Frage zu idealen Transformatoren und Induktivitäten

Lass uns nur darüber diskutieren, was du gesagt hast "Ich habe verstanden"

Ich bin mir nicht sicher, wie Sie diese historischen nicht messbaren Größen namens EMF betrachten, aber das Ergebnis ist für Gleichstrom in Ordnung: In einer idealen Spule, die an eine konstante Gleichspannung angeschlossen ist, fließt ein linear ansteigender Strom.

EMF ist nicht nötig. Wenn ein Mechanismus, beispielsweise eine ideale Spannungsquelle, einen idealen Induktor dazu zwingt, die Spannung U zwischen seinen Anschlüssen zu haben, hat der Strom durch den Induktor eine Änderungsrate U / L, wobei L = die Induktivität. So funktionieren Induktoren, sonst ist es etwas anderes als ein Induktor. Man muss sich kein EMF vorstellen.

Bei Wechselspannungsquelle kann das gleiche Gesetz noch verwendet werden. Wenn die Spannung sinusförmig ist, ist der Strom, der sich mit der Rate = U/L ändert, ebenfalls sinusförmig, aber eilt der Spannung um 90 Grad nach.

Einige von uns wollen sicherlich das Konzept EMF am Leben erhalten, weil man das Gefühl hat, dass er auf diese Weise systematischer ist. Mit EMF kann man einen logischen Grund für das Vorhandensein von Strom und messbaren Spannungen zwischen Schaltungsknoten haben. Außerdem lassen sich mit EMF viele schlaue Gesetze formulieren, wie z. B. „In jedem geschlossenen Kreis muss die Summe der Spannungsabfälle gleich der Summe der EMF sein“.

Ein alternativer Weg besteht jedoch darin, EMF zu verwerfen und zu formulieren, wie einige ideale Komponenten mit messbaren Spannungen arbeiten. Praktische Komponenten können gut als Schaltungen modelliert werden, die aus idealen Komponenten bestehen. Ich habe dieses Denken angewendet, als ich schrieb, wie Induktoren funktionieren.

Für Transformatoren können wir ein Paar Gleichungen für Primär- und Sekundärströme und -spannungen schreiben. Das Gleichungspaar gibt an, wie es funktioniert, und gibt uns die Grundlage, um herauszufinden, wie sich Ströme und Spannungen im gesamten Stromkreis im Laufe der Zeit ändern müssen. Es gibt keine Bundes- oder andere Gesetze, die uns zwingen, die induzierten Spannungskomponenten EMF zu nennen, und uns auffordern, den Begriff EMF in unsere Gespräche und Schriften aufzunehmen, bevor wir das Gesamtgesetz für eine Komponente schreiben können.

Ich habe gelernt, die EMF zu verwerfen, weil alles, was in Schaltkreisen passiert, letztendlich eine Folge davon ist, wie sich elektrische und magnetische Felder auch in den Teilen und um sie herum niederlassen. In Maxwells Gleichungen gibt es kein separates "elektrisches Antriebsfeld" und "elektrisches Tropfenfeld", sondern ein elektrisches Feld als orts- und zeitabhängiges Vektorfeld.

Es gibt viele verwirrende Beiträge darüber. Ein Teil davon kommt von Leuten, die nicht klar sind, von welcher Komponente des Stroms sie sprechen:

• Der Blindstrom, 90 Grad phasenverschoben zur Primärspannung. Es ist real, es ist messbar, es hat einen wichtigen Einfluss auf die Konstruktion des Transformators, aber es überträgt keine Leistung.

• Der Strom in Phase mit der Primärspannung, der Leistung über das übliche np:ns-Verhältnis auf die Sekundärseite überträgt.

Beide sind da, beide sind real, beide machen den Gesamtstrom aus. Aber weil sie unabhängig sind, ist es eine nützliche Annäherung, sie separat zu erwähnen oder sogar zu ignorieren.

Betrachten Sie eine ideale Induktivität mit einer sinusförmigen Spannungsquelle,$\small v_S=V\:cos\: \omega t$. Die induzierte EMK muss genau dazu passen, also haben wir:

Lösung der Differentialgleichung für$\small i$gibt:

Das ist der Magnetisierungsstrom, der auch in einem Transformator vorhanden ist.

Nicht, dass die Spannung und der Strom sind$\small 90^o$phasenverschoben, sodass keine Kraftübertragung stattfindet.

Ich habe verstanden, dass in einem rein induktiven Gleichstromkreis die EMK der Quelle jederzeit genau gleich der Gegen-EMK des Induktors ist (aufgrund von KVL) und der Strom linear mit der Zeit ansteigt.

Im stationären Gleichstrom sind alle Ströme konstant, sodass in den Induktivitäten keine Gegen-EMK mehr induziert wird (ihre Spannungen sind Null). Ich verstehe nicht, warum Sie sagten, dass der Strom linear mit der Zeit ansteigt (im DC-Übergangszustand steigt / fällt der Strom bei RL-Netzwerken exponentiell, nicht linear).

Wenn in einem idealen Transformator die Sekundärspule offen ist, verhält sich die Primärspule einfach wie eine ideale Induktivität mit Eisenkern, da die Sekundärspule keine Wirkung hat. Daher muss der Strom in der Primärspule dort der Spannung um 90 Grad nacheilen.

Nein, wenn die Sekundärseite offen ist, verhält sich die Primärseite nicht wie ein idealer Induktor. Warum? Da der Transformator ideal ist, fließt der gesamte Fluss von einer Spule zur anderen Spule. Wenn die Sekundärseite offen ist, fließt kein Strom durch sie. Dies erfordert, dass auch kein Primärstrom vorhanden ist. Sie können dies analytisch mit der Gleichung sehen$N_1 i_1(t) = N_2 i_2(t)$; Wenn$i_2(t) = 0$Dann$i_1(t) = 0$. Ein idealer Transformator ist nicht nur ein Paar magnetisch gekoppelter Induktoren, sondern ein Paar mit einem Kopplungskoeffizienten von Eins .

Wenn Sie Quora lesen, um es zu lernen, seien Sie sehr vorsichtig; Ich schlage vor, lieber Lehrbücher zu lesen, die sicherer sind. Für die detaillierteste Erklärung sind vielleicht Physikbücher über Elektromagnetismus am besten geeignet (insbesondere die Kapitel über Magnetfelder und elektromagnetische Induktion). Lesen Sie zur Ergänzung Lehrbücher für elektrische Schaltungen.