ตัวนำกระแสไฟฟ้า

15.3 แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก (กุมภาพันธ์ 2019).

Anonim

ตัวนำกระแสไฟฟ้า

วงจรไฟฟ้ากระแสตรง


คำถามที่ 1


∫f (x) dx การ แจ้งเตือนแคลคูลัส!


ตัวเหนี่ยวนำ 5 เอเป็นกระแสไฟฟ้าที่มีการเปลี่ยนแปลงที่อัตรา 4.5 แอมป์ต่อวินาที แรงดันไฟฟ้าจะถูกลดลงโดยตัวเหนี่ยวนำ "# 1"> คำตอบเปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

เหนี่ยวนำจะลดลง 22.5 โวลต์

หมายเหตุ:

อย่าให้นักเรียนมีสมการที่จะทำการคำนวณนี้! ให้พวกเขาค้นพบด้วยตัวเอง สัญกรณ์ (di / dt) อาจเป็นภาษาต่างประเทศสำหรับนักเรียนที่ไม่มีพื้นฐานทางคณิตศาสตร์ที่เข้มแข็ง แต่อย่าปล่อยให้เรื่องนี้เป็นอุปสรรคต่อการเรียนรู้! แต่ใช้วิธีนี้เป็นวิธีที่จะแนะนำนักเรียนเหล่านั้นกับแนวคิดเรื่อง อัตราการเปลี่ยนแปลง และแนวความคิดเกี่ยวกับแคลคูลัสของ อนุพันธ์

คำถามที่ 2


∫f (x) dx การ แจ้งเตือนแคลคูลัส!


สมมติว่าตัวเหนี่ยวนำมีการเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดกระแสแบบแปรผันซึ่งกระแสจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในอัตรา 1.5 amps ต่อวินาที แรงดันไฟฟ้าเท่าไหร่จะลดลง 4 เหนี่ยวนำ Henry, และสิ่งที่จะเป็นขั้วของหยดที่? โปรดจำไว้ว่าทิศทางของลูกศรในสัญลักษณ์แหล่งกระแสชี้ไปในทิศทางของ การไหลทั่วไป ไม่ใช่การไหลของอิเล็กตรอน

ในชีวิตจริงตัวเหนี่ยวนำจะไม่ลดจำนวนแรงดันไฟฟ้าเท่ากันที่คุณจะคำนวณที่นี่ ตรวจสอบว่าแรงดันไฟฟ้าตกจริงในตัวนำไฟฟ้าดังกล่าวจะมากหรือน้อยกว่าที่คาดการณ์ไว้และอธิบายว่าเหตุใด

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ในชีวิตจริงผ่านเหนี่ยวนำจะลดลงมากกว่า 6 โวลต์เนื่องจากความต้านทานขดลวด

คำถามติดตามผล: ศึกษาความต้านทานการคดเคี้ยวทั่วไปของตัวเหนี่ยวนำ 4 henry

หมายเหตุ:

Ahhh การโต้เถียงของการไหลแบบธรรมดากับอิเล็กตรอน การดำรงอยู่ของสองรูปแบบที่ขัดแย้งสำหรับ denoting ทิศทางของกระแสไฟฟ้าระคายเคืองให้ฉันไปสิ้นสุดโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อหนึ่งซึ่งเกือบทั้งหมดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นสัญลักษณ์ที่เป็นไปตามที่เป็นจริงไม่ถูกต้องเกี่ยวกับการไหลของค่าผ่านทางตัวนำโลหะ (กรณีส่วนใหญ่ในวงจรไฟฟ้า )! นักเรียนของคุณจะพบกับกระแสทั้งแบบ "ธรรมดา" และ "อิเล็กตรอน" ในอาชีพของพวกเขาดังนั้นอย่าลืมแนะนำพวกเขา ทั้งสอง แบบด้วย

พูดคุยกับนักเรียนของคุณถึงผลที่ตามมาของการขดลวดต้านทานในตัวเหนี่ยวนำจริง สำคัญหรือไม่ "แผงชีทแผ่นงานแผงควบคุม - ค่าเริ่มต้น" itemscope>

คำถามที่ 3

ตัวเหนี่ยวนำสองตัว 5 ตัวที่เชื่อมต่ออยู่ในชุดจะต้องเป็นกระแสไฟฟ้าที่มีการเปลี่ยนแปลงในอัตรา 4.5 แอมป์ต่อวินาที แรงดันไฟฟ้าจะลดลงในชุดชุดอย่างไร

สมมติว่าตัวเหนี่ยวนำสองเส้น 5 ตัวเชื่อมต่อแบบขนานจะต้องใช้กระแสไฟฟ้าในปัจจุบันทั้งหมด (เปลี่ยนในอัตรา 4.5 แอมป์ต่อวินาที) แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้จะลดลงเท่าไร? คำแนะนำ: กระแสไฟฟ้าทั้งหมดจะถูกแบ่งให้เท่า ๆ กันระหว่างตัวเหนี่ยวนำสองตัว

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

การเชื่อมต่อชุด: 45 โวลต์ทั้งหมด การเชื่อมต่อแบบขนาน: ทั้งหมด 11.25 โวลต์

คำถามติดตามผล: ตัวเลขเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงลักษณะของซีรีส์เหนี่ยวนำที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน? กล่าวอีกนัยหนึ่งสิ่งที่ค่าเหนี่ยวนำเดียวจะเทียบเท่ากับชุดเหนี่ยวนำ 5 ตัวต่อแบบอนุกรมและสิ่งที่ค่าตัวเหนี่ยวนำเดี่ยวมีค่าเทียบเท่ากับตัวเหนี่ยวนำ 5 เส้นที่เชื่อมต่อกันแบบขนาน?

หมายเหตุ:

ถ้านักเรียนของคุณประสบปัญหาในการตอบคำถามต่อไปในคำตอบขอให้พวกเขาเปรียบเทียบตัวเลขแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ (45 V และ 11.25 V) กับแรงดันไฟฟ้าที่จะลดลงโดยตัวเหนี่ยวนำ 5 ตัวที่อยู่ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ( การเปลี่ยนแปลงที่ใช้ในปัจจุบันที่อัตรา 4.5 แอมป์ต่อวินาที)

เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่นักเรียนจะรู้ว่าตัวเหนี่ยวนำเชื่อมต่อแบบขนานและแบบขนานมีพฤติกรรมอย่างไร อย่างไรก็ตามนี่เป็นขั้นตอนของการท่องจำทักทายนักเรียนมากกว่าความเข้าใจที่แท้จริง ด้วยคำถามนี้เป้าหมายคือการทำให้นักเรียนได้รับรู้ถึงการเชื่อมต่อของเหนี่ยวนำตามความเข้าใจเกี่ยวกับแรงดันและกระแสไฟฟ้าแบบขนานและแบบคู่ขนาน

คำถามที่ 4

สมมติว่าตัวเหนี่ยวนำ 50 mH เชื่อมต่อกันขนานกัน ความเหนี่ยวนำรวมของพวกเขาจะเป็นอย่างไรใน Henrys? อธิบายคำตอบของคุณ.

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

25 mH

หมายเหตุ:

ถามนักเรียนของคุณคำถามนี้: ให้ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำซึ่งประเภทของส่วนประกอบเหล่านี้ทำตัวเหมือนตัวต้านทานในแง่ของชุดของพวกเขาเทียบกับค่าเทียบเท่าขนาน?

คำถามที่ 5

คำนวณค่าความเหนี่ยวนำทั้งหมดในคอลเลกชันตัวเหนี่ยวนำซึ่งวัดได้ระหว่างสายไฟสองสาย:

นอกจากนี้จงเขียนสูตรที่คำนวณค่าความเหนี่ยวนำทั้งหมดให้ค่าตัวเหนี่ยวนำ L 1, L 2 และ L 3

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

L = 783.26 mH

หมายเหตุ: สูตรต่อไปนี้ไม่ใช่สิ่งเดียวที่เป็นไปได้สำหรับการอธิบายการเหนี่ยวนำทั้งหมดในวงจรนี้!

L total = L 1 + L 2 L 3


L 2 + L 3

หมายเหตุ:

เป็นประโยชน์มากที่สุดในการวาดแผนภาพแผนผังแรกสำหรับเครือข่ายเหนี่ยวนำนี้ก่อนที่จะพยายามทำการคำนวณค่าเหนี่ยวนำใด ๆ เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับชุดการเชื่อมต่อแบบขนาน / ขนาน

คำถามที่ 6

ขนาดของตัวเหนี่ยวนำ L x ต้องเป็นตัวเหนี่ยวนำเท่าไร 2.5 H ในตัวเหนี่ยวนำแบบนี้ "

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

2.145 H

หมายเหตุ:

ตัวเหนี่ยวนำมีแนวโน้มที่จะหาได้ยากกว่าตัวต้านทานในแง่ของความพร้อมใช้งานของค่าที่ต่างกันดังนั้นการรู้ว่าจะรวมตัวเหนี่ยวนำที่แตกต่างกันเข้าด้วยกันเพื่อให้เกิดความเหนี่ยวนำทั้งหมดที่ต้องการนั้นเป็นทักษะในทางปฏิบัติ

ควรสังเกตให้นักเรียนทราบว่าตัวเหนี่ยวนำอาจมีปฏิสัมพันธ์กันหากวางใกล้เกินไปเนื่องจากสนามแม่เหล็กของตัวเหนี่ยวนำหนึ่งตัวเชื่อมโยงกับขดลวดของตัวเหนี่ยวนำตัวอื่น นี้เรียกว่า เหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน และหากมีการเปลี่ยนแปลงความสัมพันธ์แบบอนุกรมขนานตรงไปตรงมาอย่างอื่นที่คาดว่าจะคล้ายกับความต้านทานแบบขนาน

คำถามที่ 7

สมมติว่ามีการลัดวงจรในระบบไฟฟ้านี้:

วัตถุประสงค์ของการตัดวงจรคือการเปิดวงจรโดยอัตโนมัติเพื่อป้องกันความเสียหายต่อตัวนำไฟฟ้า ในระบบไฟฟ้ากำลังขนาดใหญ่ขนาดของกระแสลัดวงจรดังกล่าวอาจมหาศาล

ตัวเหนี่ยวนำขนาดใหญ่หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า เครื่องปฏิกรณ์ มักถูกติดตั้งเป็นชุดด้วยตัวนำไฟฟ้าในระบบไฟฟ้ากำลังสูงเพื่อ "อ่อนตัว" การลัดวงจรของกระแสไฟฟ้าลัดวงจร:

อธิบายว่าการเติม "เครื่องปฏิกรณ์" ช่วยลดขนาดของกระแสลัดวงจรที่เครื่องเบรกเกอร์ต้องหยุดชะงักหรือไม่

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ในขณะที่ความผิดปกติของลัดวงจรเกิดขึ้นการเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันในปัจจุบันถือเป็นค่าที่มาก (di / dt) ซึ่งตัวเหนี่ยวนำจะ "ต่อต้าน" โดยการลดแรงดันไฟฟ้า

คำถามติดตามผล: ทำไมต้องใช้ตัวเหนี่ยวนำเพื่อ จำกัด กระแสไฟฟ้าลัดวงจรในปัจจุบัน "บันทึกซ่อนไว้" หมายเหตุ:

เครื่องปฏิกรณ์ระบบไฟฟ้ามักจะติดตั้งในสถานีย่อยซึ่งจะปรากฏเป็นขดลวด (ไม่มีแกนเหล็ก) มีเส้นผ่าศูนย์กลางไม่กี่ฟุตซึ่งโดยปกติจะตั้งอยู่ใกล้กับเบรคเกอร์

คำถามที่ 8

ตัวเหนี่ยวนำขนาดเล็กมักจะมีลักษณะเหมือนตัวต้านทานแม้ในขอบเขตที่ค่าของพวกเขาจะถูกกำหนดโดยแถบสี กำหนดค่าของตัวเหนี่ยวนำต่อไปนี้ (แสดงความอดทนเป็นเปอร์เซ็นต์) ตามรหัสสีของพวกเขา:

สีแดง Grn, Brn, Gld
Wht, Org, Red, Sil
Grn, Gry, Blk
Vio, Blu, Org, Gld
เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

Red, Grn, Brn, Gld = 250 μH, +/- 5%
Wht, Org, Red, Sil = 9300 μH, +/- 10%
Grn, Gry, Blk = 58 μH, +/- 20%
Vio, Blu, Org, Gld = 76 mH, +/- 5%

หมายเหตุ:

นักเรียนจะสังเกตเห็นความคล้ายคลึงกันระหว่างโค้ดสีเหนี่ยวนำและรหัสสีของตัวต้านทาน แต่พวกเขาควรสังเกตความแตกต่างอย่างหนึ่งด้วย!

คำถามที่ 9

เมื่อตรวจสอบกับโอห์มมิเตอร์ควรทำงานอย่างถูกต้องเหนี่ยวนำการทำงาน?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

เหนี่ยวนำ "สุขภาพ" ควรลงทะเบียนเป็นความต้านทานต่ำมากระหว่างขั้วของ ถ้าเหนี่ยวนำมีแกนเหล็กควรมีความต้านทานที่ไม่มีที่สิ้นสุด (ไม่มีความต่อเนื่อง) ระหว่างขดลวดขั้วและแกน

คำถามติดตาม: สิ่งที่คุณคิดว่าเป็นความล้มเหลวมากที่สุด "โหมด" ของเหนี่ยวนำเปิดหรือลัด? อธิบายคำตอบของคุณ.

หมายเหตุ:

ให้นักเรียนทดสอบตัวเหนี่ยวนำเพียงไม่กี่ตัวกับโอห์มเมอร์ในห้องเรียน ซึ่งแตกต่างจากการตรวจสอบตัวเก็บประจุด้วยโอห์มมิเตอร์จะไม่มีการชาร์จไฟเป็นระยะ ๆ ! ถ้านักเรียนของคุณได้เรียนรู้เกี่ยวกับการตรวจสอบตัวเก็บประจุด้วยโอห์มมิเตอร์แล้วขอให้อธิบายว่าเหตุใดจึงไม่มีการ "ชาร์จ" แสดงโดยโอห์มมิเตอร์เมื่อเชื่อมต่อกับเหนี่ยวนำ

หากมีเวลา "เรียกเก็บเงิน" ที่สังเกตได้โดยตัวเหนี่ยวนำเมื่อวัดโดยโอห์มมิเตอร์สิ่งที่จะปรากฏเป็นในแง่ของการบ่งชี้ของโอห์มมิเตอร์?

โดยปกติฉันจะไม่ให้คำตอบสำหรับคำถามติดตามผลในส่วน "บันทึก" แต่ที่นี่ฉันรู้สึกว่ามันอาจจำเป็น การศึกษาแสดงให้เห็นว่าตัวเหนี่ยวนำมีโอกาสที่เท่าเทียมกันในการไม่เปิดขณะที่พวกเขาขาดแคลน แน่นอนว่าสิ่งนี้จะแตกต่างกันไปตามการออกแบบเฉพาะและการประยุกต์ใช้ตัวเหนี่ยวนำ แต่ไม่มีรูปแบบของความล้มเหลวอย่างชัดเจนมากกว่าที่อื่น ๆ

คำถาม 10


∫f (x) dx การ แจ้งเตือนแคลคูลัส!


เกิดอะไรขึ้นกับตัวเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำเป็นแกนของมันจะกลายเป็น อิ่มตัว ? ค่าตัวเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้นลดลงหรือยังคงเหมือนเดิมหรือไม่? อธิบายคำตอบของคุณ.

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

เป็นหลักของเหนี่ยวนำจะอิ่มตัวกับแม่เหล็กฟลักซ์จะมีการเปลี่ยนแปลงน้อยลงในฟลักซ์สำหรับการเปลี่ยนแปลงที่กำหนดในปัจจุบัน (อนุพันธ์ ((dφ) / di) จะน้อย):

ทำให้เหนี่ยวนำ ลดลง

หมายเหตุ:

ขอให้นักเรียนตรวจสอบว่าเงื่อนไขใดที่อาจทำให้เกิดสภาวะอิ่มตัวได้ และแม้ว่าจะหลีกเลี่ยงส่วนปลายสุดของเส้นโค้ง B-H สิ่งที่รูปร่างไม่เป็นเชิงเส้นของพล็อต B-H แสดงถึงความเป็นเส้นตรงของตัวเหนี่ยวนำ "แผงชีทชีท panelpanel - default" itemscope>

คำถาม 11

ค้นหาตัวเหนี่ยวนำที่แท้จริงหนึ่งหรือสองตัวและนำมารวมกันในชั้นเรียนเพื่ออภิปราย ระบุข้อมูลเท่าที่คุณสามารถเกี่ยวกับตัวเหนี่ยวนำของคุณก่อนที่จะมีการอภิปราย:

ความเหนี่ยวนำ (เหมาะ)
ตัวเหนี่ยวนำ (ตามจริง)
ขดลวดต้านทาน
การจัดอันดับปัจจุบัน
ประเภท (แกนเหล็กแกนอากาศ ฯลฯ )
เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ถ้าเป็นไปได้ให้หาแผ่นข้อมูลข้อมูลของผู้ผลิตสำหรับส่วนประกอบของคุณ (หรืออย่างน้อยแผ่นข้อมูลสำหรับส่วนประกอบที่คล้ายกัน) เพื่อหารือกับเพื่อนร่วมชั้นของคุณ

เตรียมพร้อมที่จะ พิสูจน์ ความต้านทานการขดลวดที่แท้จริงของตัวเหนี่ยวนำของคุณในชั้นเรียนโดยใช้มัลติมิเตอร์!

หมายเหตุ:

วัตถุประสงค์ของคำถามนี้คือเพื่อให้นักเรียนมีปฏิสัมพันธ์กับประเด็นทางจิตวิทยา ดูเหมือนว่าจะทำให้นักเรียนมีส่วนร่วมในการแสดงและบอกเล่า แต่ฉันพบว่ากิจกรรมเช่นนี้ช่วยให้นักเรียนได้มาก สำหรับผู้เรียนที่คลุกคลีอยู่ในธรรมชาติจะช่วยให้สามารถ สัมผัส ส่วนประกอบที่แท้จริงได้ขณะที่เรียนรู้เกี่ยวกับหน้าที่ของตน แน่นอนคำถามนี้ยังเป็นโอกาสที่ดีสำหรับพวกเขาในการฝึกตีความเครื่องหมายส่วนประกอบใช้ multimeter, datasheets เข้าถึงเป็นต้น

  • ←แผ่นงานก่อนหน้า

  • ดัชนี Worksheets

  • แผ่นงานถัดไป→