Inductie elektromagnetische trillingen, wisselstroomschakelingen

1. H o o f d s t u k 30 Inductieelektromagnetische trillingen, wisselstroomschakelingen • Wederzijdse inductie • Zelfinductie • Energieopslag in een magnetisch veld Hoofdstuk 30 – Inductie, elektromagnetische trillingen en wisselstroomschakelingen

2. 30.2 Zelfinductie Wanneer doorheen een draadlus of een spoel een veranderende stroom vloeit, induceert die stroom een veranderende omsloten magnetische flux. • De geïnduceerde “omsloten” flux is evenredig met de stroom: [referentiezin van de omsloten flux] • Men noemt Lde zelfinductiecoëfficiënt van de stroomkring. • Ialgebraïschtegenover de stroompijl. • FBalgebraïsch tegenover referentiezin die met RHR uit de stroompijl volgt. • Dit garandeert een positieve zelfinductiecoëfficiëntL. FIGUUR 28.21 Hoofdstuk 30 – Inductie, elektromagnetische trillingen en wisselstroomschakelingen

3. 30.2 Zelfinductie Wanneer doorheen een draadlus of een spoel een veranderende stroom vloeit, induceert die stroom een veranderende omsloten magnetische flux. • De geïnduceerde “omsloten” flux is evenredig met de stroom: [referentiezin van de omsloten flux] • De SI-eenheid voor de zelfinductiecoëfficiënt is de henry (H): FIGUUR 28.21 Hoofdstuk 30 – Inductie, elektromagnetische trillingen en wisselstroomschakelingen

4. 30.2 Zelfinductie Wanneer doorheen een draadlus of een spoel een veranderende stroom vloeit, induceert die stroom een veranderende omsloten magnetische flux. • De geïnduceerde “omsloten” flux is evenredig met de stroom: [referentiezin van de omsloten flux] (30.4) FIGUUR 28.15a omsloten flux! Hoofdstuk 30 – Inductie, elektromagnetische trillingen en wisselstroomschakelingen

5. 30.2 Zelfinductie Wanneer doorheen een draadlus of een spoel een veranderende stroomvloeit, induceert die stroom een veranderende omsloten magnetische flux. De veranderende omsloten flux induceert in de draadlus of spoel een spanning. [referentiezin van de omsloten flux] • Deze spanning beantwoordt aan de wet van Faraday. (29.2a) • Hierin is FB de “omsloten flux”. • Voor een spoel wordt dit dus: (29.2b) FIGUUR 28.15a [referentiezin van de EMK] • Met FB : flux door één doorsnede. Hoofdstuk 30 – Inductie, elektromagnetische trillingen en wisselstroomschakelingen

6. 30.2 Zelfinductie Wanneer doorheen een draadlus of een spoel een veranderende stroom vloeit, induceert die stroom een veranderende omsloten magnetische flux. De veranderende omsloten flux induceert in de draadlus of spoel een spanning. • voor een spoel: [referentiezin van de omsloten flux] (29.2b) (30.4) • Met FB : flux door één doorsnede. FIGUUR 28.15a (30.5) [referentiezin van de EMK] Hoofdstuk 30 – Inductie, elektromagnetische trillingen en wisselstroomschakelingen

7. 30.2 Zelfinductie Wanneer doorheen een draadlus of een spoel een veranderende stroom vloeit, induceert die stroom een veranderende omsloten magnetische flux. De veranderende omsloten flux induceert in de draadlus of spoel een spanning. [referentiezin van de omsloten flux] (30.5) FIGUUR 28.15a [referentiezin van de EMK] Hoofdstuk 30 – Inductie, elektromagnetische trillingen en wisselstroomschakelingen

8. 30.2 Zelfinductie • Voorbeeld 30.3 Zelfinductie van een solenoïde Bepaal een formule voor de zelfinductie(coëfficiënt) Lvan een dicht gewikkelde en lange solenoïde • met N draadwindingen en • lengte  en • een dwarsdoorsnede gelijk aan A • indien de solenoïde gevuld is met lucht (mr=1). [referentiezin van de omsloten flux] Aanpak • Gebruik de wet van Ampère om de inductie te bepalen. • Bereken de omsloten flux. • Bepaal L. FIGUUR 28.15a Hoofdstuk 30 – Inductie, elektromagnetische trillingen en wisselstroomschakelingen

9. 30.2 Zelfinductie • Oef. 30.13 Zelfinductie van een torus (toroïde) Bepaal de zelfinductie(coëfficiënt) van een met lucht gevulde torus met rechthoekige doorsnede (zie fig. 30.26 – vraagstuk 13) • met r1 , r2 binnen- en buitenstraal van de torus • met h hoogte van de torus. Aanpak • Gebruik de wet van Ampère om de inductie te bepalen. • Bereken de omsloten flux. • Bepaal L. FIGUUR 30.26 Hoofdstuk 30 – Inductie, elektromagnetische trillingen en wisselstroomschakelingen

10. 30.2 Zelfinductie • Voorbeeld 30.5 Zelfinductie van een coaxkabel Bepaal de zelfinductie per lengte-eenheid van een coaxkabel • met r1 buitenstraal binnengeleider • met r2 binnenstraal buitengeleider • indien de coaxkabel gevuld is met lucht (mr=1). Aanpak • Gebruik de wet van Ampère om de inductie te bepalen. • Bereken de omsloten flux. • Bepaal L. FIGUUR 30.5 Hoofdstuk 30 – Inductie, elektromagnetische trillingen en wisselstroomschakelingen

11. 30.2 Zelfinductie • Voorbeeld 30.5 Zelfinductie van een coaxkabel FIGUUR 30.5 Hoofdstuk 30 – Inductie, elektromagnetische trillingen en wisselstroomschakelingen

12. 30.3 Energieopslag in een magnetisch veld Wanneer doorheen een spoel met zelfinductiecoëfficiënt L een stroom I gaat is in deze spoel energie opgeslagen. Men vindt: (30.6) Toegepast op een lange solenoïde: (30.7) Hoofdstuk 30 – Inductie, elektromagnetische trillingen en wisselstroomschakelingen