Индуктивность - важная характеристика электрических цепей. Для ее измерения используется специальная единица - генри.
Что измеряется в генри
В генри измеряется индуктивность - свойство электрической цепи противодействовать изменениям силы тока. Это связано с тем, что при изменении тока в проводнике возникает электродвижущая сила самоиндукции, направленная навстречу изменениям тока.
Также в генри измеряется взаимная индуктивность - характеристика двух связанных магнитным полем катушек. Она показывает, какой поток сцепления создается в одной катушке при протекании тока в другой.
Определение
Один генри - это индуктивность замкнутого контура, в котором при линейном изменении силы тока со скоростью 1 А/с возникает электродвижущая сила самоиндукции, равная 1 В.
Иными словами, 1 Гн - это индуктивность, при которой 1 А/с вызывает 1 В ЭДС самоиндукции.
Также генри можно определить как индуктивность контура, создающего магнитный поток в 1 Вб при силе тока 1 А.
Выражение через другие единицы СИ
Генри является производной единицей СИ. Через другие единицы СИ генри записывается следующим образом:
- 1 Гн = 1 В × 1 с / 1 А;
- 1 Гн = 1 Вб / 1 А;
- 1 Гн = 1 кг × 1 м2 / 1 с2 × 1 А2.
Из этого видно, что генри связан с такими важными характеристиками как напряжение, магнитный поток, сила тока.
История
Генри как единица измерения индуктивности была введена в 1960 году при утверждении Международной системы единиц (СИ). Она названа в честь американского ученого Джозефа Генри, который в 1830-х годах проводил классические эксперименты по исследованию явления электромагнитной индукции.
Обозначение
В соответствии с правилами обозначения единиц СИ, названных в честь ученых, генри обозначается заглавной буквой "Гн". Это отличает ее от некоторых других производных единиц СИ, которые пишутся со строчной буквы.
Использование
Генри широко используется для измерения индуктивности в радиотехнике, электротехнике, электронике. Часто применяются дольные и кратные единицы:
- мкГн (миллигенри) - 10-3 Гн;
- нГн (наногенри) - 10-9 Гн;
- мГн (мегагенри) - 106 Гн.
Например, индуктивность катушки может составлять 22 мкГн, индуктивность выводов микросхемы - 5 нГн, а индуктивность силового трансформатора - 300 мГн.
Что измеряется в генри
Как говорилось выше, в генри измеряются:
- Индуктивность отдельного проводника или катушки.
- Взаимная индуктивность двух и более электрически связанных контуров.
Это ключевые характеристики, определяющие поведение проводников и катушек в электрических цепях, особенно переменного тока. Индуктивность влияет на импеданс цепи, распределение напряжений и токов, процессы переходных и установившихся процессов.
Интересные факты
В системе СГС электрические и магнитные величины выражаются одинаковыми единицами. Поэтому там индуктивность выражается в сантиметрах (см). Иногда для нее используют специальное название - абгенри.
В то же время в системе СГСЭ индуктивность считается безразмерной величиной и выражается в статгенри. Такие "безразмерные генри" были характерны для ранних работ Максвелла.
Применение
Генри как единица измерения индуктивности находит весьма широкое применение во многих областях науки и техники:
- Электротехника.
- Радиотехника.
- Электроника.
- Электрические измерения.
- Электроэнергетика.
- Автоматика и телемеханика.
При этом генри используется как в инженерных расчетах параметров электрических цепей, так и при практических измерениях индуктивности различных устройств и компонентов.
Что измеряется в генри
Индуктивность может иметь самые разные проводники, катушки и другие устройства. Например, индуктивностью обладают:
- Обмотки трансформаторов и электрических машин.
- Дроссели и катушки индуктивности.
- Выводы радиоэлементов.
- Провода в электропроводках.
Для всех этих объектов важно знать величину индуктивности, чтобы правильно рассчитать их поведение в электрических цепях. И здесь незаменимой оказывается единица измерения - генри.
Измерение индуктивности
Для измерения индуктивности в генри используются специальные приборы - индуктивностемеры. Они могут работать на разных принципах.
Например, в мостовых индуктивностемерах неизвестная индуктивность включается в плечо измерительного моста. По величине разбаланса моста определяют значение индуктивности.
В резонансных индуктивностемерах индуктивность подключают к конденсатору для создания контура. По резонансной частоте контура рассчитывают индуктивность.
Погрешности измерения
Любые измерения индуктивности в генри имеют определенные погрешности. На точность влияют такие факторы как:
- Класс точности прибора.
- Влияние сопротивлений соединительных проводов.
- Частотная зависимость индуктивности.
- Влияние близких токопроводящих объектов.
Добиться минимальной погрешности можно использованием калиброванного высокоточного оборудования в экранированном помещении.
Маркировка индуктивных компонентов
На корпусах или в документации индуктивных компонентов (дросселей, катушек, трансформаторов) обязательно указывают их индуктивность. Значения индуктивности проставляют в генри с указанием кратного или дольного коэффициента.
Например, на катушке может быть надпись "68 мкГн ±5%", а в паспорте силового трансформатора указана индуктивность рассеяния 3200 мкГн.
Пример расчета
Рассмотрим в качестве примера расчет индуктивности катушки с ферромагнитным сердечником. Исходные данные:
- Число витков катушки N = 250.
- Длина средней силовой линии магнитного поля l = 0,1 м.
- Площадь поперечного сечения сердечника S = 0,0004 м2.
- Магнитная проницаемость сердечника μ = 2500.
Воспользуемся формулой для расчета индуктивности катушки на ферромагнитном сердечнике:
L = μ·N2·S/l
Подставляя числовые значения, получаем:
L = 2500·2502·0,0004/0,1 = 156250 мкГн = 156,25 мГн.
Итого индуктивность расчетной катушки составляет 156,25 мГн.
Генри в системе СГС
В системе единиц СГС для индуктивности используется единица "сантиметр". Это связано с тем, что в СГС электрические и магнитные величины выражаются одинаковыми единицами.
Пересчет индуктивности из генри в сантиметры СГС происходит по формуле: 1 Гн = 109 см.
