Bobine

1. Bobine Serban Dana-Maria Grupa: 113B

2. Introducere • Prezentarea bobinei • Descrierea relatiei tensiune-curent a bobinei • Prezentarea inductantei in serie si in paralel a bobinelor

3. Definitia bobinei • Bobinele sunt componente special concepute pentru a profita de fenomenul electromagnetismuluisub forma unei înfăşurări de material conductor. • Această formă suportă un câmp magnetic mai intens decât cel produs de un simplu fir. • Unele înfăşurări ale bobinelor sunt realizate în jurul unui anumit tip de material, denumit miez. Miezul unei bobine poate fi drept, sau poate forma un drum închis (pătrat, rectangular, circular) pentru menţinerea completă a fluxului magnetic.

4. Simbolul bobinei Simbolul unei bobine, precum şi cel al condensatorului, este simplu, reprezentând înfăşurarea conductorului. Deşi o înfăşurare generală este simbolul oricărei bobine, cele cu miez sunt câteodată deosebite de celelalte prin adăugarea a două linii paralele cu axa sa. Un simbol mai nou pentru bobină nu mai reprezintă înfăşurarea propriu-zisă, ci se limitează la reprezentarea câtorva „cocoaşe” în serie.

5. Funcţionarea bobinei în circuit Curentul electric produce un câmp magnetic concentrat în jurul bobinei, iar acest flux magnetic reprezintă o stocare de energie cinetică datorată deplasării electronilor prin înfăşurare. Cu cât valoarea curentului prin bobină este mai mare, cu atât va fi mai puternic câmpul magnetic şi cu atât mai mare va fi energia stocată de bobină.

6. Energia stocată dintr-o bobină depinde de cantitatea de curent ce o străbate. Abilitatea unei bobine de a stoca energie în funcţie de curent se traduce printr-o tendinţă de menţinere constantă a curentului ce o străbate. Cu alte cuvinte, bobinele tind să se opună variaţiei curentului. Atunci când valoarea curentului printr-o bobină creşte sau descreşte, aceasta „rezistă” variaţiei producând o tensiune la bornele sale de polaritate opusă variaţiei.

7. Stocarea şi eliberarea energiei Pentru a stoca energie într-o bobină, curentul prin aceasta trebuie să crească. Acest lucru înseamnă că şi câmpul magnetic trebuie să crească în forţă, iar această variaţie a forţei câmpului produce la rândul ei o cădere tensiune conform principiului (auto)inducţiei electromagnetice. De asemenea, pentru a ceda energia stocată într-o bobină, curentul prin aceasta trebuie să scadă.

8. „Legea de mişcare” a bobinei Asemenea legii de mişcare a lui Newton; Electronii ce se deplasează printr-o bobină tind să rămână în mişcare; electronii ce se află în repaos într-o bobină tind să rămână în repaos.” Teoretic, o bobină scurt-circuitată va menţine o valoare constantă a curentului la bornele sale fără niciun ajutor extern.

9. Bobina ca o sarcină Când curentul printr-o bobină creşte, aceasta va genera o cădere de tensiune în direcţia opusă deplasării electronilor, comportamentul fiind asemenea unei sarcini. În această situaţie, spunem că bobina se încarcă, deoarece energie stocată sub formă de câmp magnetic creşte. Observaţi polaritate tensiuni faţă de direcţia curentului.

10. Bobina ca o sursă de putere Atunci când curentul prin bobină descreşte, căderea de tensiune generată de aceasta este îndreptată spre direcţia de deplasare a electronilor, comportamentul fiind asemenea unei surse de putere. În această situaţie, spunem că bobina se descarcă, deoarece stocul de energie descreşte, fiind eliberată în circuitul extern. Observaţi polaritatea căderii de tensiune faţă de direcţia curentului.

11. Inductanţa (L) Măsura capacităţii unei bobine de stocare a energiei pentru o anumită valoare a curentului poartă numele de inductanţă. Inductanţa măsoară şi intensitatea opoziţiei variaţiei de curent (valoarea tensiunii auto-induse pentru o anumită rată de variaţie a curentului). Simbolul acesteia este „L”, iar unitatea de măsură este Henry, prescurtat „H”.

12. Inductanţa bobinelor serie Din figura, aflam ca la conectarea bobinelor în serie, inductanţa totală este suma inductanţelor individuale ale bobinelor. Acest lucru se datorează faptului că inductanţa este valoarea căderii de tensiune pe o bobină în funcţie de rata de variaţie a curentului prin ea. Dacă bobinele sunt conectate în serie, atunci valoarea totală a căderii de tensiune ca urmare a variaţiei curentului va fi suma căderilor individuale; se crează astfel o tensiune totală mult mai mare decât este posibilă pe fiecare bobină în parte, dacă aceasta ar fi fost conectată singură în circuit.

13. O valoare mai mare a tensiunii pentru aceeaşi valoare a variaţiei curentului înseamnă o inductanţă mai mare. Astfel, inductanţa totală pentru bobinele serie este mai mare decât inductanţele individuale ale bobinelor. Formula pentru calcularea inductanţei serie este asemănătoare celei pentru calculul rezistenţelor în serie:

14. Inductanţa bobinelor paralel La conectarea bobinelor în paralel, inductanţa totală este mai mică decât inductanţele individuale ale bobinelor. Explicaţia este asemănătoare celei pentru conectarea bobinelor în serie. Măsura inductanţei este valoarea căderii de tensiune pe bobină pentru o anumită rată de variaţie a curentului prin aceasta.

15. O cădere de tensiune mai mică pentru aceeaşi rată de variaţie a curentului înseamnă o inductanţă mai mică. Prin urmare, inductanţa totală este mai mică decât valoarea inductanţei ce ar fi fost posibilă pe fiecare bobină luată în parte. Formula de calcul a inductanţei paralele are aceeaşi formă ca şi a rezistenţelor conectate în paralel:

16. Concluzii Caracteristic comportării bobinelor în curent alternativ este faptul că datorită fenomenului de autoinducţie, la aplicarea unei tensiuni la bornele circuitului, curentul nu atinge instantaneu valoarea maximă posibilă, ci prezintă o întârziere, intensitatea curentului electric prin bobină fiind defazată cu π/2 în urma tensiunii. In concluzie,bobina se comporta in curent alternativ,ca si rezistorul,numai ca aceasta introduce defazaje intre tensiune si intensitate cu +π/2,respectiv -π/2.