Comment détecter les boucles fermées

Si la physique était bien enseignée dans votre école, vous vous souvenez probablement de l'expérience qui expliquait clairement le phénomène d'induction électromagnétique.

Extérieurement, cela ressemblait à ceci: l'enseignant est venu dans la salle de classe, les assistants ont apporté des appareils et les ont placés sur la table. Après avoir expliqué le matériel théorique, une démonstration d'expériences a commencé, qui illustre clairement l'histoire.

Induction électromagnétique

Démontrer le phénomène d'induction électromagnétique nécessaire inducteur aimant direct très grand et puissant, fils de connexion et appareil appelé galvanomètre.

L'apparence du galvanomètre était une boîte plate un peu plus grande qu'une feuille A4 standard, et derrière la paroi avant, qui était fermée par du verre, une échelle avec un zéro au milieu était placée. Derrière le même verre, on pouvait voir une épaisse flèche noire. Tout cela se distinguait même des bureaux les plus récents.

Les fils du galvanomètre ont été connectés à la bobine à l'aide de fils, après quoi l'aimant s'est simplement déplacé de haut en bas à l'intérieur de la bobine à la main. L'aiguille du galvanomètre s'est déplacée d'un côté à l'autre au rythme de l'aimant, ce qui a indiqué qu'un courant traversait la bobine. Certes, après l'obtention du diplôme, un ami du professeur de physique m'a dit que sur la paroi arrière du galvanomètre, il y avait une poignée à tête fraisée, qui était utilisée pour déplacer manuellement le tireur si l'expérience échouait.

Or, de telles expériences semblent simples et ne méritent presque pas l'attention. Mais l'induction électromagnétique est maintenant utilisée dans de nombreuses machines et appareils électriques. En 1831, Michael Faraday était engagé dans son étude.

À cette époque, il n'y avait toujours pas suffisamment d'instruments sensibles et précis, il a donc fallu de nombreuses années pour deviner que l'aimant devait se déplacer à l'intérieur de la bobine. Des aimants de différentes formes et forces ont été essayés, les données d'enroulement des bobines ont également changé, l'aimant a été appliqué à la bobine de différentes manières, mais seul le flux magnétique alternatif obtenu par le mouvement de l'aimant a donné des résultats positifs.

Les études de Faraday ont prouvé que la force électromotrice apparaissant dans un circuit fermé (bobine et galvanomètre selon notre expérience) dépend de la vitesse de changement du flux magnétique, limitée par le diamètre interne de la bobine. Dans ce cas, il est absolument indifférent à la façon dont le changement du flux magnétique se produit: soit en raison d'un changement du champ magnétique, soit en raison du mouvement de la bobine dans un champ magnétique constant.

Auto-induction, EMF d'auto-induction

La chose la plus intéressante est que la bobine est dans son propre champ magnétique créé par le courant qui la traverse. Si le courant dans le circuit considéré (bobine et circuits externes) change pour une raison quelconque, le flux magnétique causant les CEM changera également.

Cet EMF est appelé EMF à auto-induction. Un remarquable scientifique russe E.Kh.a étudié ce phénomène. Lenz. En 1833, il découvre la loi de l'interaction des champs magnétiques dans une bobine, conduisant à l'auto-induction. Cette loi est maintenant connue sous le nom de loi de Lenz. (A ne pas confondre avec la loi Joule-Lenz)!

La loi de Lenz dit que la direction du courant d'induction qui se produit dans un circuit fermé conducteur est telle qu'elle crée un champ magnétique qui contrecarre la variation du flux magnétique qui a provoqué l'apparition du courant d'induction.

Dans ce cas, la bobine est dans son propre flux magnétique, qui est directement proportionnel à l'intensité du courant: Ф = L * I.

Dans cette formule, il existe un coefficient de proportionnalité L, également appelé coefficient d'inductance ou d'auto-induction de la bobine. Dans le système SI, l'unité d'inductance est appelée Henry (GN).Si, avec un courant continu de 1A, la bobine crée son propre flux magnétique de 1VB, alors une telle bobine a une inductance de 1H.

Comme un condensateur chargé ayant une alimentation en énergie électrique, la bobine à travers laquelle le courant circule a une alimentation en énergie magnétique. En raison du phénomène d'auto-induction, si la bobine est connectée à un circuit avec une source EMF, lorsque le circuit est fermé, le courant est réglé avec un retard.

De la même manière, il ne s'arrête pas immédiatement lorsqu'il est déconnecté. Dans ce cas, l'EMF à auto-induction agit sur les bornes de la bobine, dont la valeur est significativement (décuplée) supérieure à l'EMF de la source d'alimentation. Par exemple, un phénomène similaire est utilisé dans les bobines d'allumage des voitures, dans les balayages horizontaux des téléviseurs, ainsi que dans le schéma standard d'allumage des lampes fluorescentes. Ce sont toutes des manifestations utiles de l'auto-induction EMF.

Dans certains cas, l'auto-induction EMF est nuisible: si le commutateur à transistor est chargé avec une bobine d'une bobine de relais ou un électro-aimant, une diode de protection est installée en parallèle avec l'enroulement pour protéger l'EMF de l'auto-induction avec la polarité de l'EMF inverse de la source d'alimentation. Cette inclusion est illustrée à la figure 1.

Figure 1. Protection de l'interrupteur à transistor contre l'auto-induction EMF.

Comment détecter les boucles fermées

Des doutes surgissent souvent, mais y a-t-il des courts-circuits dans les enroulements du transformateur ou du moteur? Pour de telles vérifications, divers dispositifs sont utilisés, par exemple, RLC - ponts ou dispositifs faits maison - sondes. Cependant, il est possible de vérifier les courts-circuits à l'aide d'une simple lampe au néon. N'importe quelle lampe peut s'adapter - même à partir d'une bouilloire électrique de fabrication chinoise défectueuse.

Pour prendre une mesure, une lampe sans résistance de limitation doit être connectée à l'enroulement étudié. L'enroulement doit avoir la plus grande inductance; s'il s'agit d'un transformateur secteur, connectez la lampe à l'enroulement secteur. Après cela, un courant de plusieurs milliampères devrait traverser l'enroulement. À cette fin, vous pouvez utiliser une source d'alimentation avec une résistance connectée en série, comme illustré à la figure 2.

Vous pouvez utiliser des piles comme source d'alimentation. Si au moment de l'ouverture du circuit d'alimentation il y a un flash d'une lampe, alors la bobine est en bon état, il n'y a pas de tours court-circuités. (Pour rendre la séquence des opérations plus claire, le commutateur est illustré à la figure 2).

De telles mesures peuvent être effectuées en utilisant un avomètre à pointeur comme batterie, comme un TL-4 en mode de mesure de résistance * 1 Ohm. Dans ce mode, l'appareil spécifié donne un courant d'environ un milliampère et demi, ce qui est tout à fait suffisant pour les mesures décrites. Multimètre numérique ne peut pas être utilisé à ces fins - son courant n'est pas suffisant pour créer la force de champ magnétique nécessaire.

Des mesures similaires peuvent également être effectuées exactement, si la lampe au néon est remplacée par vos propres doigts: pour augmenter la résolution du "dispositif de mesure", vos doigts doivent être légèrement fendus. Avec une bobine en état de marche, vous ressentirez un choc électrique assez fort, bien sûr pas fatal, mais aussi pas très agréable.

Figure 2. Détection de spires court-circuitées à l'aide d'une lampe néon.