Como detectar loops fechados

Se a física foi bem ensinada em sua escola, você provavelmente se lembrará da experiência que explicou claramente o fenômeno da indução eletromagnética.

Externamente, parecia algo assim: o professor veio à sala de aula, os atendentes trouxeram alguns aparelhos e os colocaram sobre a mesa. Depois de explicar o material teórico, começou uma demonstração de experimentos, que ilustra claramente a história.

Indução eletromagnética

Para demonstrar o fenômeno da indução eletromagnética necessária indutor imã direto muito grande e poderoso, conectando fios e um dispositivo chamado galvanômetro.

A aparência do galvanômetro era uma caixa plana um pouco maior que uma folha A4 padrão e, atrás da parede frontal, fechada por vidro, uma balança com zero no meio foi colocada. Atrás do mesmo vidro, podia-se ver uma flecha preta grossa. Tudo isso era bastante distinguível, mesmo das mesas mais recentes.

Os fios do galvanômetro foram conectados à bobina usando fios, após o que o ímã simplesmente se moveu para cima e para baixo dentro da bobina manualmente. De acordo com o ímã se movendo de um lado para o outro, a agulha do galvanômetro se moveu, indicando que a corrente flui através da bobina. É verdade que, após a formatura, um amigo do professor de física me disse que na parede traseira do galvanômetro havia uma alça de embeber, que era usada para mover manualmente o atirador se o experimento falhasse.

Agora, essas experiências parecem simples e quase não merecem atenção. Mas a indução eletromagnética agora é usada em muitas máquinas e dispositivos elétricos. Em 1831, Michael Faraday estava envolvido em seu estudo.

Naquela época, ainda não havia instrumentos sensíveis e precisos suficientes, então levou muitos anos para adivinhar que o ímã deveria MOVER-SE dentro da bobina. Ímãs de várias formas e forças foram testados, os dados de enrolamento das bobinas também mudaram, o ímã foi aplicado à bobina de maneiras diferentes, mas apenas o fluxo magnético alternado alcançado pelo movimento do ímã levou a resultados positivos.

Os estudos de Faraday provaram que a força eletromotriz que surge em um circuito fechado (bobina e galvanômetro em nossa experiência) depende da taxa de mudança do fluxo magnético, limitada pelo diâmetro interno da bobina. Nesse caso, é absolutamente indiferente à forma como ocorre a mudança no fluxo magnético: devido a uma alteração no campo magnético ou devido ao movimento da bobina em um campo magnético constante.

Auto-indução, EMF de auto-indução

O mais interessante é que a bobina está em seu próprio campo magnético criado pela corrente que flui através dela. Se a corrente no circuito em consideração (bobina e circuitos externos) mudar por algum motivo, o fluxo magnético causando EMF também mudará.

Este CEM é chamado de CEM de auto-indução. Um notável cientista russo E.Kh. estudou esse fenômeno. Lenz. Em 1833, ele descobriu a lei da interação de campos magnéticos em uma bobina, levando à auto-indução. Esta lei é agora conhecida como a lei de Lenz. (Não confunda com a lei de Joule-Lenz)!

A lei de Lenz diz que a direção da corrente de indução que surge em um circuito fechado condutor é tal que cria um campo magnético que neutraliza a mudança no fluxo magnético que causou o aparecimento da corrente de indução.

Nesse caso, a bobina está em seu próprio fluxo magnético, diretamente proporcional à força da corrente: Ф = L * I.

Nesta fórmula, existe um coeficiente de proporcionalidade L, também chamado de indutância ou coeficiente de auto-indutância da bobina. No sistema SI, a unidade de indutância é chamada henry (GN).Se, com uma corrente direta de 1A, a bobina criar seu próprio fluxo magnético de 1VB, essa bobina terá uma indutância de 1H.

Como um capacitor carregado com um suprimento de energia elétrica, a bobina através da qual a corrente flui possui um suprimento de energia magnética. Devido ao fenômeno de auto-indução, se a bobina estiver conectada a um circuito com uma fonte EMF, quando o circuito estiver fechado, a corrente será ajustada com um atraso.

Da mesma forma, ele não para imediatamente quando desconectado. Nesse caso, o EMF de auto-indução atua nos terminais da bobina, cujo valor é significativamente (dez vezes) maior que o EMF da fonte de energia. Por exemplo, um fenômeno semelhante é usado em bobinas de ignição de carros, em varreduras horizontais de televisões, bem como no esquema padrão para ligar lâmpadas fluorescentes. Todas essas são manifestações úteis da auto-indução de CEM.

Em alguns casos, a EMF de auto-indução é prejudicial: se a chave do transistor for carregada com uma bobina de uma bobina de relé ou um eletroímã, um diodo de proteção é instalado em paralelo com o enrolamento para proteger o EMF da auto-indução com a polaridade da EMF reversa da fonte de alimentação. Essa inclusão é mostrada na Figura 1.

Figura 1. Proteção do comutador do transistor contra auto-indução EMF.

Como detectar loops fechados

Muitas vezes surgem dúvidas, mas existem curtos-circuitos nos enrolamentos do transformador ou do motor? Para essas verificações, vários dispositivos são usados, por exemplo, RLC - pontes ou dispositivos caseiros - sondas. No entanto, é possível verificar se há curto-circuitos usando uma simples lâmpada de neon. Qualquer lâmpada pode caber - mesmo a partir de uma chaleira elétrica defeituosa fabricada na China.

Para realizar uma medição, uma lâmpada sem resistor limitador deve ser conectada ao enrolamento estudado. O enrolamento deve ter a maior indutância; se for um transformador de rede, conecte a lâmpada ao enrolamento da rede. Depois disso, uma corrente de vários miliamperes deve ser passada pelo enrolamento. Para esse fim, você pode usar uma fonte de energia com um resistor conectado em série, conforme mostrado na Figura 2.

Você pode usar as baterias como fonte de energia. Se no momento da abertura do circuito de alimentação houver um flash de uma lâmpada, a bobina poderá ser reparada, não haverá giros em curto-circuito. (Para tornar a sequência de operações mais clara, a chave é mostrada na Figura 2).

Essas medições podem ser realizadas usando um avômetro indicador como bateria, como um TL-4 no modo de medição de resistência * 1 Ohm. Nesse modo, o dispositivo especificado fornece uma corrente de cerca de um milímetro e meio, o que é suficiente para as medições descritas. Multímetro digital não pode ser usado para esses fins - sua corrente não é suficiente para criar a força necessária do campo magnético.

Medições semelhantes também podem ser realizadas, se a lâmpada de neon for substituída por seus próprios dedos: para aumentar a resolução do "dispositivo de medição", seus dedos devem ser levemente cortados. Com uma bobina de trabalho, você sentirá um choque elétrico bastante forte, claro que não fatal, mas também não muito agradável.

Figura 2. Detecção de voltas em curto-circuito usando uma lâmpada de neon.