Frage:
Wie wäre ein "perfekter" Induktor?
skyler
2013-06-13 07:01:12 UTC
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Ich sehe manchmal, dass "ein perfekter Induktor mit Supraleitern wäre" und so weiter. Welche Eigenschaften von "Perfekten Induktoren" unterscheiden sie von normalen und welchen Vorteil würden sie gegenüber elektronischen Schaltungen schaffen?

Dies ist eine ziemlich subjektive Frage, daher kann sie einige Aufmerksamkeit auf sich ziehen (zumindest der Teil „Vorteil“).
Sie müssen einen Kontext hinzufügen, da diese Aussage allein keinen Sinn ergibt. Ich bin mir ziemlich sicher, dass der Begriff, den Sie suchen, ein idealer Induktor ist.
Wenn Sie einen supraleitenden Induktor sehen möchten, besuchen Sie eine MRT- oder Teilchenbeschleunigeranlage. Sie nennen sie "supraleitende Elektromagnete", aber sie sind Induktoren.
Ein theoretisch perfekter Induktor kann eine unendliche Induktivität und einen Widerstand von Null haben. Sie können dies einfach approximieren, indem Sie zwei Drahtstücke haben, die nicht verbunden sind. Eine unendliche Induktivität würde eine unendliche Zeitspanne dauern, bevor sie eine messbare Strommenge durchlässt. Da wir nicht unendlich viel Zeit haben, hat eine unterbrochene Verbindung ein ziemlich gleichwertiges Verhalten für die Zeitskalen, auf denen wir Messungen durchführen können.
@ConnorWolf: Sie machen einen interessanten Punkt. Die Menge an Speicher, die in einem Induktor gespeichert ist, der eine bestimmte Strommenge durchlässt, ist proportional zur Induktivität, aber die Energiemenge, die einem anfänglich leeren Induktor durch Anlegen einer bestimmten Spannung für eine bestimmte Zeit hinzugefügt werden kann, ist umgekehrt proportional zu die Induktivität.
Fünf antworten:
#1
+10
Anindo Ghosh
2013-06-13 07:09:34 UTC
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Der perfekte Induktor hat eine Reaktanz ohne Widerstand. Mit anderen Worten wäre die reale Komponente seiner Impedanz Null. Der Leistungsverlust als Wärme innerhalb des Induktors ist somit ebenfalls Null.

Der perfekte Induktor weist keine Impedanz für einen konstanten Strom (d. H. Gleichstrom) auf, widersetzt sich jedoch jeder geringsten Stromänderung. Jedes nicht supraleitende Material kann diese Bedingung nicht erfüllen, da es einen gewissen Widerstand aufweisen muss.

Daher müsste ein perfekter Induktor aus supraleitendem Material hergestellt werden.

Vorteile bei Das triviale Niveau wäre natürlich die Beseitigung jeglicher Energieverschwendung durch Widerstandserwärmung in einem Induktor. Darüber hinaus betritt man den Bereich der Spekulation: Es kann viele Vorteile geben, aber auch Designherausforderungen.

Ein Vorteil, der über die Eliminierung von Energieverschwendung hinausgeht, ist das Erreichen eines hohen Q für abgestimmte LC-Schaltungen.
@Kaz Agreed: Das fällt für mich in den * Bereich der Spekulation *: Wofür der Induktor verwendet wird, würde solche Vorteile bestimmen ... Schließlich ist eine absichtliche Verstimmung für ein niedrigeres Q und ein breiteres Durchlassband für einige Designs eine echte Voraussetzung :-)
Es hätte auch die Fähigkeit, eine unendliche Menge an (Magnetfeld-) Energie zu speichern, ein unendlich starkes Magnetfeld zu erzeugen und höchstwahrscheinlich das Universum zu zerstören. Glücklicherweise existiert der perfekte Induktor wie die perfekte Antwort nicht.
@JImDearden Eigentlich nein: Der * perfekte Induktor * an und für sich spezifiziert keinen bestimmten Kern. Luftkerne, Ferritkerne und andere haben jeweils ihre eigenen Sättigungspunkte und sind daher die begrenzenden Elemente.
@AnindoGhosh Unabhängig vom Aufbau eines Induktors liegt die von ihm gespeicherte Energie in Form eines Magnetfelds vor, es sei denn, Sie wissen, wo sie sonst gespeichert ist. Da es sich um einen rein hypothetischen „perfekten“ Induktor handelt, gibt es (abgesehen von der Verfügbarkeit) keine Begrenzung, wie viel Energie gespeichert werden kann. Das Kernmaterial, falls vorhanden, wäre ebenfalls "perfekt" und nicht gesättigt. Sie können die Einschränkungen des "echten Lebens" nicht verwenden, um den von mir vorgeschlagenen Punkt zu negieren.
@JImDearden Wie gesagt, es wurde keine Spezifikation eines Kerns erwähnt. Eine supraleitende Induktorspule ist perfekt realisierbar, aber ein "unendlicher Kern", da bin ich mir nicht so sicher. Ich sehe nicht, wie der fragliche Induktor "* rein hypothetisch *" ist.
@JImDearden: Ich sehe nicht ein, wie ein Induktor, der eine unendliche Menge an Energie speichern könnte, das Universum bedrohen könnte, wenn keine unendliche Energiequelle vorhanden wäre, mit der es gespeist werden könnte. Es ist kaum jenseits der Vorstellungskraft, dass Supraleiter Induktoren erzeugen könnten, die innerhalb bestimmter Betriebsgrenzen für viele bedeutende Figuren "perfekt" waren, und es ist auch nicht jenseits der Vorstellungskraft, dass solche Dinge praktische Verwendungen haben könnten. Ihre Fähigkeiten würden jedoch nicht den Zusammenbruch des Universums beinhalten.
#2
+6
Andy aka
2013-06-13 12:30:13 UTC
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Idealer oder perfekter Induktor wäre / sind in meinem Buch: -

  • Null-Gleichstromwiderstand (es sei denn, es ist ein Induktor mit definierten Spitzencharakteristiken in einem abgestimmten Schaltkreis erforderlich oder es wird ein Magnet gewickelt, der natürlich passt mit einem Gleichstromwiderstand)
  • Nullkernverlust (Wirbelstromverlust), sofern kein EMI-Entstörer erforderlich ist
  • Nullhystereseverlust
  • Linear, dh ohne Sättigung (außer Sie) benötigen einen sättigbaren Reaktor oder möchten eine Verzerrung der 3. Harmonischen erzeugen)
  • Keine Kapazität und daher keine Eigenresonanzfrequenz
  • Keine Änderung von L bei Temperaturänderungen
  • Nein Curie-Punkt (gilt meiner Meinung nach für Nicht-Luft-Kerne), es sei denn, Sie benötigen einen.
  • Null-Disaccomodation-Faktor (keine Änderung der Permeabilität bei mechanischem Schock)
  • Keine Flussmittelleckage, es sei denn Bau eines Transformators.

Hoffentlich können Sie feststellen, dass einige "ideale" oder perfekte Anforderungen nicht für andere Anwendungen geeignet sind.

#3
+4
Adam Lawrence
2013-06-13 07:10:44 UTC
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Ein perfekter Induktor hätte auf den ersten Blick Folgendes:

  • Null-Serienwiderstand
  • unendliche Permeabilität
  • unendliche Sättigungsflussdichte
  • Null-Kernverlust
  • infinitessimales Volumen

Ich möchte jedoch nicht versuchen, eines in einem Regler zu wechseln. Die Spannung, die induziert wird, wenn das Magnetfeld zusammenbricht, wäre ein sehenswerter Anblick :)

Was würden Sie wirklich erwarten? Ein supraleitender Induktor hat keine unendliche Induktivität; Es hat nur einen Serienwiderstand von Null. Die induzierte Spannung wird weiterhin durch die Impedanz definiert, die Sie dem Induktor zuführen, da sie wie bei normalen Induktoren sofortige Stromänderungen verhindert.
@PhilFrost: Ich denke, der größte beobachtbare Unterschied wäre, dass die Effizienz der Energiezufuhr zu einem herkömmlichen Induktor mit der bereits hinzugefügten Energiemenge abnimmt. Die Gesamtenergie, die mit einer bestimmten Ansteuerspannung gespeichert werden kann, ist somit endlich. Ein supraleitender Induktor kann möglicherweise viel mehr Energie aufnehmen, als praktisch in einem herkömmlich resistiven Induktor mit demselben Wert gespeichert werden kann.
#4
+4
Alfred Centauri
2013-06-13 07:14:17 UTC
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Ein "perfekter Induktor" (oder "idealer Induktor") wäre ein Gerät mit zwei Anschlüssen mit der folgenden Spannungs-Strom-Beziehung:

\ $ v_L = L \ dfrac {di_L} {dt} \ $

Beachten Sie, dass dies impliziert, dass die Spannung am Gerät Null ist, wenn ein konstanter (konstanter) Strom vorhanden ist. Dies wäre daher notwendigerweise der Fall, wenn ein solches Gerät dies tun würde Null Widerstand haben, dh es würde keine Energie abführen, sondern nur speichern oder liefern.

Es ist wirklich das Fehlen von Eigenschaften wie zum Beispiel Widerstand, Kapazität und dem damit verbundenen Selbst -Resonanzfrequenz usw., die einen perfekten Induktor von einem "normalen" Induktor unterscheidet.

Ein perfekter Induktor wäre insofern einfach, als er die Eigenschaft der Induktivitätsperiode besitzt. Dies wäre sicherlich ein Vorteil in einer Schaltung, da Sie die nicht idealen Eigenschaften eines realen, nicht perfekten Induktors nicht berücksichtigen müssten.

Mit anderen Worten, ein "perfekter" Induktor ist eine Fantasie. Es existiert nur in der abstrakten Welt der idealen Schaltungstheorie.

#5
  0
rick
2016-10-26 06:31:10 UTC
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Ein perfekter Induktor, dessen 2 Leitungen durch Null Ohm verbunden sind, würde einen Stromfluss für immer durch sich selbst aufrechterhalten, nicht wahr?Vorausgesetzt, wir könnten mit dem Strom beginnen.Unabhängig vom Wert der Induktivität. Jede Form der Messung würde jedoch Energie rauben und dazu führen, dass der Strom reduziert wird.

Es würde wie ein Schwungrad wirken, das sich im freien Raum dreht. Interessantes, unerreichbares Zeug.



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