인덕턴스

패라데이의 법칙에 따르면, 변화하는 (시간 의존적) 자기장 B는 전기력(emf) 필드로 알려진 전기장을 유도할 것이다. 자기장이 단일 루프 코일로 변환되는 경우 emf 필드는 코일의 두 끝에 걸쳐 emf 전압 V를 생성합니다.

(방정식 1)

루프를 통과하는 자기 플럭스는

여기서 A는 루프의 영역이고 자기장 B가 일반적인 방향을 따라 있는 경우 B는 루프 영역에 수직으로 그 성분으로 교체되어야 하며, ΔΦ/Δt는 그 변화의 속도이다. 수학식 1의 마이너스 기호는 유도된 emf(또는 전압)의 방향을 의미합니다: 항상 B 필드 변경의 반대 방향으로 자체 자기장을 생성하는 코일에서 전류를 생성하여 외부 B 필드의 변화에 반대하려고 합니다. 유도된 자기장의 방향은 적색 손 규칙에 의해 코일에서 전류의 방향과 관련이 있습니다(오른손의 손가락을 현재 방향을 중심으로 감싸고, 전류에 의해 생성된 자기장의 방향으로 엄지점). 예를 들어, 외부 B 필드가 +x 방향을 따라 있는 경우(루프의 영역은 yz 평면에 있음) 시간이 지남에 따라 증가하고, 유도된 emf 및 전류에 의해 생성된 자기장이 -x 방향으로 있을 것이다. 외부 B 필드가 감소하는 경우 유도된 emf 및 전류는 +x 방향으로 자기장을 생성합니다. 이것은 자기 유도의 현상입니다. N 회전의 "솔레노이드" 코일의 경우 각 턴에서 생성된 emf 전압이 총 emf 전압까지 추가됩니다. 자기 유도 중에 코일은 전압을 출력하고 (일부 부하가 연결된 경우) 전류를 출력하는 배터리의 유사체로 생각할 수 있습니다. 본 실험에서, 이러한 현상은 코일을 향해 또는 멀리 이동된 영구자석(도 1)에의해 생성된 자기장 B를 증가 또는 감소시키는 것을 사용하여 입증될 것이다. (2) 코일을 통해 흐르는 전류가 있는 또 다른 코일은 전원 을 끌 거나 끌 수있습니다(그림 2); (3) 내가 흐르는 전류로 코일 자체가 켜지거나 끌 수있습니다(그림 3). (3)의 경우, 유도는 자기 유도라고합니다 (그리고 솔레노이드는 "인덕터"의 예입니다). 두 경우(2) 및 (3)의 경우 모두, 자기 플럭스 또는 자기장(그 변화로 인해 유도가 유도됨)이 현재 I에 비례하기 때문에, 유도된 emf 전압은 전류(ΔI/Δt)의 변화 속도에 비례하며, 비례인자 L은 경우(2) 또는 자기 유도인경우(3)와 같이 상호 인덕션으로 알려져 있다.

(방정식 2)

전압 V의 방향은 전술한 바와 유사한 방식으로 결정됩니다: emf V는 전류 I를 생성하려고 시도하고, 원래 자기장 B의 변화에 반대하는 자체 자기장.

섹션 1 과 2 (그림 1 과 2의설정)에 대한 심미터 판독값에서 관찰 될 수있는 것에 대한 대표적인 결과는 아래 표 1과 2에 요약됩니다.

표 1: 섹션 1의 대표 결과. 1.8 단계의 경우, 더 빠른 동작 속도가 심미터에서 더 큰 판독(더 큰 바늘 편향)을 제공한다는 것을 관찰한다.

표 2: 섹션 2의 대표 결과. 2.6단계의 경우 코일 내부에 코 #1일을 #2 배치하면 각 해당 스위치 동작에 대해 2.5 단계와 비교하여 심미터에서 더 큰 판독(판독 징후가 동일하게 유지되는 동안)을 제공합니다.

섹션 3의 경우, 처음에 볼트 공급(+1 V)으로 인한 전류가 코일에서 오른쪽에서 왼쪽으로 흐르는 경우, 전원을 끄면(스위치 열기)이 동일한 방향을 따라 과도 전류를 유도합니다. 전구가 짧게 켜지고, 암미터는 그림 3에주어진 연결에 대한 긍정적 인 판독값을 등록합니다.

본 실험에서, 우리는 자기장을 변경하는 방법 (자석을 이동하여) 코일에 전류를 유도하고, 또한 코일의 전류를 변경하는 것이 다른 코일 (상호 유도)에서 전류를 유도하는 방법을 보여 주었다. 우리는 또한 코일에서 전류를 변경하면 동일한 코일 (자체 유도)에서 전압과 전류를 유도한다는 것을 입증했습니다.

인덕터(일반적으로 코일 의 형태로)는 정상 상태 전류가 흐를 때 자기 에너지를 저장하는 등 많은 회로 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 전기 신호 처리에 유용합니다. 예를 들어, 전기 신호의 유도체 또는 일체성, 필터링 및 공진 회로를 복용합니다. 또한 변압기에 사용되어 AC 신호의 전압을 변경합니다.

실험의 저자는 게리 허드슨의 재료 준비에 대한 도움을 인정하고 비디오의 단계를 시연하기위한 Chuanhsun 리.