X L = jωl. Impedancja Z cewki przy danej częstotliwości jest wartością zespoloną

Transkrypt

1 Cewki Wstęp. Urządzenie elektryczne charakteryzujące się indukcyjnością własną i służące do uzyskiwania silnych pól magnetycznych. Szybkość zmian prądu płynącego przez cewkę indukcyjną zależy od panującego na niej napięcia. Zależność tą można wyrazić wzorem: Cewką nazywamy pewną liczbę zwojów przewodnika powstałych przez nawinięcie drutu na materiał o odpowiednim kształcie. Podstawowym parametrem elektrycznym cewki jest indukcyjność. Indukcyjność określa, jak cewka przeciwstawia się zmianom prądu płynącego w cewce. Jednostką indukcyjności jest 1 Henr, symbol H. Dla prądu stałego cewka stanowi zwarcie (opór elektryczny wynosi 0), dla prądu zmiennego wykazuje pewien opór. Cewka indukcyjna jest jednym z biernych elementów elektronicznych i elektrotechnicznych, o parametrach odwrotnych w stosunku do kondensatora. Cewka jest elementem inercyjnym, gromadzi energię w wytwarzanym polu magnetycznym. Cewka 1MH

2 Symbol graficzny cewki Symbol cewki indukcyjnej przypomina spiralę i tak jest w rzeczywistości, gdyż cewka jest spiralą z drutu nawiniętą na rdzeniu. Różnice między cewkami dotyczą głównie rdzenia, na którym są nawinięte. Zastosowanie rdzenia ma za zadanie zwielokrotnić indukcyjność cewki. Rdzenie są budowane z żelaza lub ferrytu (jest to nieprzewodzący materiał magnetyczny) i mogą mieć przeróżne kształty np.: toroidu, czyli pierścienia, prętu, "kubka" itd. Różne rodzaje cewek: a) pierścieniowa b) prętowa 2.Parametry opisujące cewkę. Podstawowym parametrem elektrycznym opisującym cewkę jest indukcyjność. Jednostką indukcyjności jest jak już wcześniej wspomniałem 1 henr [H]. Prąd płynący w obwodzie wytwarza skojarzony z nim strumień magnetyczny. Indukcyjność definiujemy jako stosunek tego strumienia i prądu, który go wytworzył: Współczynnik skojarzenia k zależy w przypadku cewki od geometrii układu, a więc między innymi od kształtu cewki, liczby zwojów, grubości użytego drutu. Dla prądu stałego rezystancja cewki wynika tylko z rezystancji przewodnika, z którego jest wykonana. Dla prądu o pewnej pulsacji różnej od zera, wykazuje inną wartość oporu, nazywaną reaktancją. Reaktancja jest tym większa im większa indukcyjność i pulsacja prądu. Reaktancja jest liczbą zespoloną.

3 Reaktancją cewki: X L = jωl Impedancja Z cewki przy danej częstotliwości jest wartością zespoloną rezystancji i reaktancji Ażeby było łatwiej zrozumieć cewką jako element obwodu elektrycznego, możemy zastosować uproszczony schemat zastępczy: L - indukcyjność, R S - rezystancja szeregowa (rezystancja drutu + pozostałe straty w drucie i rdzeniu), C L - pojemność własna cewki Np. pojemność między warstwami uzwojeń, zwana też pojemnością upłynnościową, pasożytniczą albo rozproszoną. Impedancją idealnej cewki jest równa jej reaktancji: Dobroć cewki: Z L = X L L - indukcyjność cewki w henrach. R s - rezystancja szeregowa j jednostka urojona ω pulsacja prądu; ω = 2πf, f częstotliwość prądu w hercach.

4 Dla prądu stałego odpowiednikiem indukcyjności jest stała cewki: H natężenie pola magnetycznego I natężenie prądu Cewka korekcyjna 3.Zastosowanie cewki. Cewki mają wiele zastosowań szczególnie w układach radiowych w różnych filtrach i dławikach wielkiej częstotliwości, w obwodach rezonansowych, generatorach czy też w układach kształtujących impulsy. Filtr elektryczny

5 W połączeniu z kondensatorem tworzy, dla pewnej częstotliwości, obwód rezonansowy jeden z fundamentalnych obwodów elektronicznych. Układ rezonansu Cewki zasilane prądem stałym, zwane elektromagnesami są wykorzystywane do wytwarzania pola magnetycznego lub jego kompensacji, np. przy rozmagnesowaniu i pomiarach pola magnetycznego. Cewka Helmholtza Cewki Helmholtza są używane głównie do kompensacji ziemskiego pola magnetycznego. Cewka składa się z dwóch równoległych cewek, połączonych szeregowo. W każdej z tych cewek prąd płynie w tym samym kierunku. Cewki te znajdują się w odległości promienia. Taki układ pozwala uzyskać jednorodne pole magnetyczne w stosunkowo dużej objętości. Natężenie pola magnetycznego B w środku cewki o promieniu R wynosi: n - liczba zwojów każdej cewki I - prąd płynący w uzwojeniu Cewka Ruhmkorffa Cewka (induktor) Ruhmkorffa - transformator skonstruowany w 1850 roku przez Heinricha Daniela Ruhmkorffa. Składa się z dwóch uzwojeń - pierwotnego o niewielkiej liczbie zwojów oraz wtórnego o bardzo dużej ich liczbie - umieszczonych na rdzeniu żelaznym. Obwód magnetyczny induktora Ruhmkorffa jest otwarty, co różni go od typowych transformatorów. Uzwojenie pierwotne jest zasilane ze źródła prądu stałego połączonego szeregowo z przerywaczem, który przerywa obwód z częstotliwością do kilku

6 tysięcy Hz. Wytworzone w ten sposób zmiany natężenia prądu powodują powstanie w rdzeniu zmiennego strumienia magnetycznego, który indukuje siłę elektromotoryczną w uzwojeniu wtórnym. Napięcia uzyskiwane w cewce indukcyjnej Ruhmkorffa sięgają 300 kv. Wykonanie: Kamil Siwek Materiały źródłowe: Elektrotechnika; Stanisław Bolkowski; Pracownia Elektryczna; Marek Pilawski;