Гол ялгаа – Индукц ба багтаамж
Индукц ба багтаамж нь RLC хэлхээний үндсэн хоёр шинж чанар юм. Индукц ба багтаамжтай холбоотой индуктор ба конденсаторыг долгион үүсгэгч болон аналог шүүлтүүрт ихэвчлэн ашигладаг. Индукц ба багтаамж хоёрын гол ялгаа нь индукц нь дамжуулагчийн эргэн тойронд соронзон орон үүсгэдэг гүйдэл дамжуулагчийн шинж чанар, харин багтаамж нь цахилгаан цэнэгийг барьж, хадгалах төхөөрөмжийн шинж чанар юм.
Индукц гэж юу вэ?
Индукц гэдэг нь “цахилгаан дамжуулагчийн шинж чанар бөгөөд түүгээр дамжих гүйдлийн өөрчлөлт нь дамжуулагч өөрөө цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг өдөөдөг”. Төмөр утсанд зэс утсыг ороож, ороомгийн хоёр ирмэгийг зайны терминал дээр байрлуулахад ороомгийн угсралт нь соронзон болдог. Энэ үзэгдэл нь индукцийн шинж чанараас болж үүсдэг.
Индукцийн онолууд
Гүйдэл дамжуулах дамжуулагчийн индукцийн шинж чанар, шинж чанарыг тодорхойлсон хэд хэдэн онол байдаг. Физикч Ханс Кристиан Эрстедийн зохион бүтээсэн нэг онолд I тогтмол гүйдэл дамжин өнгөрөх үед дамжуулагчийн эргэн тойронд B соронзон орон үүсдэг гэж үздэг. Гүйдэл өөрчлөгдөхөд соронзон орон өөрчлөгдөнө. Урстедийн хуулийг цахилгаан ба соронзлолын хамаарлын анхны нээлт гэж үздэг. Ажиглагчаас гүйдэл урсах үед соронзон орны чиглэл цагийн зүүний дагуу байна.
Зураг 01: Эрстедийн хууль
Фарадейгийн индукцийн хуулийн дагуу өөрчлөгдөж буй соронзон орон нь ойролцоох дамжуулагчдад цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг (EMF) өдөөдөг. Соронзон орны энэ өөрчлөлт нь дамжуулагчтай харьцангуй холбоотой, өөрөөр хэлбэл орон нь өөр байж болно, эсвэл дамжуулагч нь тогтвортой талбараар хөдөлж болно. Энэ бол цахилгаан үүсгүүрийн хамгийн үндсэн суурь юм.
Гурав дахь онол нь Лензийн хууль бөгөөд дамжуулагч дахь үүсгэсэн EMF нь соронзон орны өөрчлөлтийг эсэргүүцдэг. Жишээлбэл, соронзон орон дээр дамжуулагч утсыг байрлуулж, орон нь багасвал Фарадейгийн хуулийн дагуу дамжуулагчийн EMF нь индукцийн гүйдэл нь бууруулсан соронзон орныг сэргээх чиглэлд үүснэ. Хэрэв гадаад соронзон орны өөрчлөлт d φ бүтээгдэж байгаа бол EMF (ε) нь эсрэг чиглэлд өдөөгдөнө. Эдгээр онолыг олон төхөөрөмж дээр үндэслэсэн. Дамжуулагч дахь энэхүү EMF индукцийг ороомгийн өөрөө индукц гэж нэрлэдэг бөгөөд ороомог дахь гүйдлийн хэлбэлзэл нь ойролцоох өөр дамжуулагчийн гүйдлийг өдөөж болно. Үүнийг харилцан индукц гэж нэрлэдэг.
ε=-dφ/dt
Энд сөрөг тэмдэг нь соронзон орны өөрчлөлтийг EMG эсэргүүцэж байгааг харуулж байна.
Индукц ба хэрэглээний нэгж
Индукцийг бие даан нээсэн Жозеф Хенригийн нэрэмжит SI нэгж Henry (H)-ээр хэмждэг. Лензийн нэрний дараа цахилгаан хэлхээнд индукцийг 'L' гэж тэмдэглэсэн.
Сонгодог цахилгаан хонхоос эхлээд орчин үеийн утасгүй цахилгаан дамжуулах техник хүртэл индукц нь олон шинэлэг зүйлд үндсэн зарчим байсаар ирсэн. Энэ өгүүллийн эхэнд дурьдсанчлан, зэс ороомгийн соронзлолыг цахилгаан хонх, реле хийхэд ашигладаг. Реле нь их гүйдлийн унтраалгын туйлыг татах ороомгийг соронзон болгодог маш бага гүйдлийг ашиглан том гүйдлийг солиход хэрэглэгддэг. Өөр нэг жишээ бол унтраалга эсвэл үлдэгдэл гүйдлийн таслуур (RCCB) юм. Тэнд тэжээлийн гүйдэл ба төвийг сахисан утаснууд нь нэг голыг хуваалцдаг тусдаа ороомогоор дамждаг. Хэвийн нөхцөлд гүйдэл ба төвийг сахисан гүйдэл ижил тул систем тэнцвэртэй байна. Гэрийн хэлхээнд гүйдэл алдагдах үед хоёр ороомог дахь гүйдэл өөр өөр байх бөгөөд энэ нь хуваалцсан цөмд тэнцвэргүй соронзон орон үүсгэдэг. Тиймээс шилжүүлэгчийн туйл нь гол руу татагдаж, хэлхээг гэнэт салгадаг. Трансформатор, RF-ID систем, утасгүй цахилгаан цэнэглэх арга, индукцийн агшаагч гэх мэт бусад олон жишээг өгч болно.
Индукторууд нь мөн тэдгээрээр дамжих гүйдлийн гэнэтийн өөрчлөлтөд дургүй байдаг. Тиймээс өндөр давтамжийн дохио нь индуктороор дамжихгүй; зөвхөн аажмаар өөрчлөгдөж буй бүрэлдэхүүн хэсгүүд л өнгөрөх болно. Энэ үзэгдлийг нам дамжуулалтын аналог шүүлтүүрийн хэлхээг зохион бүтээхэд ашигладаг.
Багтаамж гэж юу вэ?
Төхөөрөмжийн багтаамж нь түүнд цахилгаан цэнэг барих чадварыг хэмждэг. Үндсэн конденсатор нь металл материалын хоёр нимгэн хальс ба тэдгээрийн хооронд хавчуулагдсан диэлектрик материалаас бүрдэнэ. Хоёр металл хавтан дээр тогтмол хүчдэл өгөхөд тэдгээрт эсрэг цэнэгүүд хуримтлагддаг. Хүчдэл арилсан ч эдгээр төлбөрүүд хэвээр байх болно. Цаашилбал, R эсэргүүцэл нь цэнэглэгдсэн конденсаторын хоёр хавтанг холбосон үед конденсатор цэнэггүй болдог. Төхөөрөмжийн багтаамж С нь түүний барьж буй цэнэг (Q) ба түүнийг цэнэглэхэд хэрэглэсэн хүчдэлийн v хоорондын харьцаагаар тодорхойлогддог. Багтаамжийг Фарадаар (F) хэмждэг.
C=Q/v
Конденсаторыг цэнэглэхэд зарцуулсан хугацааг R x C-д өгөгдсөн хугацааны тогтмолоор хэмждэг. Энд R нь цэнэглэх зам дээрх эсэргүүцэл юм. Цагийн тогтмол гэдэг нь конденсатор хамгийн их хүчин чадлынхаа 63%-ийг цэнэглэхэд зарцуулсан хугацаа юм.
Багтаамж ба хэрэглээний шинж чанарууд
Конденсатор нь тогтмол гүйдэлд хариу үйлдэл үзүүлэхгүй. Конденсаторыг цэнэглэх үед гүйдэл нь бүрэн цэнэглэгдэх хүртэл өөрчлөгддөг боловч үүний дараа гүйдэл нь конденсаторын дагуу дамждаггүй. Учир нь металл хавтангийн хоорондох диэлектрик давхарга нь конденсаторыг "унтраах" болгодог. Гэсэн хэдий ч конденсатор нь янз бүрийн гүйдэлд хариу үйлдэл үзүүлдэг. Хувьсах гүйдлийн нэгэн адил хувьсах гүйдлийн хүчдэлийн өөрчлөлт нь конденсаторыг цаашид цэнэглэж, цэнэггүй болгож, хувьсах гүйдлийн хүчдэлд зориулж "унтраах" болно. Энэ эффектийг өндөр нэвтрүүлэх аналог шүүлтүүрийг зохион бүтээхэд ашигладаг.
Цаашилбал, багтаамжид сөрөг нөлөө үзүүлдэг. Өмнө дурьдсанчлан, дамжуулагчийн гүйдэл дамжуулах цэнэгүүд нь бие биенийхээ болон ойролцоох объектуудын багтаамжийг бий болгодог. Энэ нөлөөг төөрсөн багтаамж гэж нэрлэдэг. Цахилгаан дамжуулах шугамд төөрсөн багтаамж нь шугам тус бүрийн хооронд, түүнчлэн шугам ба газар, тулгуур байгууламжийн хооронд үүсч болно. Тэдгээрийн дамжуулж буй их гүйдлийн улмаас эдгээр төөрөгдөл нь цахилгаан дамжуулах шугамын эрчим хүчний алдагдалд ихээхэн нөлөөлдөг.
Зураг 02: Зэрэгцээ хавтан конденсатор
Индукц ба багтаамж хоёрын ялгаа юу вэ?
Индукц ба багтаамж |
|
| Индукц гэдэг нь дамжуулагчийн эргэн тойронд соронзон орон үүсгэдэг гүйдэл дамжуулагчийн шинж чанар юм. | Багтаамж нь төхөөрөмжийн цахилгаан цэнэгийг хадгалах чадвар юм. |
| Хэмжилт | |
| Индукцийг Генри (H) хэмждэг ба L гэж тэмдэглэгдсэн. | Багтаамжийг Фарадаар (F) хэмждэг ба C гэж тэмдэглэгдсэн. |
| Төхөөрөмжүүд | |
| Индукцтай холбоотой цахилгаан бүрэлдэхүүн хэсгийг индуктор гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээр нь ихэвчлэн голтой эсвэл цөмгүй ороомог болдог. | Багтаамж нь конденсатортой холбоотой. Хэлхээнд хэд хэдэн төрлийн конденсатор ашигладаг. |
| Хүчдэлийн өөрчлөлтийн зан байдал | |
| Удаан өөрчлөгдөх хүчдэлд ороомгийн хариу үйлдэл. Өндөр давтамжийн хувьсах гүйдлийн хүчдэл нь индуктороор дамжих боломжгүй. | Бага давтамжийн хувьсах гүйдлийн хүчдэл нь конденсатороор дамжих боломжгүй, учир нь тэдгээр нь бага давтамжид саад болдог. |
| Шүүлтүүр болгон ашиглах | |
| Индукц нь бага дамжуулалтын шүүлтүүрт давамгайлах бүрэлдэхүүн хэсэг юм. | Багтаамж нь өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрт давамгайлах бүрэлдэхүүн хэсэг юм. |
Хураангуй – Индукц ба багтаамж
Индукц ба багтаамж нь хоёр өөр цахилгаан бүрэлдэхүүн хэсгийн бие даасан шинж чанар юм. Индукц нь соронзон орон үүсгэх гүйдэл дамжуулагчийн шинж чанар боловч багтаамж нь төхөөрөмжийн цахилгаан цэнэгийг барих чадварыг хэмждэг. Эдгээр хоёр шинж чанарыг янз бүрийн хэрэглээнд үндэс болгон ашигладаг. Гэсэн хэдий ч эдгээр нь эрчим хүчний алдагдлын хувьд сул тал болж хувирдаг. Янз бүрийн гүйдлийн индукц ба багтаамжийн хариу үйлдэл нь эсрэг талын үйлдлийг илэрхийлдэг. Удаан өөрчлөгддөг хувьсах гүйдлийн хүчдэлийг дамжуулдаг индукторуудаас ялгаатай нь конденсаторууд нь тэдгээрээр дамждаг удаан давтамжийн хүчдэлийг хаадаг. Энэ бол индукц ба багтаамж хоёрын ялгаа юм.
