Cómo detectar bucles cerrados

Si la física fue bien enseñada en su escuela, entonces probablemente recuerde la experiencia que explica claramente el fenómeno de la inducción electromagnética.

Exteriormente, se veía más o menos así: la maestra llegó al aula, los asistentes trajeron algunos electrodomésticos y los colocaron sobre la mesa. Después de explicar el material teórico, comenzó una demostración de experimentos, que ilustra claramente la historia.

Inducción electromagnética

Para demostrar el fenómeno de la inducción electromagnética se requiere inductor imán directo muy grande y potente, cables de conexión y un dispositivo llamado galvanómetro.

La apariencia del galvanómetro era una caja plana un poco más grande que una hoja A4 estándar, y detrás de la pared frontal, que estaba cerrada por vidrio, se colocó una escala con un cero en el medio. Detrás del mismo cristal se podía ver una gruesa flecha negra. Todo esto era bastante distinguible incluso de los escritorios más recientes.

Los cables del galvanómetro se conectaron a la bobina usando cables, después de lo cual el imán simplemente se movió hacia arriba y hacia abajo dentro de la bobina con la mano. Al tiempo que el imán se mueve de lado a lado, la aguja del galvanómetro se movió, lo que indica que la corriente fluye a través de la bobina. Es cierto, después de la graduación, un amigo del profesor de física me dijo que en la pared posterior del galvanómetro había un mango avellanado, que se usaba para mover manualmente el tirador si el experimento fallaba.

Ahora, tales experimentos parecen simples y casi no merecen atención. Pero la inducción electromagnética ahora se usa en muchas máquinas y dispositivos eléctricos. En 1831, Michael Faraday se involucró en su estudio.

En ese momento todavía no había suficientes instrumentos sensibles y precisos, por lo que tomó muchos años adivinar que el imán debería MOVERSE dentro de la bobina. Se probaron imanes de varias formas y resistencias, los datos de bobinado de las bobinas también cambiaron, el imán se aplicó a la bobina de diferentes maneras, pero solo el flujo magnético alterno logrado por el movimiento del imán condujo a resultados positivos.

Los estudios de Faraday han demostrado que la fuerza electromotriz que surge en un circuito cerrado (bobina y galvanómetro en nuestra experiencia) depende de la tasa de cambio del flujo magnético, limitada por el diámetro interno de la bobina. En este caso, es absolutamente indiferente a cómo ocurre el cambio en el flujo magnético: ya sea debido a un cambio en el campo magnético o debido al movimiento de la bobina en un campo magnético constante.

Autoinducción, EMF de autoinducción

Lo más interesante es que la bobina está en su propio campo magnético creado por la corriente que fluye a través de ella. Si la corriente en el circuito en consideración (bobina y circuitos externos) cambia por alguna razón, entonces el flujo magnético que causa EMF también cambiará.

Este EMF se llama EMF de autoinducción. Un notable científico ruso E.Kh estudió este fenómeno. Lenz En 1833, descubrió la ley de interacción de los campos magnéticos en una bobina, lo que lleva a la autoinducción. Esta ley ahora se conoce como la ley de Lenz. (¡No debe confundirse con la ley de Joule-Lenz)!

La ley de Lenz dice que la dirección de la corriente de inducción que surge en un circuito cerrado conductor es tal que crea un campo magnético que contrarresta el cambio en el flujo magnético que causó la aparición de la corriente de inducción.

En este caso, la bobina tiene su propio flujo magnético, que es directamente proporcional a la intensidad actual: Ф = L * I.

En esta fórmula hay un coeficiente de proporcionalidad L, también llamado inductancia o coeficiente de autoinductancia de la bobina. En el sistema SI, la unidad de inductancia se llama Henry (GN).Si con una corriente constante de 1A, la bobina crea su propio flujo magnético de 1VB, entonces dicha bobina tiene una inductancia de 1H.

Al igual que un condensador cargado que tiene un suministro de energía eléctrica, la bobina a través de la cual fluye la corriente tiene un suministro de energía magnética. Debido al fenómeno de la autoinducción, si la bobina está conectada a un circuito con una fuente EMF, cuando el circuito está cerrado, la corriente se establece con un retraso.

Del mismo modo, no se detiene inmediatamente cuando se desconecta. En este caso, el EMF de autoinducción actúa sobre los terminales de la bobina, cuyo valor es significativamente (diez veces mayor) que el EMF de la fuente de alimentación. Por ejemplo, se utiliza un fenómeno similar en las bobinas de encendido de automóviles, en escaneos horizontales de televisores, así como en el esquema estándar para encender lámparas fluorescentes. Todas estas son manifestaciones útiles de autoinducción EMF.

En algunos casos, el EMF de autoinducción es perjudicial: si el interruptor del transistor se carga con una bobina de una bobina de relé o un electroimán, se instala un diodo protector en paralelo con el devanado para proteger el EMF de la autoinducción con la polaridad del EMF inverso de la fuente de alimentación. Esta inclusión se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Protección del interruptor del transistor contra la autoinducción EMF.

Cómo detectar bucles cerrados

A menudo surgen dudas, pero ¿hay cortocircuitos en el transformador o en los devanados del motor? Para tales controles, se utilizan varios dispositivos, por ejemplo, RLC (puentes o dispositivos caseros) sondas. Sin embargo, es posible verificar si hay cortocircuitos utilizando una simple lámpara de neón. Cualquier lámpara puede caber, incluso desde un hervidor eléctrico defectuoso hecho en China.

Para realizar una medición, se debe conectar una lámpara sin resistencia limitadora al devanado estudiado. El devanado debe tener la mayor inductancia; Si se trata de un transformador de red, conecte la lámpara al devanado de red. Después de eso, se debe pasar una corriente de varios miliamperios a través del devanado. Para este propósito, puede usar una fuente de alimentación con una resistencia conectada en serie, como se muestra en la Figura 2.

Puede usar baterías como fuente de energía. Si en el momento de abrir el circuito de alimentación se observa un destello de la lámpara, entonces la bobina está en servicio, no hay giros en cortocircuito. (Para que la secuencia de operaciones sea más clara, el interruptor se muestra en la Figura 2).

Dichas mediciones pueden llevarse a cabo utilizando un avómetro puntero como batería, como un TL-4 en el modo de medición de resistencia * 1 Ohm. En este modo, el dispositivo especificado proporciona una corriente de aproximadamente un miliamperio, que es suficiente para las mediciones descritas. Multímetro digital no se puede utilizar para estos fines: su corriente no es suficiente para crear la intensidad de campo magnético necesaria.

También se pueden realizar mediciones similares exactamente si la lámpara de neón se reemplaza con sus propios dedos: para aumentar la resolución del "dispositivo de medición", sus dedos deben estar ligeramente cortados. Con una bobina que funcione, sentirá una descarga eléctrica bastante fuerte, ciertamente no fatal, pero tampoco muy agradable.

Figura 2. Detección de giros en cortocircuito utilizando una lámpara de neón.