Dlaczego napięcie zawsze przewodzi prąd o 90 stopni w cewce?

Dowiedziałem się, że w cewce napięcie prowadzi prąd o 90 stopni. Jednak nie do końca rozumiem, dlaczego jest to 90 stopni.

Wszędzie szukałem dodatkowych informacji, dlaczego tak jest. Jednak wszystkie źródła, które znalazłem, po prostu określają regułę.

To tak naprawdę, że prąd jest całką czasową napięcia lub napięcie jest pochodną prądu. Jeśli prąd jest sinus, wówczas napięcie jest cosinus, ponieważ jest to pochodna sinusa.

Sposób, w jaki działają pochodne i całki sinusoid, każdy to ¼ cyklu lub 90 °, przesunięcie fazowe od następnego.

Najważniejsze jest to Podstawowe równanie dla cewki indukcyjnej i że równanie ma zastosowanie w każdej sytuacji elektrycznej: -

Więc jeśli prąd jest falą sinusoidalną, różnica sinusoidalna jest cosinus:

Stąd napięcie prowadzi prąd o 90 stopni. Pamiętaj jednak, że dotyczy to tylko analizy sygnału prądu przemiennego. Na przykład, jeśli przykładasz napięcie krokowe do cewki indukcyjnej, prąd rośnie liniowo z czasem, ponieważ:

Podstawowe równanie opisuje zarówno zdarzenia przemienne, jak i przejściowe.

Również idealny induktor z jwL ma pozytywną urojoną część bez dalszej realnej oporności. Kąt obróci się o 90 °.

Przesunięcie fazowe o 90 stopni (dla fal sinusoidalnych) obowiązuje tylko dla idealnej cewki bezstratnej. W praktyce zawsze występuje opór: rezystancja szeregowa drutu i efektu naskórka oraz rezystancja równoległa z powodu strat rdzenia i prądów wirowych w drucie i innych pobliskich przewodnikach. Przesunięcie fazowe będzie mniejsze niż 90 stopni. W skrajnym przypadku straty rdzeniowe specjalnych perełek ferrytowych są tak wysokie, że zachowują się jak rezystory dla wysokich częstotliwości.

Istnieje również pojemność równoległa, więc jeśli zwiększysz częstotliwość, wówczas kombinacja przechodzi przez rezonans równoległy (= wysoka impedancja) i staje się pojemnościowa z przesunięciem fazowym w kierunku -90 stopni. Aha, i wtedy następuje sprzężenie magnetyczne z innymi pobliskimi induktorami ...

Nigdy nie zakładaj, że cewka jest tylko cewką.

Prąd i napięcie zaczynają się od tego samego zjawiska fizycznego, elektromagnetyzmu, ale są to zupełnie inne efekty.

W indukcyjności, będąc cewką, pole magnetyczne jest wytwarzane przez cyrkulację prądu przez nią. Prąd ten zostaje utrzymany, jeśli napięcie do cewki zostanie nagle zatrzymane.

Powoduje to, że prąd w indukcyjności jest stały przed nagłymi zmianami napięcia.

To jest powód, dla którego odpowiedź Olin Lathrop ma sens: dzięki całce funkcji zawierającej skok skończony uzyskuje się funkcję ciągłą, która dodaje składniki, które pozwalają wchłonąć skończone skoki.

Efekt fizyczny po tym zachowaniu można dokładnie sprawdzić na stronie : /physics/355140/magnetic-field-due-to-a-coco-of-n-turns-and-a-solenoid

To, co komentujesz o stopniach opóźnienia, jest widoczne tylko w fazorach, ale bez tego powodu twoja wiedza była kiepska.

Dodam: taki sam efekt występuje w kondensatorach, napięciach i prądach, ze względu na twierdzenie o wzajemności http://electrical-engineering-portal.com/resources/knowledge/theorems-and-laws/reciprocity-theorem

Jeśli podłączysz cewkę do napięcia, zacznie płynąć prąd. Z powodu wewnętrznego przeciwnapięcia cewki indukcyjnej (co można zinterpretować jako pewną zależność od zmiany prądu) prąd będzie wzrastał powoli - więc prąd opóźnia się w porównaniu do nagłej zmiany napięcia po podłączeniu do Napięcie. Cewki indukcyjne gromadzą się w postaci rosnącego pola magnetycznego.