Καλωσήλθατε στην κεντρική σελίδα του Ε.Κ.Φ.Ε. Καστοριάς !

Πηνίο : Είναι το τμήμα του κυκλώματος όπου αποθηκεύεται ενέργεια μαγνητικού πεδίου.

Αποτελείται από ένα σύστημα κυκλικών αγωγών, παράλληλων μεταξύ τους, συνήθως γύρω από κάποιον μεταλλικό πυρήνα , που διαρρέονται από ηλεκτρικό ρεύμα i.

Χαρακτηριστικά του πηνίου : 

• Ν: ο αριθμός των κυκλικών αγωγών, δηλαδή των σπειρών.
• n: ο αριθμός των σπειρών ανα μονάδα μήκους,
• S: το εμβαδόν του κυκλικού αγωγού
• μ : η μαγνητική διαπερατότητα του πυρήνα
• μ_ο: η μαγνητική διαπερατότητα του κενού με μ_ο= 4π·10^-7Wb/A·m

Τα γεωμετρικά αυτά χαρακτηριστικά του πηνίου εκφράζονται με τον συντελεστή αυτεπαγωγής L=μμ_οnNS  με μονάδα μέτρηση το Η (Henry)

Όταν το πηνίο διαρρέεται με ηλεκτρικό ρεύμα ένταση i, στο εσωτερικό του πηνίου δημιουργείται μαγνητικό πεδίο του οποίου η ένταση υπολογίζεται από τη σχέση  Β=μμ_οni .

Η αποθηκευμένη ενέργεια στο μαγνητικό πεδίο δίνεται απο τη σχέση U_B=½Li² 

Το πηνίο σε κύκλωμα μεταβαλλόμενου ρεύματος. Έστω πηνίο σε κύκλωμα με πηγή και αντίσταση R. Το κύκλωμα , άρα και το πηνίο, διαρρέεται από ρεύμα i που καθορίζεται από την πηγή και την αντίσταση (νόμος Ohm). Στην κατάσταση αυτή το πηνίο έχει αποθηκευμένη ενέργεια UB . Αν η πηγή βγει από το κύκλωμα, ( ο μεταγωγός στο Β ) η ένταση του ρεύματος πρέπει να γίνει μηδέν και η γραφική παράσταση με τον χρόνο είναι όπως το κόκκινο τμήμα (τμήμα Ι) της καμπύλης

Στην πράξη όμως καθώς το ρεύμα τείνει να μηδενισθεί, το πηνίο πρέπει να αποδώσει την ενέργεια που έχει αποθηκευμένη. Έτσι για μικρό χρονικό διάστημα το πηνίο έχοντας ρόλο πηγής προσφέρει ενέργεια στο κύκλωμα και συντηρεί το ηλεκτρικό ρεύμα. Η τάση που εμφανίζει το πηνίο στην κατάσταση αυτή ονομάζεται τάση αυτεπαγωγής και υπολογίζεται από την σχέση  Εαυτ=-L·di/dt

Συνεπώς το πηνίο αντιστέκεται στην μεταβολή της έντασης του ρεύματος, λόγω του φαινόμενου της επαγωγής.

Το ίδιο συμβαίνει και όταν η ένταση του ρεύματος τείνει να πάρει μεγαλύτερη τιμή. Επειδή σε μεγαλύτερη ένταση ρεύματος στο πηνίο αποθηκεύεται μεγαλύτερη ενέργεια, για μικρό χρονικό διάστημα, η προσφερόμενη από την πηγή ενέργεια, δεν μεταφέρεται εξολοκλήρου στην κίνηση ηλεκτρικών φορτίων, αλλά τμήμα της γίνεται ενέργεια μαγνητικού πεδίου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την σταδιακή αύξηση της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος και όχι την απότομη που επιβάλει ο νόμος του Ohm.

Έτσι η ύπαρξη πηνίου στο κύκλωμα, λόγω του φαινομένου της επαγωγής, δεν επιτρέπει τον άμεσο μηδενισμό της έντασης του ρεύματος, αλλά ούτε και την άμεση αύξησή του.

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ :

 Τάση αυτεπαγωγής στα άκρα του πηνίου  Ε_αυτ=-L·di/dt.  Η τάση υπάρχει μόνο όταν η ένταση αλλάζει di?0. Αν η ένταση είναι σταθερή, τότε το πηνίο αποτελεί «βραχυκύκλωμα» και στα άκρα του η τάση είναι μηδέν.

Ενέργεια στο μαγνητικό πεδίο του πηνίου.  U_B=½ Li²