คำถามเกี่ยวกับตัวเหนี่ยวนำ

ดังนั้นฉันยังใหม่กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และฉันได้ดูที่ Boost Converters และเช่น (เพียงแค่เรียนรู้อุปกรณ์ไฟฟ้าและประเภทต่าง ๆ ) ... ซึ่งเข้ามาอธิบายตัวเหนี่ยวนำ ไม่จำเป็นต้องบอกว่าใช้เวลาซักหน่อย Inductors ดูเหมือนจะค่อนข้างซับซ้อนสำหรับส่วนประกอบง่ายๆ

1. เพียงแค่ฉันมีตรงนี้ตัวเหนี่ยวนำต่อต้านการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันดังนั้นหากกระแสต่ำลงมันจะ "สร้าง" แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเพื่อลองและทำสิ่งนี้ตามกฎหมายของพรซ์ (ถูกต้องหรือไม่ .... ไม่มีใครรู้ว่าสิ่งนี้เกิดขึ้น?) เมื่อมันสร้างแรงดันไฟฟ้านี้คือกระแสที่ถูกลดลงหรือระบายออกเร็วขึ้น?

2. ในแผนผังเช่นนี้

   

   ให้ทำเป็นว่าไดโอดไม่ได้อยู่ที่นั่น อะไรจะเกิดขึ้น? ตัวเหนี่ยวนำจะสร้างพลังงานต่อไปเรื่อย ๆ หรือไม่? มันจะกระจายไปในอากาศหรือไม่ ในบทความวิกิพีเดียกล่าวว่ามันจะโค้งไปที่สายต่อไป มีข้อ จำกัด ว่ามันสามารถอาร์คได้ไกลแค่ไหน (เช่นเกิดอะไรขึ้นถ้าสายไฟอยู่ห่างออกไป: ตัวเหนี่ยวนำจะละลายหรือพลังงานจะกระจายตัวในอากาศหรือไม่?

3. อะไรเป็นตัวกำหนดว่าตัวเหนี่ยวนำพลังงานเก็บไว้ได้เท่าไหร่ จำนวนรอบ? หรือขนาดของตัวเหนี่ยวนำจริงมีความสำคัญเท่าที่ "อัตรา" ของการจัดเก็บ

4. การเรียงลำดับที่ไม่เกี่ยวข้อง แต่มีการทดลอง "เจ๋ง" ที่ฉันสามารถทำได้กับพวกเขาเพื่อแค่ดูว่ามันทำงานอย่างไร ฉันเห็นอันนี้บน youtubeโดยหลักแล้วเขามีสวิตช์ที่เขาเปิดและปิดและคุณสามารถเห็นแรงดันไฟฟ้ากระโดดขึ้นสูงเป็นพิเศษ ฉันสมมติว่านี่เป็นวิธีที่ตัวแปลงเพิ่มทำงาน

ขออภัยสำหรับคำถามหลายข้อเพียงแค่พยายามเข้าใจความมหัศจรรย์ของตัวเหนี่ยวนำ พวกมันดูเรียบง่าย (ขดลวด) แต่ทำสิ่งที่บ้าคลั่งมากมาย

ใช่ตัวเหนี่ยวนำของการต่อต้านการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันเช่นเดียวกับตัวเก็บประจุต่อต้านการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า ในความเป็นจริงตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุเป็นกระจกกระแส / แรงดันของกันและกัน วิธีที่ฉันชอบคิดของตัวเหนี่ยวนำในวงจรคือพวกเขาให้ความเฉื่อยกับปัจจุบัน พวกเขาไม่แน่นอน แต่ดูเหมือนว่าเป็นเทคนิคการสร้างแนวคิดที่มีประโยชน์

ในแผนผังที่ไม่มีไดโอดถ้าทุกอย่างเริ่มต้นที่ 0 และสวิตช์ปิดกระแสจะสลายตัวแบบทวีคูณไปทาง Vs / R เริ่มแรกแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดจะผ่านตัวเหนี่ยวนำและในสถานะคงที่จะมีแรงดันไฟฟ้า 0 ถึง

สิ่งที่น่าสนใจเกิดขึ้นเมื่อสวิตช์เปิดขึ้น ที่อินสแตนซ์ใด ๆ ตัวเหนี่ยวนำจะรักษาค่าคงที่ในปัจจุบัน ซึ่งรวมถึงกรณีที่สวิตช์เปิดอยู่ หากไม่มีไดโอดจะไม่มีเส้นทางที่ชัดเจนสำหรับกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้นเป็นสิ่งที่รักษากระแสผ่านมัน

สวิตช์เชิงกลทำงานโดยการสัมผัสตัวนำสองตัวพร้อมกัน เมื่อสวิตช์เปิดขึ้นตัวนำจะเลื่อนออกจากกัน สิ่งนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในทันทีดังนั้นเมื่อสวิตช์พยายามที่จะหยุดกระแสที่ผ่านมาครั้งแรกผู้ติดต่อจะอยู่ใกล้กันมาก มันจะไม่ใช้แรงดันไฟฟ้ามากนักในการทำให้เกิดส่วนโค้ง เมื่ออาร์คเริ่มต้นขึ้นก๊าซระหว่างขั้วสัมผัสกลายเป็นพลาสมาซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าสูง อาร์คสามารถดำเนินการต่อไปได้ชั่วขณะหนึ่งเมื่อผู้ติดต่อเคลื่อนที่ออกจากกัน ในช่วงเวลานี้แรงดันไฟฟ้าที่ผ่านสวิตช์ไม่เป็นศูนย์ดังนั้นกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะลดลง เมื่อหน้าสัมผัสเคลื่อนที่ไปไกลกว่าแรงดันอาร์กจะเพิ่มขึ้นลดกระแสตัวเหนี่ยวนำให้เร็วขึ้น

ในที่สุดกระแสไฟฟ้าต่ำพอที่จะรักษาส่วนโค้งไม่ได้และสวิตช์จะเปิดขึ้นจริง ณ จุดนี้มีพลังงานเหลือเพียงเล็กน้อยในตัวเหนี่ยวนำ สถานที่เดียวที่จะไปของกระแสไฟฟ้านี้คือความจุของกาฝากที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในตัวเหนี่ยวนำและส่วนอื่น ๆ ของวงจร ตัวนำทั้งสองในเอกภพมีความจุไม่เป็นศูนย์ระหว่างมัน ความจุนี้มีขนาดเล็กและแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้จะลดกระแสในตัวเหนี่ยวนำอย่างรวดเร็ว ในที่สุดก็ถึงจุดสูงสุดที่แรงดันไฟฟ้าในความจุจริงเริ่มที่จะผลักดันกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในทางอื่น ในระบบที่สมบูรณ์แบบพลังงานทั้งหมดของประจุจะถูกถ่ายโอนไปยังตัวเหนี่ยวนำเป็นกระแส แต่คราวนี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม จากนั้นมันจะชาร์จประจุประจุอีกครั้งในทิศทางตรงกันข้ามและวงจรทั้งหมดจะทำซ้ำไปเรื่อย ๆ ในโลกแห่งความเป็นจริงมีการสูญเสียดังนั้นการแกว่งไปมาแต่ละครั้งจะลดลงเล็กน้อยในแอมพลิจูดเนื่องจากพลังงานสูญเสียเนื่องจากมันถูก sloshed ไปมาระหว่างตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ แรงดันไฟฟ้าที่ถูกพล็อตเป็นฟังก์ชั่นของเวลา (ตามที่ออสซิลโลสโคปทำ) จะแสดงคลื่นไซน์ที่มีแอมพลิจูดสลายตัวแบบเอกซ์โปเนนเชียล

(1) ใช่ตัวเหนี่ยวนำต่อต้านการเปลี่ยนแปลงในการไหลของอิเล็กตรอน กฎหมายของพรกฎหมายแมกซ์เวลและสมการในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ ตำราหรือฟิสิกส์ตำรา ขคงจ ที่ดีในการทำงานสำหรับการคำนวณความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำความแรงของสนามแม่เหล็ก ฯลฯ เหมือนกฎของโอห์มการทำงานที่ดีสำหรับการคำนวณ ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าแรงดันและความต้านทาน

ตามที่ตำราเหล่านี้จะบอกคุณสำหรับระยะเวลาสั้น ๆ dt การเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าผ่านตัวเหนี่ยวนำจะมีขนาดเล็กมาก (di) และสามารถคำนวณได้ว่า

di = v dt / L

โดยที่ v คือแรงดันเฉลี่ยทั่วตัวเหนี่ยวนำในช่วงเวลาสั้น ๆ และ L คือตัวเหนี่ยวนำ

ยิ่งแรงดันย้อนกลับใหญ่ขึ้นในตัวเหนี่ยวนำยิ่งกระแสยิ่งไหลลดลงถึงศูนย์

(สิ่งนี้ยังคงเป็นจริงไม่ว่าเราจะบังคับให้แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเหนี่ยวนำให้เป็นแรงดันไฟฟ้าบางอย่างโดยการใส่แบตเตอรี่เข้าไปหรือไม่ว่าเราจะมีแรงต้านทานโหลดข้ามตัวเหนี่ยวนำและแรงดันนั้นเกิดจากตัวเหนี่ยวนำเองก็ตาม)

เมื่อเราใช้แรงดันไฟฟ้ากับตัวเหนี่ยวนำกระแสจะค่อยๆเพิ่มขึ้นและพลังงานจะเข้าสู่ตัวเหนี่ยวนำซึ่งเก็บไว้ในสนามแม่เหล็กที่เพิ่มขึ้นทั้งภายในและภายนอกตัวเหนี่ยวนำ

เมื่อเราตัดการเชื่อมต่อตัวเหนี่ยวนำจากแหล่งพลังงานปล่อยให้ความต้านทานบางอย่างเชื่อมต่อระหว่างปลายตัวเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าจะตกอย่างช้าๆ ในขณะเดียวกันและพลังงานที่ออกมาจากสนามแม่เหล็กลึกลับที่มองไม่เห็น(g)และสิ่งที่เชื่อมต่อกับตัวเหนี่ยวนำ

(2) แลงให้คำตอบที่ยอดเยี่ยม

(3) ตามตำราเหล่านี้จะบอกคุณพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำทันทีใด ๆ

e = (1/2) L ฉัน ^ 2

ที่ฉันเป็นปัจจุบันในทันทีนั้น พลังงานนี้ (พลังงานสนามแม่เหล็ก) เท่ากับปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่จะออกมาจากแบตเตอรี่ (ไม่สำคัญว่าแรงดันไฟฟ้าใด ๆ ) ที่เชื่อมต่อกับตัวเหนี่ยวนำนั้นในช่วงเวลาที่ใช้ในการลาดกระแสจาก 0 เป็นค่าเดียวกัน ผม.

ด้วยตัวเหนี่ยวนำทางกายภาพใด ๆ (ดังนั้นเราจะได้รับ L คงที่) ปริมาณของพลังงานที่ฉันสามารถเก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำนั้นโดยทั่วไปจะถูก จำกัด โดยคะแนนสูงสุดในปัจจุบันของตัวเหนี่ยวนำนั้น โดยทั่วไปแล้วตัวเหนี่ยวนำพลังงานสูงจะใช้สายไฟที่หนากว่าและวิธีที่ดีกว่าในการระบายความร้อนออกจากสายไฟ แต่การจัดอันดับที่สูงกว่าในปัจจุบันทำให้สายไฟเหล่านั้นละลายและล้มเหลว นี่คือการจัดอันดับพลังงานสูงสุดไม่ใช่การจัดอันดับพลังงานสูงสุด- นักออกแบบหลายคนเติมตัวเหนี่ยวนำ (และหม้อแปลงด้วยเหตุผลเดียวกัน) ด้วยพลังงานแล้วทิ้งมันอีกครั้งนับพันหรือล้านครั้งต่อวินาทีเพื่อให้ได้พลังงานมากขึ้นผ่าน ระบบกว่าถ้าพวกเขาทำได้เพียง 60 ครั้งต่อวินาที

ฉันพบว่าขอบเขตที่ยอดเยี่ยมสำหรับการ "มองเห็น" สิ่งที่เกิดขึ้นในวงจรกับตัวเหนี่ยวนำ บางทีคุณอาจจะสนุกกับการสร้างชนิดของสวิทช์โหมดควบคุมแรงดันไฟฟ้า เช่น โรมันสีดำ + 5V ถึง + 13V เพิ่ม Converter

นี่เป็นคำถามที่น่าสนใจมาก เพื่อความกระจ่างฉันจะพูดมันซ้ำ สำหรับการเหนี่ยวนำในอุดมคติที่มีกระแสไฟฟ้าไม่เป็นศูนย์, ความจุเป็นศูนย์และส่วนประกอบ ohmic จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเส้นทาง DC ถูกทำลายโดยสวิตช์สูญเสีย ไม่กระจายความร้อนไม่อนุญาตให้ใช้เสียงเรียกเข้าไม่มี DC เช่นกันเนื่องจากไม่มีสวิตช์ ต้องปฏิบัติตามกฎหมายการอนุรักษ์พลังงานอย่างสมบูรณ์

ฉันเข้าใจอย่างแน่นอนว่าถึงแม้ทุกสิ่งจะเป็นอุดมคติ แต่ก็มีช่องว่างที่สามารถวัดได้ทางกายภาพซึ่งจะช่วยให้กระแสไหลต่อไปแม้ผ่านสุญญากาศ แต่ถ้าสูญญากาศเป็นฉนวนที่สมบูรณ์แบบล่ะ?

ไม่มีคำตอบที่ถูกต้องอย่างแท้จริงแม้กระทั่งอนันต์เชิงเลขคณิตและเวลาการแพร่กระจายเป็นศูนย์ความเร็วที่ไม่สิ้นสุดของแสง ฯลฯ จะไม่ช่วย

แต่ถ้าหากสิ่งที่เป็นนามธรรมยังอนุญาตให้อนุภาคประจุไฟฟ้าเข้ามาเกี่ยวข้องตัวนำจะละเมิดอิเลคโตรนิตัตติตี้และทำให้คลาวด์อิเล็กตรอนหลุดออกซึ่งจะเดินทางต่อด้วยความเฉื่อยบางส่วนจากตัวนำ สนามแม่เหล็กจะเปลี่ยนจากการ Toroid เป็นทรงกระบอกชั่วขณะหนึ่งจากนั้นแรง Culon จะคืนค่าอนุภาคกลับสู่ตัวนำ ทำซ้ำตลอดไปมันจะดัง แต่มีปริมาตร (หรือตามที่คุณต้องการไฟฟ้าสถิต) ของความจุของร่างกายม้วน (ไม่ใช่ความจุกาฝาก)

อืมมม ยังคงมีปัญหากับการไม่มีอุดมการณ์ ถ้าลวดเป็นสิ่งที่ไม่มีขีด จำกัด ก็จะไม่มีความจุความถี่จะไม่มีที่สิ้นสุดสูงกว่าแกมม่า มันเป็นเหมือนบิ๊กแบงใหม่อีกครั้ง แต่มีพลังงาน จำกัด ทั้งหมด

คำตอบ : ด้วยทุกสิ่งในอุดมคติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ผลิตได้จะเป็นฟังก์ชั่น Dirac Delta , ชีพจรสูงและอนันต์ที่ไม่สิ้นสุดที่มีอินทิกรัล 1 (หรืออินทิกรัลรวมใด ๆ ขึ้นอยู่กับพลังงานเริ่มต้นทั้งหมด)

อุปกรณ์ปฏิบัติที่ใกล้เคียงที่สุดจะมีการศึกษาใน Los Alamos http://en.wikipedia.org/wiki/Explosively_pumped_flux_compression_generator