صيغة التفاعل الحثي. مفاعلة حثي
نحن نعلم أن تيار الحث الذاتي للملف يتوافق مع التيار المتزايد للمولد. هذا كل شيء تسمى معارضة تيار الحث الذاتي للملف للتيار المتزايد للمولد بالمفاعلة الحثية.
يتم إنفاق جزء من طاقة التيار المتردد للمولد على التغلب على هذا التفاعل المضاد. يتم تحويل كل هذا الجزء من الطاقة بالكامل إلى طاقة المجال المغنطيسيلفائف. عندما ينخفض تيار المولد، فإن المجال المغناطيسي للملف سينخفض أيضًا، مما يؤدي إلى قطع الملف وإحداث تيار تحريضي ذاتي في الدائرة. الآن سوف يتدفق تيار الحث الذاتي في نفس اتجاه تيار المولد المتناقص.
وبالتالي، فإن كل الطاقة التي ينفقها تيار المولد للتغلب على مقاومة تيار الحث الذاتي للملف يتم إرجاعها بالكامل إلى الدائرة في شكل طاقة التيار الكهربائي. ولذلك، فإن المفاعلة الحثية تفاعلية، أي أنها لا تسبب فقدان طاقة لا يمكن استرجاعه.
وحدة المفاعلة الحثية هي أوم
مفاعلة حثييُشار إليه بـ XL.
الحرف X يرمز إلى إعادة المقاومة النشطةو L يعني أن هذه المفاعلة حثي.
و - التردد هرتز، L - محاثة الملف H، X L - المفاعلة الحثي أوم
العلاقة بين المرحلتين U وI على X L
نظرًا لأن المقاومة النشطة للملف تساوي صفرًا حسب الحالة (المقاومة الحثية البحتة)، فسيتم استخدام كل الجهد الذي يطبقه المولد على الملف للتغلب على الجهد الإلكتروني. د.س. الحث الذاتي للملف. هذا يعني أن الرسم البياني للجهد الذي يطبقه المولد على الملف يساوي في السعة الرسم البياني لـ e. د.س. الحث الذاتي للملف وهو في الطور المضاد معه.
يتم إزاحة الجهد الذي يطبقه المولد على المفاعلة الحثية البحتة والتيار المتدفق من المولد عبر المفاعلة الحثية البحتة في الطور بمقدار 90 0، أي. أي أن الجهد يسبق التيار بمقدار 90 0.
بالإضافة إلى المفاعلة الحثية، يتمتع الملف الحقيقي أيضًا بمقاومة نشطة. يجب اعتبار هذه المقاومات متصلة على التوالي.
عند المقاومة النشطة للملف، يكون الجهد المطبق بواسطة المولد والتيار القادم من المولد في الطور.
في مفاعلة حثية بحتة، يتم إزاحة الجهد المطبق بواسطة المولد والتيار القادم من المولد في الطور بمقدار 90 0. الجهد يقود التيار بمقدار 90 0. يتم تحديد الجهد الناتج الذي يطبقه المولد على الملف بواسطة قاعدة متوازي الأضلاع.
انقر على الصورة للتكبير
دائمًا ما يقود الجهد الناتج الذي يطبقه المولد على الملف التيار بزاوية أقل من 90 درجة.
يعتمد حجم الزاوية φ على قيم المقاومة النشطة والحثية للملف.
حول مقاومة الملف الناتجة
لا يمكن إيجاد المقاومة الناتجة للملف من خلال جمع قيم مقاوماته النشطة والمتفاعلة.
مقاومة الملف الناتجة Z هي
الأهداف
بعد الانتهاء من هذه التجربة، ستتمكن من شرح تأثير الحث في دائرة التيار المتردد وحساب قيم الحث والمفاعلة من نتائج القياس.
الملحقات المطلوبة
* راسم الذبذبات
* عداد رقمي متعدد
* مغو 100 مللي أمبير
* وظيفة مولد / مولد الإشارة
الجزء التمهيدي
عندما يتم توصيل مغو إلى دائرة التيار المتردد، التغييرات المستمرة الجهد االكهربىتؤدي إلى التغيير حاضِر،والتي بدورها تولد مجالًا مغناطيسيًا متزايدًا أو متناقصًا. يُحدث هذا المجال المغناطيسي جهدًا مضادًا في المحرِّض وهو يتعارض التغييرات الحالية. ونتيجة لذلك، هناك مقاومة مستمرة لتدفق التيار. يسمى هذا التفاعل بالمفاعلة الحثية (XL).
صيغة التفاعل الحثي
تعتمد المفاعلة الحثية للملف أو المحرِّض على تردد الجهد المتناوب المطبق (f) والقيمة هنري للتحريض (L). لحساب المفاعلة الحثية، معبرًا عنها بالأوم، استخدم صيغة بسيطة:
التفاعل الحثي يتناسب طرديا مع التردد والتحريض. إذا كانت المفاعلة الحثية معروفة، فيمكن إيجاد التردد أو الحث عن طريق إعادة ترتيب الصيغة الأساسية، كما هو موضح أدناه:
صيغة المعاوقة
تذكر أنه لا توجد ملفات حثية نقية، لأن الملفات الحثية مصنوعة باستخدام سلك له مقاومة. وبالتالي فإن المقاومة الإجمالية التي يوفرها ملف الحث للتيار المتردد هي مزيج من المفاعلة التحريضية والمقاومة التقليدية (النشيطة). يُعرف هذا التفاعل المشترك بالممانعة (أو الممانعة). يمكن حساب المعاوقة باستخدام الصيغة:
تذكر أن الحث يؤدي إلى تأخر التيار عن الجهد. بواسطة
لهذا السبب، فإن الفولتية الموجودة على المحرِّض والمقاومة يتم إزاحتها في الطور بمقدار 90 درجة بالنسبة لبعضهما البعض. وهذا بالضبط ما يمنعنا من مجرد جمع المفاعلة الحثية والمقاومة النشطة معًا للحصول على قيمة المعاوقة.
إذا كانت الممانعة معروفة ولكن المفاعلة الحثية أو المقاومة النشطة غير معروفة، فيمكن إعادة ترتيب الصيغة السابقة للعثور عليها كما يلي:
إذا كنت تعرف مقاومة الدائرة الحثية، فيمكنك حساب التيار في الدائرة إذا كنت تعرف الجهد المطبق. ويتم ذلك بتطبيق قانون أوم:
أنا=الخامس/ض
وبطبيعة الحال، يمكن أيضًا تحويل هذه الصيغة لحساب متغيرين آخرين إذا لزم الأمر:
ض=ت/أنا V=IZ
ملخص
في هذه التجربة سوف تتعرف على تأثير الحث في دائرة التيار المتردد.
إجراء
1. قم بقياس مقاومة ملف الحث باستخدام جهاز متعدد.
مقاومة العاصمة =____ أوم
2. قم بتوصيل محث 100 مللي أمبير بمولد إشارة ينتج عنه جهد 4 Vpp من الذروة إلى الذروة عند 400 هرتز.
3. الآن قم بقياس القيمة الفعلية للتيار الأساسي. تذكر أنه يجب توصيل الأميتر على التوالي مع الدائرة لإجراء القياس. قم بتوصيل مقياس متعدد لقياس تيار التيار المتردد. تأكد من استمرار المولد في إنتاج 4 Vpp.
هو = _____ ماجستير
4. استخدام المعلومات التي قمت بجمعها
في الخطوات السابقة، والصيغ الواردة في الجزء التمهيدي، قم بحساب مقاومة الدائرة.
ز = _____ أوم
5. باستخدام المعلومات التي جمعتها في الخطوات السابقة والصيغ الواردة في القسم التمهيدي، احسب الحث (L) للملف. ل = _____ م ح
التعليقات أسئلة
1. مع زيادة تردد التيار المتردد المار عبر ملف الحث، فإن المفاعلة التحريضية:
أ) يزيد
ب) يتناقص،
ج) يبقى دون تغيير.
2. عندما تنخفض قيمة الحث في الدائرة، فإن المفاعلة التحريضية:
أ) يزيد
ب) يتناقص،
ج) يبقى دون تغيير.
3. مع انخفاض مقاومة المحرِّض، تكون مقاومته الإجمالية:
أ) يزيد
ب) يتناقص،
ج) يبقى دون تغيير.
4. وحدة قياس قيمة المفاعلة الحثية هي:
ب) فاراد،
5. يتمتع المحث بمقاومة (نشطة) تبلغ 120 أوم. عند تطبيق 24 فولت تيار متردد عند 60 هرتز على الملف، يتدفق تيار قدره 111 مللي أمبير. -قيمة الحث تقريبًا.
في § 46 أنشأنا القانون الأساسي للتيار المباشر - قانون أوم.
تتناسب قوة التيار المار عبر قسم معين من الدائرة مع الجهد الموجود بين طرفي هذا القسم، أي أن النسبة تبقى ثابتة (لا تعتمد على أو). يظل هذا القانون صالحًا للتيار المتردد. وفي هذه الحالة، إذا قمنا بزيادة الجهد بين نقطتين من الدائرة بمقدار 2، 3، 4، ... مرات، فإن التيار في الدائرة سيزداد بنفس المقدار.
كما في حالة التيار المباشر، سوف نسمي النسبة (أين والقيم الفعالة للجهد والتيار) مقاومة قسم معين من الدائرة، ولكن لتمييزها عن المقاومة عند التيار المباشر، سوف نقوم أطلق عليها اسم "الممانعة" لقسم معين ورمز إليها بالحرف . هكذا، . دعونا نكتب قانون أوم للتيار المتردد في النموذج
وهناك قيمة ثابتة لدائرة معينة لا تعتمد على و .
لقد رأينا في الفقرة السابقة أن قوة التيار المتردد يتم تحديدها عند جهد معين، ليس فقط من خلال المقاومة التي تمتلكها دائرة معينة عند التيار المباشر، ولكن أيضًا من خلال وجود مكثفات أو ملفات حث في هذه الدائرة. لذلك، بشكل عام، الكميات مختلفة، أي أن نفس السلسلة سيكون لها مقاومة مختلفةللتيار المباشر والمتناوب.
دعونا نشرح هذا بمثال. إذا قمنا بتضمين مكثف في دائرة تيار مباشر، فستكون الدائرة مفتوحة، وسيكون التيار فيها صفرًا، وبالتالي فإن مقاومة هذه الدائرة عند تيار ثابت تكون كبيرة بلا حدود: . دعونا الآن نقوم بتوصيل مكثف، على سبيل المثال، 10 μF على التوالي مع مقياس التيار الكهربائي في شبكة AC في المدينة بتردد هرتز وجهد 220 فولت. سيكتشف مقياس التيار الكهربائي وجود تسرب في الدائرة تكييف 0.69 أ. لذلك، فإن المقاومة الكلية للدائرة للتيار المتردد، ويرجع ذلك في مثالنا إلى سعة المكثف،
.
مثال آخر. لنفترض أن الدائرة تشتمل على ملف مكون من 1000 لفة من الأسلاك النحاسية بقطر 0.4 مم، ملفوف على قلب حديدي أسطواني بقطر 10 سم وطول 50 سم، محاثة هذا الملف هي Hn. من السهل حساب أن طول السلك في الملف يبلغ 314 مترًا وأن مقاومته عند تيار ثابت هي أوم (الجدول 2، الفقرة 47). لذلك، إذا قمنا بتوصيل هذا الملف بشبكة تيار مستمر بجهد 220 فولت، فإن التيار عبره سيكون مساويًا لـ . ولكن إذا تم توصيل نفس الملف على التوالي مع مقياس التيار الكهربائي في دائرة تيار متردد بجهد 220 فولت، فإن قوة التيار ستكون 0.279 أ فقط. وبالتالي، فإن المقاومة الإجمالية للملف للتيار المتردد بتردد من 50 هرتز سيكون مساويا ل
.
المقاومة التي توفرها دائرة معينة للتيار المباشر تسمى نشطة. المقاومة التي يوفرها المكثف (السعة) أو الملف (الحث) للتيار المتردد تسمى رد الفعل - بالسعة أو الاستقرائي، على التوالي، ويشار إليها بـ و.
سعة المكثف أصغر، وكلما زادت سعته، كلما زاد تردد التيار المتردد، أي كلما قصرت الفترة. وبالفعل كلما زادت سعة المكثف كلما زادت الشحنة الكهربائية المتراكمة على ألواحه أثناء الشحن، وكلما زاد التردد (أصغر فترة) كلما زادت وقت قصيرسوف تمر هذه الشحنة عبر الأسلاك، أي أنه كلما زاد متوسط التيار الذي يمر به المكثف. لذلك، كلما زادت، يزداد التيار وتقل المقاومة.
تظهر الحسابات والتجربة ذلك بالنسبة للتيار المتردد الجيبي
159.1. تم توصيل مكثف سعته 20 μF بشبكة تيار متردد بتردد 50 هرتز. جهد التيار الكهربائي هو 220 فولت. ما التيار الذي سيمر عبر المكثف؟
على العكس من ذلك، فإن المفاعلة الحثية للملف تزداد مع زيادة تردد التيار ومحاثة الملف. في الواقع، إيه. د.س. الحث الذاتي، الذي يقلل التيار في الدائرة، يساوي . كلما زاد تردد التيار، كلما حدثت تغيراته بشكل أسرع، أي كلما زادت النسبة. وبالتالي، مع زيادة تردد التيار ومحاثة الملف، يزداد أيضًا الانبعاث المستحث فيه. ds، تسعى إلى مواجهة التغييرات في المجال الأساسي. يتناقص التيار، أي أن مقاومة الدائرة للتيار المتردد تزداد.
يتم إعطاء الحساب والخبرة للتيار المتردد الجيبي
159.2. ما التيار الذي سيمر عبر ملف ذو محاثة مقدارها 4 H إذا كان متصلاً بشبكة ذات جهد V وتردد Hz؟
تتكون المقاومة الإجمالية للدائرة للتيار المتردد في الحالة التي تحتوي فيها الدائرة على كل من المقاومة النشطة والمفاعلة الحثية (أو السعة أو كليهما) من هذه الكميات، ولكنها، بشكل عام، لا تساوي المجموع البسيط لهذه المقاومات .
