Talpa ir induktyvumas elektros grandinėse

Kalbant apie elektros grandines, talpa ir induktyvumas yra labai svarbūs, tokie pat svarbūs kaip varža. Bet jei kalbame apie aktyviąją varžą, turime omenyje tiesiog negrįžtamą elektros energijos pavertimą šiluma, tai induktyvumas ir talpa yra susiję su elektros energijos kaupimo ir konversijos procesais, todėl atveria daug naudingų praktinių galimybių elektrotechnikai.

Srovei tekant grandine, įkrautos dalelės juda iš didesnio elektrinio potencialo vietos į žemesnio potencialo vietą.

Tarkime, srovė teka per aktyvią varžą, pavyzdžiui, lempos volframo siūlą. Įkrautoms dalelėms judant tiesiai per volframą, šios srovės energija nuolat išsisklaido dėl dažnų srovės nešėjų susidūrimų su metalo kristalinės gardelės mazgais.

Čia galima nubrėžti analogiją.Riedulys gulėjo miškingo kalno viršūnėje (didelio potencialo taške), bet tada buvo nustumtas nuo viršūnės ir nuriedėjo į žemumą (iki mažesnio potencialo lygio) per mišką, per krūmus (pasipriešinimas), ir tt

Susidūręs su augalais, akmuo sistemingai netenka energijos, susidūrimo su jais momentais perduoda ją krūmams ir medžiams (panašiu būdu šiluma išsklaido aktyviu pasipriešinimu), todėl jo greitis (srovės vertė) yra ribojamas, ir ten. tiesiog nėra laiko tinkamai įsibėgėti.

Pagal mūsų analogiją, akmuo yra elektros srovė, judanti įkrautas daleles, o jo kelyje esantys augalai yra aktyvioji laidininko varža; aukščio skirtumas — elektrinių potencialų skirtumas.

Talpa

Talpa, skirtingai nei aktyvioji varža, apibūdina grandinės gebėjimą kaupti elektros energiją statinio elektrinio lauko pavidalu.

Nuolatinė srovė negali toliau tekėti kaip anksčiau per grandinę su talpa, kol ta talpa nebus visiškai užpildyta. Tik tada, kai talpa bus pilna, krūvininkai galės judėti toliau savo ankstesniu greičiu, nulemtu potencialų skirtumo ir aktyviosios grandinės varžos.

Čia geriau suprasti vaizdinę hidraulinę analogiją. Vandens maišytuvas prijungiamas prie vandentiekio (maitinimo šaltinio), maišytuvas atidaromas, o vanduo tam tikru slėgiu išteka ir nukrenta ant žemės. Čia nėra papildomos talpos, vandens srautas (dabartinė vertė) yra pastovus ir nėra pagrindo sulėtinti vandens tekėjimo, tai yra mažinti jo tekėjimo greitį.

Bet ką daryti, jei įdėsite plačią statinę tiesiai po maišytuvu (mūsų analogija, į grandinę pridėkite kondensatorių, kondensatorių), jos plotis yra daug didesnis nei vandens srovės skersmuo.

Dabar statinė užpildyta (konteineris įkraunamas, krūvis kaupiasi ant kondensatoriaus plokščių, tarp plokščių sustiprėja elektrinis laukas), bet vanduo į žemę nepatenka. Kai statinė iki kraštų pripildoma vandens (kondensatorius įkraunamas), tik tada vanduo pradės tekėti tuo pačiu greičiu statinės galais į žemę. Tai yra kondensatoriaus arba kondensatoriaus vaidmuo.

Jei pageidaujama, statinę galima apversti, trumpam sukuriant daug kartų didesnį slėgį nei vien iš maišytuvo (greitai išleiskite kondensatorių), tačiau iš čiaupo paimamo vandens kiekis nepadidės.

Pakeldami, o paskui apversdami statinę (ilgai kraundami ir greitai iškraudami kondensatorių), galime pakeisti vandens vartojimo režimą (elektros įkrovimas, elektros energija). Kadangi statinė pamažu pildosi vandeniu, o jos kraštas bus pasiektas po kurio laiko, sakoma, kad užpildžius indą srovė veda įtampą (mūsų analogijoje įtampa yra aukštis, kuriame yra maišytuvo kraštas yra snapelis).

Induktyvumas

Induktyvumas, skirtingai nei talpa, kaupia elektros energiją ne statine, o kinetine forma.

Kai srovė teka per induktoriaus ritę, jame įkrovimas nesikaupia kaip kondensatoriuje, jis ir toliau juda išilgai grandinės, tačiau aplink ritę sustiprėja su srove susijęs magnetinis laukas, kurio indukcija yra proporcingas srovės dydžiui.

Į ritę įjungus elektros įtampą, srovė ritėje kaupiasi lėtai, magnetinis laukas kaupia energiją ne iš karto, o palaipsniui, o šis procesas užkerta kelią krūvininkų pagreitėjimui. Todėl sakoma, kad esant induktyvumui srovė atsilieka nuo įtampos. Tačiau galiausiai srovė pasiekia tokią vertę, kad ją riboja tik grandinės, kurioje ši ritė yra prijungta, aktyvioji varža.

Jei nuolatinės srovės ritė staiga atsijungs nuo grandinės tam tikru momentu, srovė negalės iš karto sustoti, bet pradės greitai lėtėti ir ritės gnybtuose atsiras potencialų skirtumas, kuo greičiau, tuo greičiau ji sustabdo srovę, tai yra, šios srovės magnetinis laukas išnyksta greičiau...

Čia tinka hidraulinė analogija. Įsivaizduokite vandens maišytuvą su labai elastingos ir minkštos gumos rutuliu ant snapelio.

Rutulio apačioje yra vamzdis, kuris riboja vandens slėgį nuo rutulio iki žemės. Jei vandens čiaupas bus atidarytas, kamuoliukas gana stipriai išsipūs ir vanduo plona srovele bėgs per vamzdelį, tačiau dideliu greičiu su purslais trenksis į žemę.

Vandens suvartojimas nesikeičia. Srovė teka dideliu induktyvumu, tuo tarpu energijos rezervas magnetiniame lauke yra didelis (balionas pripučiamas vandens). Kai vanduo tik pradeda tekėti iš čiaupo, rutulys prisipučia, panašiai, induktyvumas kaupia energiją magnetiniame lauke, kai srovė pradeda didėti.

Jei dabar atsuksime rutulį nuo čiaupo, užsuksime iš tos pusės, kur jis buvo prijungtas prie maišytuvo, ir apverstume, tada vanduo iš vamzdžio gali pasiekti daug didesnį aukštį nei maišytuvo aukštis, nes vanduo pripūstame rutulyje yra slėgis.Induktoriai naudojami taip pat impulsų keitikliuose.