Cewka indukcyjna

Cewka indukcyjna, urządzenie elektryczne do wytwarzania przerywanego źródła wysokiego napięcia. Cewka indukcyjna składa się z centralnego cylindrycznego rdzenia z miękkiego żelaza, na którym nawinięte są dwie izolowane cewki: wewnętrzna lub pierwotna, posiadająca stosunkowo niewiele zwojów drutu miedzianego, oraz otaczająca ją cewka wtórna, posiadająca dużą liczbę zwojów cieńszego drutu miedzianego. Przerywacz służy do automatycznego włączania i wyłączania prądu w cewce pierwotnej. Prąd ten magnesuje żelazny rdzeń i wytwarza duże pole magnetyczne w całej cewce indukcyjnej.

Cewka Ruhmkorffa
Cewka Ruhmkorffa

Cewka Ruhmkorffa.

Hannes Grobe

Zasada działania cewki indukcyjnej została podana w 1831 roku przez Michaela Faradaya. Prawo indukcji Faradaya pokazało, że przy zmianie pola magnetycznego przez cewkę indukuje się siła elektromotoryczna, której wartość zależy od szybkości czasowej zmiany pola magnetycznego przez cewkę. Ta indukowana siła elektromotoryczna jest zawsze, zgodnie z prawem Lenza, w takim kierunku, aby przeciwstawić się zmianie pola magnetycznego.

Faraday, Michael
Faraday, Michael

Michael Faraday wykład na temat elektryczności i magnetyzmu, Royal Institution, Londyn, 23 stycznia 1846.

© Photos.com/Thinkstock

Gdy prąd w cewce pierwotnej zostaje uruchomiony, indukowane siły elektromotoryczne powstają zarówno w cewce pierwotnej, jak i wtórnej. Przeciwstawna siła elektromotoryczna w cewce pierwotnej powoduje stopniowy wzrost prądu do jego wartości maksymalnej. Tak więc, gdy prąd zaczyna płynąć, szybkość zmian pola magnetycznego i napięcie indukowane w cewce wtórnej są stosunkowo małe. Z drugiej strony, kiedy prąd pierwotny zostaje przerwany, pole magnetyczne ulega gwałtownemu zmniejszeniu i w cewce wtórnej wytwarza się stosunkowo duże napięcie. Napięcie to, które może osiągnąć kilkadziesiąt tysięcy woltów, utrzymuje się tylko przez bardzo krótki czas, podczas którego pole magnetyczne ulega zmianie. Tak więc cewka indukcyjna wytwarza duże napięcie trwające przez krótki czas i małe napięcie wsteczne trwające znacznie dłużej. Częstotliwość tych zmian jest określona przez częstotliwość przerywacza.

Po odkryciu Faradaya dokonano wielu ulepszeń cewki indukcyjnej. W 1853 roku francuski fizyk Armand-Hippolyte-Louis Fizeau umieścił kondensator w poprzek przerywacza, dzięki czemu prąd pierwotny został przerwany znacznie szybciej. Metody nawijania cewki wtórnej zostały znacznie ulepszone przez Heinricha Daniela Ruhmkorffa (1851) w Paryżu, Alfreda Appsa w Londynie i Friedricha Klingelfussa w Bazylei, który był w stanie uzyskać iskry w powietrzu o długości około 150 cm (59 cali). Istnieją różne rodzaje przerywaczy. W małych cewkach indukcyjnych przerywacz mechaniczny jest dołączony do cewki, natomiast w większych cewkach stosuje się oddzielne urządzenia, takie jak przerywacz strumienia rtęci lub przerywacz elektrolityczny wynaleziony przez Arthura Wehnelta w 1899 roku.

Armand-Hippolyte-Louis Fizeau.
Armand-Hippolyte-Louis Fizeau.

© Photos.com/Jupiterimages

Zdobądź subskrypcję Britannica Premium i uzyskaj dostęp do ekskluzywnych treści. Subscribe Now

Cewki indukcyjne były używane do zapewnienia wysokiego napięcia dla wyładowań elektrycznych w gazach pod niskim ciśnieniem i jako takie odegrały zasadniczą rolę w odkryciu promieni katodowych i promieniowania rentgenowskiego na początku XX wieku. Inną formą cewki indukcyjnej jest cewka Tesli, która generuje wysokie napięcie przy wysokich częstotliwościach. Większe cewki indukcyjne stosowane w lampach rentgenowskich zostały wyparte przez transformator-prostownik jako źródło napięcia. W XXI wieku mniejsze cewki indukcyjne pozostały w powszechnym użyciu jako kluczowy element układów zapłonowych silników benzynowych.

Nikola Tesla
Nikola Tesla

Zdjęcie reklamowe Nikoli Tesli w jego laboratorium w Colorado Springs, Colorado, w grudniu 1899 roku. Tesla pozował ze swoim „nadajnikiem powiększającym”, który był w stanie wytworzyć miliony woltów elektryczności. Przedstawione wyładowanie ma 6,7 metra (22 stopy) długości.

Biblioteka Wellcome, Londyn

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.