Indukált feszültség

Az indukált feszültség egy elektromos vezetőbentekercsben – az elektromágneses indukció hatására létrejövő feszültség. Ez a feszültség, mint neve is mutatja – előállítása szempontjából – nem azonos a galvánelemek, akkumulátorok által szolgáltatott – vegyi energiának villamos energiává történő átalakítása során nyert – feszültséggel.

Fontos megjegyezni, hogy elektrotechnikai szempontból csak és kizárólag indukált feszültségről beszélünk, és nem indukált áramról! A feszültség indukálódik, és ez hajt át egy zárt áramkörben (zárt vezetőben) áramot.

Azt a jelenséget, amely során a mágneses mező változása elektromos mezőt hoz létre, elektromágneses indukciónak nevezzük. Az így létrehozott elektromos mezőt jellemző feszültség az indukált feszültség, az így létrejövő áram az indukált áram.

A feszültség jele: U, mértékegysége: V (volt).

FajtáiSzerkesztés

Az indukció kialakulása alapján két csoportba osztható:

Mozgási indukció (generátor elv)Szerkesztés

  • Ha egy mágneses térben vezetőt mozgatunk a mozgás időtartama alatt a vezetőben elektromos feszültség indukálódik.
  • Ezt a jelenséget elektromágneses indukciónak nevezzük.
  • Tehát az elektromágneses indukció akkor keletkezik, ha a vezető metszi az indukciós vonalakat.
  • Ha nincs erővonal metszés, nincs feszültség.
  • Az indukált feszültség iránya függ a mozgás irányától és az erővonalak irányától.
  • Magyarázata: ha a vezetőt mozgatjuk, a benne lévő szabad elektronok is mozognak, a mozgó töltések mágneses teret hoznak létre a vezető körül.
  • A külső mágneses tér erőhatást gyakorol a szabad elektronokra így azok elmozdulnak a mozgásirányra merőlegesen.
  • Ennek következtében a negatív elektronok a vezető egyik végén gyűlnek össze, a pozitív atomok a kristályrácsban maradnak, így a töltések szétválasztódnak és a vezetők vége között feszültség keletkezik.
  • Ha a vezetőt ellentétes irányba mozgatjuk, a feszültség iránya megváltozik. Ha ezt folyamatosan tesszük, akkor a vezetőben váltakozó feszültség indukálódik.
  • Az indukált feszültség nagysága függ:
    • A mozgatás sebességétől,
    • Az áramváltozás sebességétől,
    • A vezető hosszától.
  • Az indukált feszültség iránya függ:
    • A mozgatás irányától,
    • Az áramváltozás irányától.
  • A létrejövő feszültség nagysága:  
(B – a mágneses térerősség; l – a vezeték hossza; v – a mozgás sebessége; α - a mozgás és a B térerősség által bezárt szög)

Nyugalmi indukció (transzformátor elv)Szerkesztés

A primer áram be- illetve kikapcsolásakor fluxusváltozás történik, így a szekunder oldalon feszültség indukálódik. Az indukált feszültség iránya a fluxusváltozás irányától függ. A mágneses fluxusnak állandóan változnia kell, ezt váltakozó árammal vagy lüktető egyenárammal érhetjük el. Az indukált feszültség annál nagyobb:

  • Minél nagyobb a fluxusváltozás:  
  • Minél rövidebb ideg tart a fluxusváltozás:  
  • Minél nagyobb a tekercs menetszáma:  

A létrejövő feszültség nagysága:  

ÖnindukcióSzerkesztés

Ha nagy menetszámú zárt vasmagos tekercset feszültséggenerátorra kapcsolunk és jelzőlámpaként glimmlámpát használunk, azt tapasztaljuk, hogy bekapcsoláskor a jelzőlámpa nem villan fel, kikapcsoláskor viszont igen.

Magyarázat a jelenségre: bekapcsoláskor nő az áram a tekercsben, növekszik a fluxus is. A fluxus változása olyan feszültséget indukál a tekercsben, mely ellenkező irányú a feszültség forrással vagyis a tápláló feszültséggel. Az indukált feszültség a Lenz-törvény értelmében akadályozza a fluxus növekedését. Kikapcsoláskor nagy indukált feszültség keletkezik, ezért villan fel a jelzőlámpa, melynek indítási feszültsége 80-100 V felett van. Az áram megszakításakor keletkező indukált feszültség megegyező irányú a tápláló feszültségével, ami az áram és a fluxus csökkenését akadályozza.

Az áramváltozásból eredő fluxusváltozás és az ebből eredő feszültségindukció ugyanabban a tekercsben ment végbe. Ezért ezt a jelenséget önindukciónak nevezzük.

Az önindukció lehet:

  • Káros: Nagy menetszámú tekercsek megszakításakor ez ellen úgy védekezünk, hogy a megszakítás pillanatában rövidre zárjuk, vagy a tápfeszültséget túlfeszültség-levezetővel látjuk el.
  • Hasznos: Kisfeszültségű fényforrások gyújtásakor, gépjárművek gyújtóberendezéseiben.

Az önindukciós feszültség nagysága:  

L, a tekercs önindukciós tényezője, függ a tekercs geometriai adataitól és a vasmag anyagától.

1 "H" az induktivitása annak a tekercsnek, melyen 1V feszültség indukálódik, ha a rajta átfolyó áram erőssége 1s alatt 1A-el változik.

Kölcsönös indukcióSzerkesztés