "# 3"> Открити одговор Сакри одговор

Овдје ћу показати одговор у два различита облика: струја приказана као проток електрона (лијево) и струја приказана као конвенционални проток (удесно).

Без обзира на коју ознаку изаберете да пратите у својој анализи кругова, разумевање би требало да буде иста: разлоги напона поларитета преко отпорника и батерије разликују се упркос истом правцу струје кроз оба је ток снаге. Батерија делује као извор, а отпорник делује као оптерећење .

Напомене:

Ова врста разликовања је веома важна у проучавању физике, гдје се мора одредити да ли механички систем ради или да се ради на њему . Јасно разумевање односа између поларитета напона и тренутног правца за изворе и оптерећења је веома важно за студенте који имају пре него што проуче реактивне уређаје као што су индуктор и кондензатори!

Питање 4

Нацртајте узорак магнетног поља произведеног електричном струјом кроз равну жицу и кроз жичану навој:

Објасните свој одговор коришћењем правила десне руке (конвенционални проток) или левог правила (проток електрона).

Открити одговор Сакриј одговор

Напомене:

У истраживањима ваших студената ће се сусрести са "правилом десног руку", као и "левом руком" за повезивање електричне струје са правцима магнетског поља. Разлика између ова два правила зависи од тога да ли текст користи ознаку "конвенционалног тока" или "електронски проток" да означава кретање електричног наелектрисања кроз проводнике. Нажалост, ово је још један од оних концепата електричне енергије који су непотребно збуњени због преваленције два "стандардна" појма за електричну струју.

Питање 5

Како електрична струја пролази кроз завој жице, ствара магнетно поље. Ако се магнитуда ове струје промијени током времена, тако ће и снага магнетног поља.

Такође знамо да се флукс магнетског поља који се мења током времена индукује напон дуж дужине жичане спирале. Објасните како се комплементарни принципи електромагнетизма и електромагнетне индукције манифестирају истовремено у истој жичној намотаји да би произвели самоиндукцију .

Такође, објасните како се Лензов закон односи на поларитет самог индуктивног напона.

Открити одговор Сакриј одговор

Промена струје кроз калем производи пад напона који се супротставља правцу промјене.

Напомене:

Самоиндустрија није тежак концепт да се схвати ако неко већ има добро разумевање електромагнетизма, електромагнетне индукције и Лензовог закона. Неки ученици могу се борити с разумевањем самоиндукције, јер је то вероватно прва апликација коју су видели када се ове три феномене истовремено међусобно повезују.

Питање 6


∫ф (к) дк Упозорење о прорачуну!


У једноставном колу отпорника, струја се може израчунати дељењем примјеног напона отпора:

Иако се анализа овог кола вероватно чини тривијалном за вас, желим да вас охрабрим да погледате шта се овде дешава са свеже перспективе. Важан принцип који се многоструко посматра у проучавању физике јесте равнотежа, када количине природно "траже" стање равнотеже. Равнотежа која се тражи од овог једноставног кола је једнакост напона: напон преко резистора мора се поравнати истом вредношћу као и напон излаза извора:

Ако се отпор посматра као извор напона који тражи равнотежу са извориштем напона, онда струја мора да се конвергира без обзира на вредност неопходну за генерисање потребног балансирајућег напона преко отпорника, у складу са Охмовим законом (В = ИР). Другим ријечима, струја отпорника постиже сваку величину коју има, како би се произвела пад напона једнак напону извора .

Ово може изгледати као чудан начин анализе таквог једноставног круга, уз отпорник који "тражи" да генерише пад напона једнак извору, а тренутни "магично" претпостављајући било коју вриједност за постизање те напонске равнотеже, али је корисно у разумевању других врста елемента кола.

На пример, овде имамо извор ДЦ напона повезаног са великим навојем жице преко прекидача. Претпоставимо да жичани намотај има занемарљив отпор (0 Ω):

Као и колектор отпорника, туљава ће "тражити" да постигне напонску равнотежу са извору напона када се прекидач затвори. Међутим, знамо да напон индукован у завојници није директно пропорционалан струји као што је то са отпором - уместо тога, пад напона намотаја је сразмеран брзини промјене магнетног флукса током времена како је то описано Фарадаиовим Законом о електромагнетној индукцији :

в калем = Н д φ


дт

Где,

в навој = тренутни индуковани напон, у волтима

Н = Број окрета у жичној намотаји

((д φ) / дт) = тренутна брзина промене магнетног флукса, у мрежама у секунди

Претпостављајући линеарну везу између струје калема и магнетног флукса (тј. Φ удвостручити када се удвостручим), описајте ову струју једноставног кола током времена након што се прекидач затвори.

Открити одговор Сакриј одговор

Када се прекидач затвори, струја ће се током времена стално повећавати линеарно:

Питање изазова: стварни жичани намотаји садрже електрични отпор (осим ако су направљени од суперпроводне жице, наравно), а ми знамо како напонско равнотеже долази у резистивним колима: струја конвергира на вриједности која је неопходна да отпусти падну једнаку количину напон као извор. Опишите, онда, шта струја ради у кругу са стварним жичаним намотајима, а не суперпроводљивим жичаним намотајима.

Напомене:

Студенти који још увек не разумеју концепт индуктивности можда су склони да сугеришу да ће струја у овом кругу бити бесконачна, према Охминовом закону (И = Е / Р). Једна од циљева овог питања је да открије такве неспоразуме, како би их могли исправити.

Ово коло пружа одличан примјер интеграције начина рачунања, гдје примјена сталног напона преко индуктор резултира стабилно повећаном струјом. Да ли бисте требали додирнути ову тему или не, зависи од математичке способности ученика.

Питање 7

Индуктивност је веома важна особина у многим врстама електричних кола. Дефинишите шта је "индуктивност" и шта то узрокује.

Открити одговор Сакриј одговор

"Индуктивност" је капацитет проводника за складиштење енергије у облику магнетног поља, који је резултат примјене струје. Такође можете пронаћи дефиницију "индуктивности" која је изражена у погледу противљења променама у примењеној струји током времена.

Индуктивност је узрокована успостављањем магнетног поља око проводника.

Напомене:

Питајте ученике на коју индикацију јединице мерења је изражена. Питајте их и ако мисле да се индуктивност било ког одређеног проводника мијења са примјеном струјом или сачуване енергије или ако је индуктивност количина независна од одређених електричних услова.

Питање 8


∫ф (к) дк Упозорење о прорачуну!


Ако се број окрета жице у електромагнетском калему утростручава, шта се дешава са величином магнетног флукса (Φ) која је генерише од ње, под претпоставком да се ниједна од осталих променљивих не мења (струја кроз калем, отпор магнетног кола итд. .) "# 8"> Открити одговор Сакриј одговор

Ако се Н троши, тада Φ трије, сви остали фактори буду једнаки.

Ако ((дφ) / дт) троши, онда е троструку, сви остали фактори буду једнаки.

Ако се Н троши, онда се Л повећава за девет фактора, сви остали фактори су једнаки.

Напомене:

Ово питање представља занимљив проблем у квалитативној математици. То је блиско везано за "правило ланца" у калкулусу, где је једна функција и = ф (к) уграђена у оквиру друге функције з = ф (и), тако да (дз / ди) (ди / дк) = (дз / дк). Сврха ове вежбе је да студенти стекну концептуално схватање зашто индуктивност не варира линеарно са променама у Н.

Наравно, студенти могу добити исти (трећи) одговор само гледајући формулу индуктивности (у смислу Н, μ, А и л), без свих концептуалних радова. Било би добро, уствари, ако студент дође до истог одговора прегледом ове формуле, само да би додао разноликост у дискусију. Али стварна сврха овог питања, опет, је концептуално схватање те формуле.

Питање 9

Количина индуктивности која је инхерентна жичаним намотајима може се израчунати према следећој једначини:

Л = Н 2 А μ


л

Где,

Л = индуктивност у Хенрију

Н = Број жичаних "окрета" завијао око језгра

μ = Пермеабилност језгра материјала (апсолутна, не релативна)

А = Основна област, у квадратним метрима

л = Дужина језгра, у метрима

Израчунајте колико окрета жице мора бити завито око шупље, немагнетско (ваздушно) језгро пречника 2 цм и дужине 10 цм како би се створила индуктивност од 22 мХ. Можете користити пропусност слободног простора (μ 0 ) за μ вредност ваздушног језгра.

Затим израчунајте потребан број окрета да бисте добили исту индуктивност са чврстим гвозденим језгром истих димензија, под претпоставком да гвожђе има релативну пропустљивост (μ р ) од 4000.

Коначно, знајући да је формула за подручје круга πр 2, поново унесите индукцијску једначину тако да прихватите вриједност за радијус индуктора умјесто индуктивног подручја. Другим ријечима, замијенити радијус (р) за подручје (А) у овој једначини на такав начин да и даље даје тачну вриједност индуктивности.

Открити одговор Сакриј одговор

Приближно 2360 обртаја жице за ваздушни језгри, и око 37 обртаја жице за језгро жељеза.

Нова индуктивна једначина:

Л = πН 2 р 2 μ


л

Напомене:

Овај проблем је пре свега алгебарска вјежба манипулације: ријешење за Н даје вриједности других варијабли. Студенти треба да буду у могућности да истражују вредност μ 0 врло лако, будући да је добро дефинисана физичка константа.

Имајте на уму да у овој једначини грчко слово "му" (μ) није метрички префикс, већ стварна варијабла! Ово збуњује многе ученике, који се користе за тумачење μ као метрички префикс "микро" ((1 / 1.000.000)).

Такође обратите пажњу на то како преписана једначина поставља пи (π) испред свих варијабли у нумератору фракције. Ово није апсолутно неопходно, али је конвенционално писати константе пре варијабли. Немојте бити изненађени ако неки студенти то питају, пошто су њихови одговори вероватно изгледали овако:

Л = Н 2 πр 2 μ


л

Питање 10

Претпоставимо да желите да направите компоненту без друге сврхе него да пружите индуктивност у електричном склопу ( индуктор ). Како бисте могли дизајнирати такав уређај за обављање ове функције, и како бисте могли максимизирати своју индуктивност?

Открити одговор Сакриј одговор

Дозволићу вам да одредите како је конструктор индукције конструисан, из сопственог истраживања.

Повећати индуктивност:

Повећајте број "окретања" у калему
Повећајте пречник калема
Смањите дужину калема
Повећајте пропустљивост језгре материјала

Напомене:

Ови фактори су важни за разумевање за разумевање функције променљивих индуктора. Обавезно покрените тему варијабилних индуктора у дискусији са ученицима.

Питање 11

Магнетна поља, као и сва поља, имају две основне мере: сила на терену и пољски ток . У индуктору, која од ових поља је директно повезана са струјом кроз жичани навој, а која је директно повезана са количином складиштене енергије?

На основу овог односа, која количина магнетног поља се мења када је гвожђе доведено ближе жичану свитку, повезаног на извор константне струје?

Открити одговор Сакриј одговор

Теренска сила је директна функција струје калема, а пољски флукс је директна функција ускладиштене енергије.

Ако се жељезна шипка приближава жичној споји повезаној са сталним струјним извориштем, сила магнетног поља која генерише завој ће остати непромењена, док ће се магнетни пољски ток повећати (а уз то и количина енергије која се чува у магнетно поље).

Напомене:

Концепт поља је сасвим апстрактан, али су бар магнетна поља нешто у домену искустава најширег народа. Ово питање је добро за помоћ ученицима да разликују између поља и флукса поља, у смислу које треба да разумеју (константна струја кроз завој, насупрот атрактивној сили произведеној флуктуром магнетског поља).

Питање 12

Претпоставимо да је индуктор директно повезан са изворима подесивих струја, а струја тог извора се временом повећава . Знамо да ће повећана струја помоћу индуктора произвести магнетско поље повећања снаге. Да ли ово повећање магнетског поља чини акумулацију енергије у индуктору или ослобађање енергије од индукторја // // ввв.беаутицрев.цом.ау//суб.аллабоутцирцуитс.цом/имагес/куиз/00209к01.пнг ">

Сада, претпоставимо да се подесиви извор струје стално смањује с временом. Знамо да ће ово довести до магнетног поља смањења чврстоће у индуктору. Да ли ово смањење магнетског поља представља акумулацију енергије у индуктору или ослобађање енергије од индукционог средства? У овом сценарију, да ли индуктор делује као оптерећење или као извор електричне енергије?

За сваки од ових сценарија означите поларитет пада напона индуктора.

Открити одговор Сакриј одговор

Како се примјењена струја повећава, индуктор дјелује као оптерећење, акумулирајући додатну енергију из тренутног извора. Делујући као оптерећење, напон који је индуковао индуктор ће бити у истом поларитету као и преко отпорника.

Како се примјењена струја смањује, индуктор дјелује као извор, ослобађајући акумулирану енергију до остатка кола, као да је то тренутни извор сама супериорне струје. Делујући као извор, напон који је индуковао индуктор ће бити у истом поларитету као и преко батерије, напајање оптерећења.

Напомене:

Повезивање поларитета напона преко индукторја са променом примењене струје током времена је комплексан концепт за многе ученике. Будући да укључује стопе промјене током времена, то је одлична прилика за увођење концепата рачунара ((д / дт)).

Витално важно за концептуално схватање ученика индуктор који је изложен повећању или смањењу струје је разлика између извора електричне енергије у односу на оптерећење . Студенти требају размишљати о "батерији" и "отпорнику", односно приликом одређивања везе између правца струје и напона. Компликовани аспект индукторја (и кондензатора!) Је тај да могу заменити карактер у тренутку, од тога да буду извор енергије за оптерећење и виза. Веза није фиксирана као што је то за отпорнике, који су увек енергетски оптерећени .

Питање 13


∫ф (к) дк Упозорење о прорачуну!


Охмов закон нам говори да се количина напона која се смањује за фиксни отпор може се израчунати као таква:

Е = ИР

Међутим, однос између напона и струје за фиксну индукцију је сасвим другачији. Формула "Охмов закон" за индуктор је таква:

е = Л ди


дт

Који значај има у употреби варијабли мале величине за струју (и) и напон (е) "# 13"> Открити одговор Сакри одговор

Мале варијабле представљају тренутне вредности, за разлику од просјечних вриједности. Израз (ди / дт) представља тренутну брзину промене струје током времена .

Следеће питање: манипулисати овом једначином да реши друге две варијабле ((ди / дт) =

.

; Л =

.

).

Напомене:

Открио сам да су теме капацитивности и индуктивности одлични контексти у којима се студентима упознају основни принципи рачунања. Време које трошите да дискутујете о овом питању и оваквим питањима ће се разликовати у зависности од математичких способности ученика.

Чак и ако ваши ученици нису спремни да истражују рачун, и даље је добра идеја да разговарамо о томе како однос између струје и напона за индуктивност укључује вријеме . Ово је радикално одступање од временске независне природе отпорника и Охмовог закона!

Питање 14

Завршите ову изјаву замјеном исправних електричних варијабли (напон, струја, отпорност, индуктивност):

Индуктори се супротстављају промјенама у ( попуњавању празнине ), реагујући на такве промјене стварањем ( попуњавање-празно ).
Открити одговор Сакриј одговор

Индуктори се супротстављају променама струје, реагују на такве промјене стварањем напона .

Напомене:

Нагласите својим ученицима да је индуктивност у суштини реактивна својина, супротстављајући промене у струји током времена. Није стална струја коју реактори реагују, само мењајући струју.

Питање 15

Пре много година, одлучио сам да експериментишем са електромагнетизмом тако што сам направио електромагнет из жице. Поставио сам челични вијак кроз средину калема како бих имао језгро високе пропустљивости и прошао струју из батерије кроз жицу како бих направио магнетно поље. Нисам имао "жмпер" жице, држао сам конопе проводника у контакту са 9-волтним терминалима акумулатора, по један у сваку руку.

Електромагнет је радио сасвим добро, и био сам у стању да померим неке челичне папуче са магнетним пољем којег је генерисао. Међутим, када сам прекинуо круг ослобађањем једног од крајева жице са прикључка за батерију, додирнуо сам, добио сам мали електрични удар! Приказано овде је шематски дијаграм мене, у кругу:

У то вријеме нисам схватио како је индуктивност радила. Ја сам само схватио како направити магнетизам са струјом, али нисам схватио да намотај жице може произвести електричну (високонапонску!) Струју из сопственог магнетског поља. Међутим, знала сам да је 9 волти излаза батерије превише слаба да ме шокира (да, директно сам додирнуо терминале батерије да бих потврдио ову чињеницу), тако да је нешто у кругу морало генерисати напон већи од 9 волти .

Да сте били тамо да бисте објаснили шта се мени десило, шта бисте рекли "# 15"> Откривите одговор Сакриј одговор

Постоји неколико различитих начина објашњења како електромагнетски намотај може генерисати много већи напон него што је напајан (батерија). Један од начина је објаснити порекло високог напона користећи Фарадаиов закон електромагнетне индукције (е = Н ((дφ) / дт) или е = Л (ди / дт)). Други начин је објаснити како је природа индуктора супротстављена било којој промјени струје током времена. Оставићу то теби да схватим тачне речи за рећи!

Напомене:

Један од начина да помогнемо да схватимо како индуктор може да произведе овако велике напоне је да га посматра као привремени извор струје, који ће излазити толико напона колико је потребно у настојању да одржи константну струју. Баш као што су идеални струјни извори опасни за отворени круг, индукцијски генератори који носе струје су такође способни да генеришу изузетне пролазне напоне.

Иако са мојим експериментом није било стварне опасности по безбедности, потенцијално могло би бити, уз различите околности. Разговарајте са својим ученицима шта би било потребно да бисте створили стварну безбедносну опасност.

Питање 16

Компоненте које се спајају у штампане плоче често поседују индуктивност, која се такође назива паразитска индуктивност. Обратите пажњу на овај отпорник, лемљен на плочу:

Одакле паразитска индукција долази од "# 16"> Открит одговор Сакриј одговор

Индуктивност природно постоји уз било који проводник. Што дужи проводник, више индуктивности, сви остали фактори су једнаки.

Напомене:

У високо-фреквентним круговима АЦ, као што су компјутерски кругови, где импулси напона осцилирају у милионима циклуса у секунди, чак и кратке дужине жице или трагова на плочици могу представљати значајне проблеме због њихове несигурне индуктивности. Неке од ових паразитних индуктивности могу се смањити одговарајућим склопом склопа, а неки од њих је преименовање распореда компоненти на плочу.

Према чланку у часопису (" Постављање пасива на њихово место ", јул 2003, вол. 40, број 7, стр. 29), пролазне струје створене брзом комутацијом логичких кола могу бити чак и до 500 ампс / нс, што је (ди / дт) брзина од 500 милијарди поена у секунди !! На овим нивоима, чак и неколико питохних паразитних индуктивности дуж компонентних електрода и трагова плоче ће резултирати значајним падом напона.

Питање 17

Многи прецизни отпорници користе жичану конструкцију, где је отпор одређен врстом и дужином жице завитог око калемова. Овај облик конструкције омогућава високу прецизност отпорности, уз ниску температурну осетљивост, ако се одређене металне легуре користе за жицу.

Нажалост, међутим, омотач око кабине ствара намотај, који ће наравно имати значајну количину индуктивности. Ово је углавном непожељно, јер би желели имати отпорнике који поседују само отпор, без "паразитских" својстава.

Постоји, међутим, посебан начин у коме се жичани намотај може навити тако да нема скоро никакве индуктивности. Ова метода се зове бифиларна намотаја, а уобичајена је код конструкције отпорника жичаних влакана . Опишите како бифиларни намотај ради, и зашто елиминише паразитску индукцију.

Открити одговор Сакриј одговор

Нећу директно описати како је направљен дворедни намотај, али ћу вам дати наговештај. Упоредите индуктивност правог комада жице, насупрот оном који је преклопљен на пола:

Сада, како би се могао направити неиндуктивни намотај жице користећи исти принцип "белешке скривене"> Напомене:

Ова техника је веома корисна у смањењу или елиминацији паразитске индуктивности. Типично, паразитска индуктивност није проблем, уколико нису укључене веома високе стопе тренутне промене, као што су високофреквентни кругови АЦ (радио, брза дигитална логика итд.). У таквим апликацијама, знање како контролисати луду индуктивност је веома важно за правилно управљање колима.

Питање 18


∫ф (к) дк Упозорење о прорачуну!


Дигитални логички кругови, који чине унутрашњи рад рачунара, у суштини нису ништа више од низова прекидача израђених од полупроводничких компоненти званих транзистори . Као прекидачи, ови кругови имају само два стања: он и офф, који представљају бинарна стања од 1 и 0, респективно.

Што су бржи ови кружни прекидачи у стању да промене стање, то брже рачунар може извршити аритметику и урадити све остале задатке које раде рачунари. У том циљу, рачунарски инжењери настављају гурање граница дизајна транзисторског кола како би постигли бржу и бржу брзину преласка.

Ова трка за брзину изазива проблеме код кола за напајање рачунара, мада због тренутних "прекида" (технички названих транзијенти ) створених у проводницима који преносе снагу из снабдевања у логичке кругове. Што брже ови логички кругови мијењају стање, веће су (ди / дт) стопе промјене у проводницима који носе струје да их напајају. Значајне падове напона могу се појавити дуж дужине ових проводника због њихове паразитске индуктивности:

Претпоставимо да коло логичког улаза ствара пролазне струје од 175 ампс по наносекунди (175 А / нс) када се пребацује са стања "искључено" у стање он. Ако је укупна индуктивност проводника за напајање 10 питохродија (9, 5 пХ), а напон напајања је 5 волти ДЦ, колико напона остаје на прикључцима за напајање логичке капије током једне од ових "удара" "# 18" > Открити одговор Сакриј одговор

Преостали напон на терминалима логичких врата током тренутног пролазног = 3.338 В

Напомене:

Студенти ће вероватно одушевити брзином (ди / дт) од 175 ампс по наносекунди, што је једнако 175 милијарди поена у секунди. Не само да је ова слика реална, мада је и по неким проценама ниска (види часопис, јул 2003, књига 40, број 7, у тексту " Постављање пасива на њихово место "). Неки ваши ученици могу бити врло скептични за ову цифру, а нису вољни да верују да је компјутерско напајање способно да изађе 175 милијарди ампера ?! "

Ова последња изјава представља врло уобичајену грешку коју ученици учине, а заснива се на темељном неспоразуму (ди / дт). "175 милијарди по секунди" није исто што и "175 милијарди ампера". Ово је апсолутна мера, док је прва стопа промјене током времена . То је разлика између речи "1500 миља на сат" и "1500 миља". Само зато што метак путује на 1500 миља на сат не значи да ће путовати 1500 миља! И само зато што напајање не може да емитује 175 милијарди ампера, то не значи да не може излазити струју која се мења по стопи од 175 милијарди поена у секунди!

Питање 19

Електрична индукција има блиску механичку аналогију: инерција . Објасните која је механичка "инерција" и како су количине брзине и силе која се примењују на објекат масе, односно аналогно струји и напону примијењеним на индукцију.

Открити одговор Сакриј одговор

Пошто је објекат подвргнут сталној, небалансираној сили, његова брзина се мења линеарно:

Ф = м дв


дт

Где,

Ф = Нето сила примењена на објекат

м = Маса објекта

в = брзина објекта

т = време

На сличан начин, чиста индуктивност која доживљава константан напон ће показати константну брзину тренутне промјене током времена:

е = Л ди


дт

Напомене:

Објасните својим ученицима како су сличности између инерције и индуктивности толико близу, да се индукторима може користити за електрично моделирање механичке инерције.

Питање 20


∫ф (к) дк Упозорење о прорачуну!


Индуктори штеде енергију у облику магнетног поља. Можемо рачунати енергију која је ускладиштена у индукцији интегришући производ индуктивног напона и индуктивне струје (П = ИВ) током времена, јер знамо да је снага стопа на којој се ради (В), и количина извршеног посла на индуктор који га узима од нултог струје до неког нула нула струје чини енергију која се чува (У):

П = дВ


дт

дВ = П дт

У = В =╥ ╥ П дт

Нађите начин да замените индуктивност (Л) и струју (И) у интегранд тако да можете интегрирати како бисте пронашли једначину која описује количину енергије похрањене у индуктору за било коју дату индуктивност и тренутне вредности.

Открити одговор Сакриј одговор

У = 1


2

ЛИ 2

Напомене:

Интеграцију која је потребна за добијање одговора се најчешће налази у уџбеницима физике заснованим на рачуну и представља лаку интеграцију (повер повер).

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →