Perché la tensione porta sempre la corrente di 90 gradi in un induttore?

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Ho imparato che in un induttore la tensione porta la corrente di 90 gradi. Tuttavia, non capisco fino in fondo perché è di 90 gradi.

Ho cercato dappertutto maggiori informazioni sul perché sia così. Tuttavia, tutte le fonti che ho trovato indicano semplicemente la regola.

ac inductor lead

— Roo
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È davvero che la corrente è l'integrale temporale della tensione, o la tensione è la derivata della corrente. Se la corrente è un seno, allora la tensione è un coseno, poiché quella è la derivata di un seno.

Il modo in cui i derivati e gli integrali dei sinusoidi funzionano, ciascuno è ¼ di ciclo, o 90 °, sfasato dalla fase successiva.

— Olin Lathrop
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@Roo, nota anche: funziona solo per una frequenza sinusoidale pura. Gli induttori sono dispositivi lineari : si analizza il comportamento di un segnale di guida periodico arbitrario decomposendo il segnale in componenti sinusoidali puri e quindi analizzando ciascun componente separatamente. Lo spostamento di 90 ° non si applica all'intero segnale, ma piuttosto a ciascun componente alla frequenza particolare del componente .

— Solomon Slow,

Ho imparato a conoscere corrente / ritardo di tensione / lead quando avevo 12 anni, e ho "avuto" l'idea di seno e coseno, ma ci sarebbe stato un modo per spiegare che a me di 12 anni senza assumere la conoscenza di derivati e integrali, quale ero all'oscuro?

— mickeyf_supports_Monica

@mickeyf Sono ragionevolmente fiducioso che con una quantità accettabile di agitando le mani e di bugie raccontate ai bambini, potrei insegnare a un dodicenne che ha "avuto" l'idea di seno e coseno e il loro rapporto con l'attuale / tensione abbastanza in ritardo su derivati e integrali per spiegare questo. Io stesso li ho imparati per la prima volta (a 16 anni, è vero) in un corso di fisica in cui l'insegnante dava 15 minuti di pausa all'inizio del corso in modo da poter seguire le derivazioni della cinematica basate sul calcolo. Era chiaro e ha reso la comprensione della cosa reale molto più semplice quando è emersa nel mio corso di calcolo.

— KRyan,

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+1. Mi fa impazzire quando i tipi di EE parlano di condurre / trascinare di 90 ° quando lo significano davvero. È particolarmente confuso quando in realtà non si dispone di un'onda sinusoidale a frequenza nominale pura e i 90 ° vengono inevitabilmente scambiati per uno spostamento di un quarto di periodo alla frequenza nominale (ad esempio 50 o 60 Hz) piuttosto che quello che è realmente.

— R ..

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La linea di fondo è l' equazione di base per un induttore e tale equazione si applica in qualsiasi situazione elettrica: -

V = L \frac{d io}{d t}

$V = L\dfrac{di}{dt}$

Quindi se la corrente è un'onda sinusoidale, il differenziale del seno è coseno: -

Quindi la tensione porta la corrente di 90 gradi. Ma ricorda che questo vale solo per l'analisi del segnale AC. Ad esempio, se si applica una tensione graduale su un induttore, la corrente aumenta linearmente nel tempo perché: -

\frac{d io}{d t} = \frac{V}{L}

$\dfrac{di}{dt} = \dfrac{V}{L}$

L'equazione di base descrive sia gli eventi AC che transitori.

— Andy aka
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Inoltre, un induttore ideale con jwL ha una parte immaginaria positiva senza ulteriore resistenza reale. Quindi l'angolo ruoterà di 90 °.

— hermelin
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Modo sorprendentemente semplice per visualizzarlo.

— Fisico pazzo,

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Lo sfasamento di 90 gradi (per onde sinusoidali) è valido solo per una bobina senza perdita ideale. In pratica c'è sempre resistenza in gioco: resistenza in serie dell'effetto filo e pelle, e resistenza parallela dovuta a perdite del nucleo e correnti parassite nel filo e in altri conduttori vicini. Lo sfasamento sarà inferiore a 90 gradi. In casi estremi, le perdite al cuore di sfere di ferrite speciali sono così elevate che si comportano come resistori per le alte frequenze.

Esiste anche una capacità parallela, quindi se si aumenta la frequenza la combinazione passa attraverso la risonanza parallela (= alta impedenza) e diventa capacitiva con uno spostamento di fase che va verso -90 gradi. Oh, e poi c'è un accoppiamento magnetico con altri induttori vicini ...

Non dare mai per scontato che una bobina sia solo una bobina.

— StessenJ
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La corrente e la tensione iniziano dallo stesso fenomeno fisico, l'elettromagnetismo, ma sono effetti totalmente diversi.

Nell'induttanza, essendo una bobina, viene generato un campo magnetico facendo circolare una corrente attraverso di essa. Questa corrente viene mantenuta se la tensione alla bobina viene improvvisamente interrotta.

Questo genera che la corrente, nell'induttanza, è costante prima di improvvisi cambiamenti nella tensione.

Questo è il motivo per cui la risposta di Olin Lathrop ha senso: con un integrale di una funzione che contiene un salto finito, si ottiene una funzione continua che aggiunge termini che consentono di assorbire i salti finiti.

L'effetto fisico dopo questo comportamento può essere verificato attentamente su: /physics/355140/magnetic-field-due-to-a-coil-of-n-turns-and-a-solenoid

Quello che commenti sui gradi di ritardo viene osservato solo nei phaser, ma senza il perché, la tua conoscenza è stata scarsa.

Aggiungo: lo stesso effetto si verifica con condensatori, tensioni e correnti, a causa del teorema di reciprocità http://electrical-engineering-portal.com/resources/knowledge/theorems-and-laws/reciprocity-theorem

— José Manuel Ramos
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poiché si tratta di un sito Web internazionale, la risposta in lingua inglese dovrebbe essere sufficiente.

— Sir Sy,

La mia lingua madre è lo spagnolo, quindi ho prima fatto una risposta veloce e ho modificato con ulteriori informazioni. Non c'è uno scambio di pile di elettronica anche in spagnolo.

— José Manuel Ramos,

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Spero che chiunque abbia votato in negativo abbia fatto ciò perché ha riscontrato un difetto nei contenuti, non semplicemente perché includeva una lingua diversa dall'inglese. Dire "internazionale ... l'inglese dovrebbe essere abbastanza" mi sembra abbastanza arrogante. Non ho trovato questo requisito nella guida al sito o nelle FAQ. (L'inglese è la mia prima e di gran lunga la migliore lingua.)

— mickeyf_supports_Monica

Ho studiato ingegneria elettronica e fisica in Spagna. Non trovo corretto Non inserisco le mie conoscenze nella mia lingua madre se contiene informazioni gravi e corrette. Ho avuto fretta alcune ore fa, quindi non ho potuto rendere disponibile la traduzione. Il traduttore di Google è abbastanza per te? Lo spero.

— José Manuel Ramos,

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Se si collega un induttore a una tensione, la corrente inizierà a fluire. A causa della contro-tensione interna dell'induttore (che potrebbe essere interpretata come una sorta di risiatanza contro il cambiamento della corrente) la corrente crescerà solo lentamente - quindi la corrente è in ritardo rispetto al suddetto cambio di tensione quando lo si collega al voltaggio. L'induttore immagazzina la combustione in forma del suo campo magnetico in crescita.

— WindFritz
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