Вопрос об идеальных трансформаторах и катушках индуктивности

Давайте обсуждать только то, что вы сказали "Я понял"

Не уверен, как вы рассматриваете эти исторические неизмеримые величины, называемые ЭДС, но результат подходит для постоянного тока: в идеальной катушке, которая подключена к постоянному напряжению постоянного тока, есть линейно возрастающий ток.

ЭМП не нужен. Если какой-то механизм, скажем, идеальный источник напряжения заставляет идеальный индуктор иметь напряжение U между его выводами, ток через индуктор имеет скорость изменения U/L, где L = индуктивность. Так работают индукторы, иначе это нечто иное, чем индуктор. Не нужно воображать, что ЭДС существует.

С источником переменного напряжения можно использовать тот же закон. Если напряжение имеет синусоидальную форму, ток, который изменяется со скоростью = U/L, также является синусоидальным, но отстает от напряжения на 90 градусов.

Некоторые из нас, безусловно, хотят сохранить концепцию ЭМП, потому что можно почувствовать, что таким образом он более систематичен. С ЭДС можно иметь логическую причину существования тока и измеряемых напряжений между узлами цепи. Кроме того, с ЭДС можно сформулировать много умных законов, таких как «в любом замкнутом контуре сумма падений напряжения должна быть равна сумме ЭДС».

Но альтернативный способ — отбросить ЭДС и сформулировать, как некоторые идеальные компоненты работают с измеряемыми напряжениями. Практические компоненты вполне можно смоделировать как схемы, состоящие из идеальных компонентов. Я применил это мышление, когда писал, как работают катушки индуктивности.

Для трансформаторов мы можем написать пару уравнений для первичных и вторичных токов и напряжений. Пара уравнений описывает, как это работает, и дает нам основу для определения того, как токи и напряжения во всей цепи должны изменяться во времени. Нет ни федерального, ни других законов, которые заставляли бы нас называть компоненты наведенного напряжения ЭДС и дразнили нас включать термин ЭДС в наши выступления и письма, прежде чем мы сможем написать общий закон для компонента.

Я научился отбрасывать ЭДС, потому что все, что происходит в цепях, в конечном счете является следствием того, что электрические и магнитные поля располагаются внутри деталей и вокруг них. В уравнениях Максвелла нет раздельных "движущего электрического поля" и "капельного электрического поля", есть электрическое поле как зависящее от места и времени векторное поле.

По этому поводу есть много запутанных постов. Частично это происходит из-за того, что люди не понимают, о каком компоненте тока они говорят:

• Реактивный ток на 90 градусов не совпадает по фазе с первичным напряжением. Это реально, это измеримо, это имеет важное значение при проектировании трансформатора, но оно не передает мощность.

• Ток в фазе с первичным напряжением, который передает мощность вторичному через обычное отношение np:ns.

Оба есть, оба реальны, оба составляют общий ток. Но поскольку они независимы, полезно говорить о них отдельно или даже игнорировать их.

Рассмотрим идеальный индуктор с источником синусоидального напряжения,$\small v_S=V\:cos\: \omega t$. ЭДС индукции должна точно соответствовать этому, поэтому имеем:

решение дифференциального уравнения для$\small i$дает:

Это ток намагничивания, который также присутствует в трансформаторе.

Не то, чтобы напряжение и ток$\small 90^o$не в фазе, поэтому нет передачи мощности.

Я понял, что в чисто индуктивной цепи постоянного тока ЭДС источника точно равна противоЭДС от дросселя во все моменты времени (из-за КВЛ) и ток линейно возрастает со временем.

В установившемся режиме постоянного тока все токи постоянны, поэтому в катушках индуктивности больше нет обратной ЭДС (их напряжения равны нулю). Я не понимаю, почему вы сказали, что ток увеличивается линейно со временем (в переходном состоянии постоянного тока для сетей RL ток увеличивается / уменьшается экспоненциально, а не линейно).

В идеальном трансформаторе, если вторичная обмотка разомкнута, первичная обмотка ведет себя как идеальный индуктор с железным сердечником, поскольку вторичная обмотка не оказывает никакого влияния. Следовательно, ток в первичной обмотке должен отставать от напряжения на 90 градусов.

Нет, если вторичная обмотка открыта, первичная обмотка не будет вести себя как идеальная катушка индуктивности. Почему? Поскольку трансформатор идеальный, весь поток с одной катушки переходит на другую. Если вторичка открыта, ток через нее не течет. Это также требует, чтобы не было первичного тока. Вы можете увидеть это аналитически с помощью уравнения$N_1 i_1(t) = N_2 i_2(t)$; если$i_2(t) = 0$затем$i_1(t) = 0$. Идеальный трансформатор — это не просто пара магнитно связанных катушек индуктивности, а пара с единичным коэффициентом связи.

Если вы собираетесь читать Quora, чтобы учиться, будьте очень осторожны; Я предлагаю скорее читать учебники, которые безопаснее. Для наиболее подробного объяснения, возможно, лучше всего подходят книги по физике об электромагнетизме (особенно главы о магнитных полях и электромагнитной индукции). Чтобы дополнить, прочтите учебники по электрическим схемам.