すべてのインダクターは、1ボルトのDCが印加されると、1秒後に1ウェーバーを生成しますか?


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磁束(ウェーバー)の定義は次のとおりです:-

超伝導ワイヤのループを取り、1秒間にこのワイヤに1Vを印加すると、このループ内の磁束は1Wbだけ変化します。これは、ループのサイズや形状に関係なく、ループ内の問題に関係なく当てはまることに注意してください!実際には、抵抗が結果電流で無視できるほどの電圧降下を引き起こすほど十分に低い限り、ワイヤが超伝導性でない場合でも十分に当てはまります。

上記の定義は正しいと思いますが、この信念をリセットする用意ができています。余談ですが、これはファラデーの法則の基本形、つまり電圧=磁束の変化率です。

したがって、大きなコイル(または小さなコイル)はどちらも、1ボルトのDCが印加されると1秒後に同じ磁束を生成します。しかし、コイルが2回密着して巻かれている場合はどうでしょうか?

密に巻かれたターンでは、コイルのインダクタンスはターン数の2乗に比例するため、2ターンはインダクタンスの4倍を生成し、それに応じて電流の上昇率(電圧が印加されている場合)は4減少します。

これは、他のよく知られた式、V=Lddt

インダクタンスの定義がアンペアあたりのフラックスであることを考えると、フラックス=インダクタンスx電流となるようにこれを再配置できます。コイル(1秒後)は、シングルターンコイルによって生成される磁束とまったく同じです。

これらのターンが緊密に結合されていれば、これを必要な数の#turnsに拡張できるため、基本的には(タイトルに従って)言うことができます。

All inductors produce 1 weber after one second when 1 volt DC is applied

ファラデーの法則では、V=NdΦdt

そして、ここで矛盾が生じ始めています。

ファラデーの法則は誘導に関するものです。つまり、ターンを通る磁束結合の変化率は、1ターンの場合よりも倍高い端子電圧を生成します。これは逆の方法でも機能します。1ボルトが1秒間印加されると、2ターンコイルによって生成される総磁束は、1ターンコイルによって生成される磁束の半分になります。NNN

私は自分の考えのどこで間違っているのでしょうか?


@BrianDrummondこれが問題のポイントです-インダクタンスが4倍になった場合(電流が4倍になった場合)、インダクタンスの定義(=アンプあたりの総磁束)で、磁束は同じでなければなりません。
アンディ別名

引用されたテキストを読むと、「ループ」は1ターンを意味するため、言い換えると「すべてのシングルターンインダクタが生成する...」と読みます。著者はマルチターンインダクタに対して適切な修正を行います。@ user96037の答えとあなたの観察に同意する...私の以前のコメントは、間違っていることがどれほど簡単かを示すことを台無しにした...それで、良い質問
ブライアン・ドラモンド

@BrianDrummondはここでだまされないでください。私は矛盾を観察し、ファラデーの法則に沿った著者の「修正」も観察しましたが、それでも矛盾が見られます。磁束の変化率N xを使用すると、磁束は2ターンコイルの半分になりますが、インダクタンスの定義(L =アンペアあたりの磁束)を使用すると、磁束は同じままでなければなりません。
アンディ別名

そのページには間違いなく混乱があります。つまり、「コイルの基本的な特性はインダクタンスです。ヘンリーで測定され、Hと表記され、その定義は次のとおりです。(3)H = V * s / A」インダクタンスはL(単位はHですが)と表記され、Hとラベルされた量は磁場です。
ブライアンドラモンド

それは素晴らしいサイトではないかもしれませんが、シングルターンコイルに対して生成される磁束の基本的な定義は、私が知る限り、正しいです。これは私が見ている問題/矛盾ではありません。
アンディ別名

回答:


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私の突き刺し(改訂)。元のブロックの引用:

超伝導ワイヤのループを取り、1秒間にこのワイヤに1Vを印加すると、このループ内の磁束は1Wbだけ変化します。

これはサイズ、形状に依存しないという資格を持ちます。材料...しかし、ターン数についての資格なし。これはにつながります:

Wb = V * s ... eq1

これは、順番に流れる電流(またはターン)と未解決の葉かどうかをNターンコイル従うについては何も言いません
Wbを= V * S ... eq1a
または
Wbに= V * S * N ... eq1b
あるいは
Wbに= V *をs / N ... eq1c

Weberの定義に注意してください

ウェーバーとは、1ターンの回路をつなぐ磁束であり、1秒間に一定の速度でゼロに減少した場合に1ボルトの起電力を生成します。

(Wikiからはいですが、それは主要な参照にリンクしています)それは、1 ターンで明示的に1 V 関連するフラックスです。リンクされたページに存在しないフレージングの重大な違い...

同じフィールドの2番目のターンは、独立した電圧源になります。1ウェーバーは1ターンあたりの 1V-Sに関連するフラックスであるため、これはeq1cに沿った定義をもたらします

したがって、元の引用の私の(改訂された!)理解は

超伝導ワイヤのループを取り、1秒間にこのワイヤに1 ターンあたり 1Vを印加すると、このループ内の磁束は1Wbだけ変化します。

これは、質問で表されたアンディのファラデーの法則の理解をサポートします-磁束の変化率を一定に保つには、1ターンあたりの電圧一定に保つ必要があります。あるいは、1ターンあたりの電圧を半分にすると、磁束の変化率は実際に半分になります。

また、リンクされたWebページのEq1の変更にもつながります。その後、論理的に彼の最終方程式につながります

H = Wb *ターン/ A
または
Wb = H * A /ターン

これは元々、アンペアターンに比例してフラックスを見るため、アンペア/ターンが見慣れないように見えたため、最初は私を疑いました。:その理由は、インダクタンスが既にターン二乗用語含まれていることである
L =アル* N(Alは「特定のインダクタンス」と呼ばれ、特定の形状や材料について一定である)^ 2
H =アル*ターン^ 2

インダクタンスを置き換えると、使い慣れたアンペアターン
Wb = Al * A *ターンに戻ります。
これは、インダクタ設計のいくつかの目的にとってより便利な形式です。


ΦΦ

L=ΦN/AΦ=LA/NΦ

L / NはすでにN ^ 2項を組み込んでいるので、Ampere-Turnsを探すことに固執しているにも関わらず、LA / Nは正しい。したがって、フラックス= A(l)* A * Nここで、A(l)は特定のインダクタンスです。...改訂
ブライアン・ドラモンド

頑張れ!!!ハザ!
アンディ別名

1
正当な問題を解決する非常に経験のある2人を観察します。お疲れ様でした。@Andyakaも。質問と回答は賛成票を得る
Marla

2

ポイントはブライアンに行きますが、このような長い蛇行の後、私の考えに言及する必要があります。私の根本的な誤解は、次の式がターンに関係なくインダクタに適用されると信じていたことです。

Inductance is total flux per amp

多くのウェブサイトは上記について述べていますが(明確な説明はほとんどありません)、本当の真実は:

Inductance per turn is total flux per amp

これは私の考えを修正しました。

2つの密に巻かれたターンが使用される場合、インダクタンスは4倍に増加し、固定DC電圧の場合、電流の増加率はシングルターンシナリオと比較して4分の1になります。

2L

2L=Φ/4Φ=2L4

V=NdΦdt

巻数が2倍で、1ボルトの固定電圧が印加されると、1秒間の磁束の増加は、単巻インダクタの半分になります。


それを見る別の方法(ブライアンの答えともっと一致する)は、アンペアターン(磁気原動力)について考えることです。ここでのアイデアは、アンペアターンをシングルコイルシナリオに相当するものに変換することです。

  1. 同等の1ターンのインダクタンスはL(4Lではなく)に戻ります
  2. 電流はI / 4(2ターン)でしたが、アンペアターンによりI / 2になります

L=Φ/2Φ=L2


1

1ターンインダクタと比較して、2ターンインダクタは4倍のインダクタンスを持ちます。

したがって、2ターンインダクタの電流は、1秒後に1ターンインダクタの電流の1/4になります。

磁束は巻き数と電流に比例します。したがって、1/4の電流と2倍の巻数の磁束は、1巻のインダクタの半分になります。

複数のソースによって生成された磁場は、直線的に加算されます。ループの1つのループによって生成されるフラックスが1つのウェバーである場合。次に、同じ電流を持つ2つのループによって生成される磁束は、2つのウェバーでなければなりません。

磁束はインダクタンスに比例しません。電場と磁場は線形的に加算されるため、磁束は電流と巻数に比例する必要があります。

単位については...
Henries = Wb / Aは、Wb / A / Turnと次元的に等価です(Turnsは量的に単位がないため)。


@ブライアンドラモンド 修正しました。
user4574

しかし、インダクタンスの定義はこれと矛盾しています。インダクタンスはアンペアあたりの磁束であり、インダクタンスが4倍になった場合(電流が1/4だけ増加した場合)、磁束は同じままです。これが私の質問です。@brianと同じポイント
アンディ別名

@Andy別名Fluxは回転数に比例します。単純な例として、トロイドまたはソレノイドの磁束を調べてください。
user4574

「インダクタンスはアンペアあたりの磁束」...アンペアターンあたりですか?
ブライアンドラモンド

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@ブライアン私は、ターンあたりのインダクタンスがアンプあたりの磁束等しいという事実を示す十分なオンライン証拠があると思います。
アンディ別名
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