Formula dan Unit Induktansi, Induktansi diri



itu induktansi adalah properti dari rangkaian listrik yang melaluinya gaya gerak listrik dihasilkan, karena aliran arus listrik dan variasi medan magnet yang terkait. Gaya gerak listrik ini dapat menghasilkan dua fenomena yang terdiferensiasi dengan baik satu sama lain.

Yang pertama adalah induktansi diri dalam koil, dan yang kedua sesuai dengan induktansi bersama, jika itu adalah dua atau lebih kumparan digabungkan bersama. Fenomena ini didasarkan pada Hukum Faraday, juga dikenal sebagai hukum induksi elektromagnetik, yang menunjukkan bahwa layak untuk menghasilkan medan listrik dari medan magnet variabel..

Pada tahun 1886, fisikawan, ahli matematika, insinyur listrik dan penulis telegrafi radio Oliver Heaviside memberikan indikasi pertama tentang induksi diri. Kemudian, fisikawan Amerika Joseph Henry juga membuat kontribusi penting pada induksi elektromagnetik; untuk alasan itulah satuan pengukuran induktansi mengambil namanya.

Demikian juga, fisikawan Jerman Heinrich Lenz mendalilkan hukum Lenz, di mana arah gaya gerak listrik yang diinduksi dinyatakan. Menurut Lenz, gaya ini disebabkan oleh perbedaan tegangan yang diterapkan pada konduktor yang bergerak berlawanan arah dengan arah arus yang mengalir melaluinya..

Induktansi adalah bagian dari impedansi rangkaian; yaitu, keberadaannya menyiratkan beberapa perlawanan terhadap sirkulasi arus.

Indeks

  • 1 rumus matematika
    • 1.1 Formula dengan intensitas saat ini
    • 1.2 Formula oleh stres yang diinduksi
    • 1.3 Formula berdasarkan karakteristik induktor
  • 2 Unit pengukuran
  • 3 Induktansi diri
    • 3.1 Aspek yang relevan
  • 4 Saling induktansi
    • 4.1 Saling induktansi oleh FEM
    • 4.2 Induktansi timbal balik dengan fluks magnet
    • 4.3 Kesetaraan induktansi bersama
  • 5 Aplikasi
  • 6 Referensi

Rumus matematika

Induktansi biasanya diwakili dengan huruf "L", untuk menghormati kontribusi fisikawan Heinrich Lenz pada subjek. 

Pemodelan matematika dari fenomena fisik melibatkan variabel listrik seperti fluks magnet, beda potensial dan arus listrik dari rangkaian studi..

Formula dengan intensitas saat ini

Secara matematis, rumus induktansi magnetik didefinisikan sebagai hasil bagi antara fluks magnet dalam elemen (sirkuit, kumparan listrik, kumparan, dll.), Dan arus listrik yang mengalir melalui elemen.

Dalam rumus ini:

L: induktansi [H].

Φ: fluks magnet [Wb].

I: intensitas saat ini [A].

N: jumlah kumparan berliku [tanpa unit].

Fluks magnet yang disebutkan dalam rumus ini adalah aliran yang dihasilkan hanya karena sirkulasi arus listrik.

Agar ungkapan ini tidak valid, aliran elektromagnetik lain yang dihasilkan oleh faktor eksternal seperti magnet atau gelombang elektromagnetik di luar rangkaian studi tidak boleh dipertimbangkan..

Nilai induktansi berbanding terbalik dengan intensitas arus. Ini berarti bahwa semakin besar induktansi, semakin rendah sirkulasi arus melalui rangkaian, dan sebaliknya.

Di sisi lain, besarnya induktansi berbanding lurus dengan jumlah belokan (atau belokan) yang membentuk koil. Semakin banyak spiral yang dimiliki induktor, semakin besar nilai induktansinya.

Properti ini juga bervariasi tergantung pada sifat fisik dari kawat yang membentuk koil, serta panjangnya.

Formula untuk stres yang diinduksi

Fluks magnet yang terkait dengan koil atau konduktor adalah variabel yang sulit diukur. Namun, adalah layak untuk mendapatkan diferensial potensial listrik yang disebabkan oleh variasi aliran tersebut.

Variabel terakhir ini tidak lebih dari tegangan listrik, yang merupakan variabel terukur melalui instrumen konvensional seperti voltmeter atau multimeter. Jadi, ekspresi matematis yang mendefinisikan tegangan pada terminal induktor adalah sebagai berikut:

Dalam ungkapan ini:

VL.: beda potensial pada induktor [V].

L: induktansi [H].

ΔI: diferensial saat ini [I].

:T: perbedaan waktu [s].

Jika koil tunggal, maka VL. adalah tegangan induktor yang diinduksi sendiri. Polaritas tegangan ini akan tergantung pada apakah besarnya arus meningkat (tanda positif) atau menurun (tanda negatif) ketika bepergian dari satu kutub ke kutub lainnya.

Akhirnya, dengan membersihkan induktansi dari ekspresi matematika sebelumnya, kami memiliki yang berikut:

Besarnya induktansi dapat diperoleh dengan membagi nilai tegangan yang diinduksi sendiri antara diferensial saat ini sehubungan dengan waktu.

Formula berdasarkan karakteristik induktor

Bahan-bahan pembuatan dan geometri induktor memainkan peran mendasar dalam nilai induktansi. Artinya, selain intensitas arus, ada faktor lain yang mempengaruhinya.

Rumus yang menggambarkan nilai induktansi berdasarkan pada sifat fisik sistem adalah sebagai berikut:

Dalam rumus ini:

L: induktansi [H].

N: jumlah putaran koil [tanpa unit].

μ: permeabilitas magnetik material [Wb / A · m].

S: luas penampang inti [m2].

l: panjang garis aliran [m].

Besarnya induktansi berbanding lurus dengan kuadrat jumlah belokan, luas penampang kumparan dan permeabilitas magnetik material..

Untuk bagiannya, permeabilitas magnetik adalah properti yang memiliki bahan untuk menarik medan magnet dan dilalui oleh mereka. Setiap bahan memiliki permeabilitas magnetik yang berbeda.

Pada gilirannya, induktansi berbanding terbalik dengan panjang koil. Jika induktor sangat panjang, nilai induktansi akan lebih rendah.

Unit pengukuran

Dalam sistem internasional (SI) unit induktansi adalah henry, untuk menghormati fisikawan Amerika Joseph Henry.

Menurut rumus untuk menentukan induktansi sebagai fungsi dari fluks magnet dan intensitas arus, kita harus:

Di sisi lain, jika kita menentukan satuan pengukuran yang menyusun henry berdasarkan rumus induktansi sebagai fungsi dari tegangan yang diinduksi, kita memiliki:

Perlu dicatat bahwa, dalam hal satuan pengukuran, kedua ungkapan itu setara sempurna. Besaran induktansi yang paling umum biasanya dinyatakan dalam millihenries (mH) dan microhenries (μH).

Induktansi diri

Induksi-diri adalah fenomena yang muncul ketika arus listrik bersirkulasi melalui koil dan ini menginduksi gaya gerak listrik intrinsik dalam sistem..

Gaya gerak listrik ini disebut tegangan atau tegangan induksi, dan muncul sebagai akibat dari adanya fluks magnet variabel.

Gaya gerak listrik sebanding dengan kecepatan variasi arus yang mengalir melalui koil. Pada gilirannya, diferensial tegangan baru ini menginduksi sirkulasi arus listrik baru yang berlawanan arah dengan arus primer rangkaian.

Induktansi diri terjadi sebagai akibat dari pengaruh yang diberikan majelis pada dirinya sendiri, karena adanya medan magnet variabel.

Unit pengukuran induktansi diri juga henry [H], dan biasanya diwakili dalam literatur dengan huruf L.

Aspek yang relevan

Penting untuk membedakan di mana setiap fenomena terjadi: variasi temporal dari fluks magnet terjadi pada permukaan terbuka; yaitu, di sekitar gulungan bunga.

Sebaliknya, gaya gerak listrik yang diinduksi dalam sistem adalah perbedaan potensial yang ada pada loop tertutup yang membatasi permukaan terbuka rangkaian..

Pada gilirannya, fluks magnet yang melewati setiap belokan koil berbanding lurus dengan intensitas arus yang menyebabkannya.

Faktor proporsionalitas antara fluks magnet dan intensitas arus, adalah apa yang dikenal sebagai koefisien induksi-sendiri, atau apa yang sama, induktansi diri rangkaian.

Mengingat proporsionalitas antara kedua faktor, jika intensitas arus bervariasi sebagai fungsi waktu, maka fluks magnet akan memiliki perilaku yang sama..

Dengan demikian, rangkaian menyajikan perubahan dalam variasi arusnya sendiri, dan variasi ini akan meningkat karena intensitas arus bervariasi secara signifikan.

Autoinductancia dapat dipahami sebagai semacam inersia elektromagnetik, dan nilainya akan tergantung pada geometri sistem, asalkan proporsionalitas antara fluks magnet dan intensitas arus terpenuhi..

Saling induktansi

Induktansi timbal balik datang dari induksi gaya gerak listrik dalam kumparan (kumparan N ° 2), karena sirkulasi arus listrik dalam kumparan terdekat (kumparan N ° 1).

Oleh karena itu, induktansi timbal balik didefinisikan sebagai faktor rasio antara gaya gerak listrik yang dihasilkan dalam koil N ° 2 dan variasi arus dalam koil N ° 1.

Unit pengukuran induktansi timbal balik adalah henry [H] dan diwakili dalam literatur dengan huruf M. Dengan demikian, induktansi timbal balik adalah yang terjadi antara dua kumparan yang digabungkan bersama, karena aliran arus dari satu kumparan menghasilkan tegangan di terminal yang lain.

Fenomena induksi gaya gerak listrik pada koil berpasangan didasarkan pada hukum Faraday.

Menurut undang-undang ini, tegangan yang diinduksi dalam suatu sistem sebanding dengan kecepatan variasi fluks magnet dalam waktu.

Untuk bagiannya, polaritas gaya gerak listrik terinduksi diberikan oleh hukum Lenz, yang menurutnya gaya gerak listrik ini akan menentang sirkulasi arus yang menghasilkannya..

Saling induktansi oleh FEM

Gaya gerak listrik yang diinduksi dalam koil N ° 2 diberikan oleh ekspresi matematika berikut:

Dalam ungkapan ini:

EMF: gaya gerak listrik [V].

M.12: induktansi timbal balik antara koil N ° 1 dan koil N ° 2 [H].

Δ aku1: variasi arus dalam koil N ° 1 [A].

:T: variasi temporal [s].

Jadi, dengan membersihkan induktansi timbal balik dari ekspresi matematika sebelumnya, hasil berikut:

Aplikasi paling umum dari induktansi timbal balik adalah transformator.

Induktansi timbal balik dengan fluks magnet

Di sisi lain, juga layak untuk menyimpulkan induktansi timbal balik ketika memperoleh hasil bagi antara fluks magnet antara kedua kumparan dan intensitas arus yang mengalir melalui koil primer.

Dalam ungkapan tersebut:

M.12: induktansi timbal balik antara koil N ° 1 dan koil N ° 2 [H].

Φ12: fluks magnet antara kumparan N ° 1 dan N ° 2 [Wb].

Saya1: intensitas arus listrik melalui koil N ° 1 [A].

Ketika mengevaluasi fluks magnet dari masing-masing kumparan, masing-masing proporsional dengan induktansi timbal balik dan karakteristik arus kumparan itu. Kemudian, fluks magnet yang terkait dengan koil N ° 1 diberikan oleh persamaan berikut:

Secara analog, fluks magnet yang melekat pada koil kedua akan diperoleh dari rumus di bawah ini:

Kesetaraan induktansi bersama

Nilai induktansi timbal balik juga akan tergantung pada geometri kumparan yang digabungkan, karena hubungan proporsional dengan medan magnet yang melintasi potongan melintang elemen terkait.

Jika geometri kopling dijaga konstan, induktansi timbal balik juga akan tetap tidak berubah. Akibatnya, variasi aliran elektromagnetik hanya akan bergantung pada intensitas arus.

Menurut prinsip timbal balik dari media dengan sifat fisik yang konstan, induktansi timbal balik identik satu sama lain, sebagaimana dirinci dalam persamaan berikut:

Yaitu, induktansi kumparan No. 1 dalam kaitannya dengan kumparan No. 2 sama dengan induktansi kumparan No. 2 dalam kaitannya dengan kumparan No. 1.

Aplikasi

Induksi magnetik adalah prinsip dasar aksi transformator listrik, yang memungkinkan untuk menaikkan dan menurunkan level tegangan pada daya konstan.

Sirkulasi arus melalui belitan primer transformator menginduksi gaya gerak listrik pada belitan sekunder yang, pada gilirannya, menghasilkan sirkulasi arus listrik.

Rasio transformasi perangkat diberikan oleh jumlah putaran setiap belitan, yang memungkinkan untuk menentukan tegangan sekunder dari transformator..

Produk dari tegangan dan arus listrik (yaitu, daya) tetap konstan, kecuali untuk beberapa kerugian teknis karena inefisiensi intrinsik dari proses.

Referensi

  1. Induktansi diri Sirkuit RL (2015): Dipulihkan dari: tutorialesinternet.files.wordpress.com
  2. Chacón, F. Electrotecnia: Dasar-dasar teknik listrik. Universitas Kepausan Comillas ICAI-ICADE. 2003.
  3. Definisi Induktansi (s.f.). Diperoleh dari: definicionabc.com
  4. Inductance (s.f.). Dikurangi. Havana, Kuba Diperoleh dari: ecured.cu
  5. Induktansi timbal balik (s.f.). Dijamin. Havana, Kuba Diperoleh dari: ecured.cu
  6. Induktor dan induktansi (s.f.). Diperoleh dari: physicapractica.com
  7. Olmo, M (s.f.). Kopling induktansi. Diperoleh dari: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  8. Apa induktansi? (2017). Dipulihkan dari: sectorelectricidad.com
  9. Wikipedia, Ensiklopedia Bebas (2018). Induksi diri Diperoleh dari: en.wikipedia.org
  10. Wikipedia, Ensiklopedia Bebas (2018). Induktansi Diperoleh dari: en.wikipedia.org