Индуктивность что это: Индуктивность — это… Что такое Индуктивность?

Содержание

Индуктивность - это... Что такое Индуктивность?

        физическая величина, характеризующая магнитные свойства электрической цепи. Ток, текущий в проводящем контуре, создаёт в окружающем пространстве магнитное поле, причём Магнитный поток Ф, пронизывающий контур (сцепленный с ним), прямо пропорционален силе тока I :                  Коэффициент пропорциональности L называется И. или коэффициентом самоиндукции контура. И. зависит от размеров и формы контура, а также от магнитной проницаемости (См. Магнитная проницаемость) окружающей среды. В Международной системе единиц (См. Международная система единиц) (СИ) И. измеряется в Генри, в СГС системе единиц (См. СГС система единиц) (Гаусса) И. имеет размерность длины и поэтому единица И. называется сантиметром (1 гн = 109 см).          Через И. выражается эдс самоиндукции (См. Самоиндукция) в контуре, возникающая при изменении в нём тока:         

        (ΔI — изменение тока за время Δt). При заданной силе тока И. определяет энергию W

магнитного поля тока:

        

        Чем больше И., тем больше магнитная энергия, накапливаемая в пространстве вокруг контура с током. Если провести аналогию между электрическими и механическими явлениями, то магнитную энергию следует сопоставить с кинетической энергией тела Т = mv2/2 (где m — масса тела, v — скорость его движения), при этом И. будет играть роль массы, а ток — роль скорости. Таким образом, И. определяет инерционные свойства тока.

         Практически участки цепи со значительной И. выполняют в виде индуктивности катушек (См. Индуктивности катушка). Для увеличения L применяют катушки с железными сердечниками, но в этом случае, в силу зависимости магнитной проницаемости μ ферромагнетиков (См. Ферромагнетики) от напряжённости поля, а следовательно, и от силы тока, И. становится зависящей от I. И. длинного соленоида из N витков, имеющего площадь поперечного сечения S и длину l, в среде с магнитной проницаемостью μ равна (в единицах СИ): L = μμ0N 2S/l, где μ0 — Магнитная постоянная, или магнитная проницаемость вакуума.

         Лит.: Калашников С. Г., Электричество, М., 1970 (Общий курс физики, т. 2), гл. 9.

         Г. Я. Мякишев.

Индуктивность

Индуктивность - это физическая (электрическая) величина, которая характеризует магнитные свойства электрической цепи. Как известно электрический ток, протекающий через проводящий контур, создает вокруг него магнитное поле. Это происходит потому, что ток изначально несет в себе энергию. Проходя через проводник, он частично отдает ее, и она превращается в энергию магнитного поля. Индуктивность, по сути, является коэффициентом пропорциональности между протекающим током и возникающим при этом магнитным полем.

Чем выше индуктивность проводника, тем больше будет магнитное поле при одном и том же значении электрического тока. Физически индуктивность в электрической цепи – это катушка, состоящая из пассивного (диэлектрик) или активного (ферромагнитный материал, железо) сердечника и намотанного на него электрического провода.

Это один из самых обсуждаемых электрических компонентов на форумах любителей электроники.

Если протекающий ток изменяет свою величину во времени, то есть является не постоянным, а переменным, то в индуктивном контуре меняется магнитное поле, вследствие чего возникает ЭДС (электродвижущая сила) самоиндукции. Эта ЭДС также как и электрическое напряжение измеряется в вольтах (В).

Единицей измерения индуктивности является Гн (генри). Она названа в честь Джозефа Генри – американского ученого, открывшего явление самоиндукции. Считается, что контур (катушка индуктивности) имеет величину 1 Гн, если при изменении тока в 1 А (ампер) за одну секунду в нем возникает ЭДС величиною в 1 В (вольт). Обозначается индуктивность буквой L, в честь Эмиля Христиановича Ленца – знаменитого российского физика. Термин «индуктивность» был предложен Оливером Хевисайдом – английским ученым-самоучкой в 1886 году.

< Предыдущая   Следующая >

Индуктивность.

Виды катушек и контур. Работа и особенности

Индуктивность характеризует магнитные свойства цепи тока. Она прямо пропорциональна магнитному потоку и обратно пропорциональна силе тока в контуре.

Индуктивность

Электрический ток во время протекания по контуру образует магнитное поле. Индуктивностью называют способность получать энергию от источника тока и создавать из нее магнитное поле.

При повышении тока на обмотке магнитное поле повышается, а при снижении уменьшается. Катушкой называется винтовая катушка в виде спирали из изолированного провода, с индуктивностью, при малой емкости и сопротивлении которая  имеет единицу измерения Гн (Генри) и определяется по формуле:

L = Φ / I, где L – индуктивность катушки, I – сила тока, Φ – магнитный поток.

Катушка обладает некоторой особенностью. При подаче на нее постоянного напряжения, в ней образуется напряжение, противоположное по знаку, и длящееся очень короткий промежуток времени.

Это явление назвали ЭДС самоиндукции. ЭДС – это электродвижущая сила.

При размыкании цепи напряжение и ЭДС суммируются поэтому, сначала ток будет иметь двойную величину, а затем упадет до нуля. Время падения тока зависит от величины индуктивности катушки.

Виды катушек
Катушки можно разделить на типы:
  • С магнитным сердечником. Его материалом может быть сталь, ферритовый сердечник. Они предназначены для увеличения величины индуктивности.
  • Без сердечника. Катушки наматываются в виде спирали, на бумажной трубке. Применяются для создания незначительной индуктивности (до 5 мГн).

Чаще всего применяют сердечники из пластин, выполненных из электротехнической стали, для снижения вихревых токов, а также сердечники в виде ферритовых колец различных размеров (тороидальные), обеспечивающие создание значительной индуктивности, в отличие от обычных цилиндрических сердечников.

Катушки со значительной величиной индуктивности выполняют в виде трансформатора с металлическим сердечником.

От обычного трансформатора они отличаются числом обмоток. В такой катушке есть одна первичная обмотка, а вторичной нет.

Особенности
  • При соединении нескольких катушек по параллельной схеме, необходимо следить, чтобы они были расположены на плате друг от друга как можно дальше, во избежание взаимного влияния катушек друг на друга магнитными полями.
  • Расстояние между витками на тороидальном сердечнике не влияет на свойства индуктивной катушки.
  • Для создания наибольшей индуктивности витки на катушке необходимо наматывать вплотную между собой.
  • При использовании в качестве сердечника ферритового цилиндра с наибольшей индуктивностью будет центр.
  • Чем меньше число витков на катушках, тем ниже у них индуктивности.
  • При последовательной схеме соединения катушек, общая индуктивность цепи складывается из индуктивностей каждой катушки.
Емкость катушки

Витки обмотки катушки отделены друг от друга диэлектрическим слоем, поэтому они образуют своеобразный конденсатор, который характеризуется своей емкостью.

В катушках, имеющих несколько слоев обмотки, емкость образуется между слоями. В результате, катушка имеет свойство не только индуктивности, но и емкости.

Чаще всего емкость катушки оказывает отрицательное воздействие на элементы электрической схемы. Поэтому от емкости катушки избавляются разными способами. Например, каркас катушки изготавливают особой формы, витки наматывают по специальной технологии. При намотке катушки виток к витку, ее емкость также повышается.

Колебательный контур

Если подключить конденсатор и катушку по схеме, изображенной на рисунке, то получается контур колебаний, который широко применяется в радиотехнических устройствах.

Если навести ЭДС в катушке или зарядить конденсатор, то в контуре будут происходить некоторые колебательные процессы. Конденсатор при разряде возбуждает магнитное поле в катушке индуктивности. При истощении заряда конденсатора, катушка возвращает энергию снова в конденсатор, но с противоположным знаком, с помощью ЭДС самоиндукции.

Такой процесс повторяется в виде электромагнитных синусоидальных колебаний.

Частота таких колебаний является резонансной частотой, зависящей от индуктивности катушки и емкости конденсатора. Колебательный контур, соединенный по параллельной схеме имеет значительное сопротивление на частоте резонанса. Это дает возможность применять его для избирательности частоты в цепях входа в радиоаппаратуре, а также в усилителях частоты и схемах генераторов частоты.

При параллельной схеме соединения контура колебаний имеются два реактивных элемента, которые обладают разной силой реактивности. Применение такого типа контура позволяет сделать вывод, что при параллельном соединении элементов необходимо суммировать только их проводимости, а не сопротивления. На частоте резонанса сумма проводимостей элементов контура нулевая, что позволяет говорить о сопротивлении переменному току стремящемуся к бесконечности.

За 1 период колебаний действия контура происходит обмен энергией между катушкой и емкостью.

В таком случае образуется контурный ток, значительно превосходящий величину тока во внешней цепи.

Индуктивность и конденсатор

Токоведущие части различных устройств могут образовывать индуктивности. Такими частями являются предохранители, токоотводящие шины, соединительные выводы и другие аналогичные части. Если дополнительно присоединить к конденсатору шины, то образуется индуктивность, которая оказывает влияние на работу электрической цепи. Также, на работоспособность цепи влияет емкость и сопротивление.

Индуктивности, образующияся на частоте резонанса вычисляется по формуле:

Ce = C / (1 – 4Π2f2LC), где Ce – это емкость конденсатора (эффективная), f – частота тока, L – индуктивность катушки, С – действительная емкость, П – число «пи».

Величина индуктивности должна всегда учитываться в схемах с силовыми конденсаторами большой емкости.
В схемах с импульсными конденсаторами важным фактором является значение собственной индуктивности. Разряд таких конденсаторов происходит на индуктивные контуры, делящиеся на виды:
  • Колебательные.
  • Апериодические.

В конденсаторе индуктивность зависит от вида соединения элементов в схеме. При параллельной схеме это значение складывается из индуктивностей элементов схемы. Для снижения индуктивности электрического устройства, необходимо токопроводящие части конденсатора расположить таким образом, чтобы магнитные потоки компенсировались, то есть, проводники с одним направлением тока располагают как можно дальше друг от друга, а с противоположным направлением – рядом друг с другом.

При сближении токоведущих частей и уменьшении диэлектрического слоя можно добиться снижения индуктивности секции конденсатора. Это достигается с помощью разделения одной секции на несколько небольших емкостей.

Похожие темы:

Что такое индуктивность

Что такое индуктивность

Что такое индуктивность — это физическая величина, которая рассказывает нам о магнитных свойствах электрической цепи. Индуктивность измеряют в Гн (Генри).

Если вы вообще не понимаете о чём речь, то советую ознакомиться сначала с вот с этой статьей.

В электрических схемах например, нам встречаются какие-то непонятные катушки, дроссели и многие даже не знают их функциональную роль. В этой статье я постараюсь доступным языком рассказать, что такое индуктивность и как это явление применить на своей любимой работе.

Давайте посмотрим на рисунок

Давайте начнём движение проводника в магнитном поле таким образом, чтобы он пересек силовые линии постоянного магнита. Если это условие выполняется, то тогда в нашем проводнике появляется электродвижущая сила (ЭДС).  Или наоборот проводник остаётся на месте, а магнит передвигают таким образом, чтобы силовые линии магнита пересекали проводник. Сейчас был пример электромагнитной индукции. Значение индуцированной электродвижущей силы в проводнике прямо пропорциональна магнитной индукции поля, скорости перемещения и длине проводника

Направление возникшей электродвижущей силы в проводнике определяют через правило правой руки.

Правая рука находится в таком положении чтобы силовые линии магнита заходили в ладонь. Следовательно, большой палец показывает нам направление перемещения проводника, а остальные пальцы покажут нам направление возникшей электродвижущей силы.

Для усиления электродвижущей силы индукции применяют электрические катушки

А если подать напряжение на катушку, то по её виткам потечёт ток, который создаёт своё магнитное поле.

Закон Ленца

Закон Ленца говорит нам, что индуцированный ток направлен так, чтобы препятствовать той причине, которая его вызвала. Например, подаём мы на катушку напряжение. В катушке образуется магнитное поле которое в момент включения пересекает витки катушки и наводит там электродвижущую силу самоиндукции. По закону Ленца индуцированная ЭДС самоиндукции будет направлена навстречу току который её вызвал.

Если подавать (а) и снимать (б) напряжение с катушки, то произойдёт следующее. Магнитное поле будет то появляться, то исчезать. В результате изменяющееся магнитное поле будет пересекать витки катушки и индуцировать в ней ЭДС.

Новое понятие ЭДС самоиндукции. Давайте рассмотрим её поподробнее.

ЭДС самоиндукции

Если подавать и снимать напряжение с электрической катушки, то магнитное поле будет появляться, исчезать, появляться, исчезать… В итоге получаем  магнитное поле, которое постоянно меняется. Проходя через  витки катушки магнитное поле будет индуцировать в ней электродвижущую силу, которая называется ЭДС самоиндукции.

Коэффициент самоиндукции – это величина ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении тока в единицу времени. Коэффициент самоиндукции измеряется в Генри (Гн).

Индуктивностью в 1 Генри обладает катушка. В которой при изменении тока на 1 Ампер в 1 секунду возникает ЭДС самоиндукции в 1 Вольт.

Давайте напряжение цепи катушки обозначим через U, результирующее напряжение Uр, а ЭДС самоиндукции Ес, тогда получим следующие формулы:

В момент замыкания цепи результирующее напряжение будет следующим:

А в момент размыкания цепи:

Величина ЭДС самоиндукции может многократно превышать напряжение источника тока. Поэтому при размыкании цепей с большой индуктивностью появляется дуга, и соответственно обгорают контакты.

Что такое дроссель

Дроссель — это вид катушки индуктивности, которая оказывает высокое сопротивление переменному току и малое постоянному.

Применяется дроссель в следующих случаях:

  • Защита устройств от резких скачков напряжения;
  • Для уменьшения скорости увеличения тока короткого замыкания ;
  • Уменьшения импульсных помех;

И это только перечислена маленькая часть того где применяются дроссели.

Пример:

Давайте представим, что у нас стоит дроссель перед электродвигателем. И в какой-то момент происходит скачок тока, что происходит: Мы знаем, что в момент пропускания тока через дроссель, формируется электромагнитное поле вокруг катушки. А для формирования поля нам нужна энергия, поэтому в самом начале протекания тока он тратится на формирование электромагнитного поля. По закону Ленца, мы знаем, что ток в катушке не может измениться мгновенно. А явление самоиндукции при изменении тока, направлено навстречу основному току. Таким образом дроссель просто скушает скачок тока в сети.

Подводим ИТОГИ:

  • Возникший индуктированный ток всегда направлен так, чтобы препятствовать той причине, которая его вызвала;
  • При изменении тока в цепи, у нас изменяется магнитный поток. А согласно закону электромагнитной индукции, в цепи возникает индуцированная ЭДС. Это и есть – самоиндукция;
  • Величина ЭДС самоиндукции может многократно превышать напряжение источника;
  • Дроссель- это вид катушки индуктивности, которая оказывает высокое сопротивление переменному  току и малое постоянному.

Индуктивность что это простыми словами

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

в электродинамике (коэффициент самоиндукции) (от лат. inductio – наведение, побуждение) – параметр электрич. цепи, определяющий величину эдс самоиндукции, наводимой в цепи при изменении протекающего по ней тока и (или) при её деформации. Термин "И." употребляется также для обозначения элемента цени (двухполюсника), определяющего её индуктивные свойства (синоним – катушка самоиндукции).И. является количеств. характеристикой эффекта самоиндукции, открытого независимо Дж. Генри (J. Henry) в 1832 и М. Фарадеем (М. Faraday) в 1835. При изменении тока в цепи и (или) при её деформации происходит изменение магн. поля, к-рое, в соответствии с законом индукции, приводит к возникновениювихревого электрич. поля E(r, t )с отличной от нуля циркуляцией

по замкнутым контурам li;пронизываемым магн. потоком Ф i. Внутри проводника вихревое поле Е взаимодействует с порождающим его током и оказывает противодействие изменению магн. потока (Ленца правило). Циркуляция Ei и магн. поток Ф i существенно зависят от выбора контура li внутри проводника конечной толщины. Однако при медленных движениях и квазистацнонарных процессах, когда полный ток

(j – плотностьтока) одинаков для всех нормальных сечений провода S пр, допустим переход к усреднённым характеристикам: эдс самоиндукции E си= )и сцепленному с проводящим контуром магн. ) циркуляция вектора E вдоль этой линии тока, jn – нормальная к Snp составляющая j. В более сложных ситуациях, когда линии тока замыкаются после неск. обходов по контуру или вообще не являются замкнутыми кривыми, процедура усреднения требует уточнений, однако во всех случаях она должнаудовлетворять энергетич. соотношению: =E сиI ( Р– суммарная мощность взаимодействия поля с током).Усреднённый магн. поток в случае квазистацнонарных процессов пропорц. току:

Ф=L.I (в СИ), Ф= 1 /c(LI)(в системе СГС). (1)

Коэф. L и Lназ. И. Величина L измеряется в генри, L в см.

E си=-d/dt(LI) (в СИ), E = -(1/с 2 )(d/dt)(LI)(2) (в системе СГС).

Производная по времени от И. определяет ту часть E си, к-рая связана с деформацией проводящего контура; в случае недеформируемых цепей и квазистационарных процессов И. может быть вынесена из-под знака дифференцирования. энергия, запасённая в создаваемом им магн. поле, записывается в форме, аналогичной выражению для кинетич. энергии.

W m = 1 /2LI 2 (в СИ), W m = 1 /2c 2 LI 2 (в системе СГС). (3)

Соотношение (3) позволяет различать И. внутреннюю Li, определяющую энергию магн. поля, сосредоточенного в проводниках, и внешнюю Le, связанную с внеш. магн. полем (L=Li+Le, L=Li+Le). В важном частном случае токовой цепи, выполненной из проводов, толщина к-рых мала по сравнению с радиусамиих изгибов или расстояниями между соседними проводами, можно считать, что структура токов и ближнего магн. поля такая же, как и для прямого провода того же сечения (подобные проводники наз. квазилинейными). В приближении заданной структуры токов, не зависящей от способа их возбуждения, И. определяется только геометрией проводящей цепи (толщиной и длиной проводов и их формой). Для квазилинейного провода кругового сечения Li=(m/8p)mil (l – длина провода, mi – магн. проницаемость проводника), а внешняя И. может быть представлена как индуктивность взаимная двух параллельных бесконечно тонких проводящих нитей, одна из к-рых (l1) совпадает с осевой линией проводника, а другая (l2) совмещена с его поверхностью:

где r1, r2 – радиус-векторы точек на контурах ll, l2,m е магн. проницаемость окружающей среды [для аналогия, соотношений в системе СГС L "(m/4p)L]. Из (4) видно, что Le логарифмически расходится при стремлении радиуса провода к нулю, поэтому идеализацией бесконечно тонкого провода нельзя пользоваться при описании явлений самоиндукции. Приближённые вычисления интеграла в (4) с учётом внутренней И. дают:

где l и а – длина и радиус провода. Это выражение обладает логарифмич. точностью – его относит. погрешность порядка величины l/ln(l/a). Примеры типичных электрич. цепей и выражения для их И. приведены на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Круговой виток. Индуктивность витка (проводящего тора): L=mR(ln(8R/r)-2+ 1 /4mi), Гн, r

Особое значение в электротехнике и радиотехнике имеют проволочные катушки с достаточно плотной намоткой – соленоиды (рис. 3), применяемые для увеличения И. Поскольку И. цепей, в к-рые включены соленоиды, ими в основном и определяются, принято говорить об И. соленоида. Под величиной И. идеальногосоленоида понимают И. эфф. проводящей поверхности (совпадающей с его каркасом), по к-рой протекают азимутальные поверхностные токи с плотностью j пов=Ik (I – ток в соленоиде, k – число витков на единице длины).

Понятие И. допускает обобщение на быстропеременные гармонич. ехр(iwt)-процессы, при описании к-рых нельзя пренебрегать запаздыванием эл.-магп. взаимодействий, скин-эффектом в проводниках, дисперсией среды. Комплексные амплитуды тока Iw и эдс самоиндукции Ew связаны соотношением:

И. L(w) зависит от частоты (как правило, уменьшается с её ростом). Эфф. сопротивление RL(w) определяет часть энергетич. потерь, в т. ч. потери на излучение, и связано с L(w) Крамерса – Кронига соотношением:

где интеграл берётся в смысле гл. значения. На низких частотах сопротивлением RL(w) можно пренебречь, тогда Ew и Iw сдвинуты по фазе на p/2. Соотношение (3) для высокочастотных процессов преобразуется к виду:

где W m w усреднённая по периоду колебаний энергия ближних (квазистационарных) магн. полей (полная магн. энергия поля не определена из-за линейно растущей во времени энергии поля излучения).Если в цепи действует гармонич. сторонняя эдс , то во втором законе Кирхгофа величина Ew может быть перенесена (со сменой знака) в правую часть равенства:

где С ёмкость, включённая в цепь. Соотношение (9) позволяет трактовать величину ZL=iwLкак индуктивную часть импеданса цепи (при атом ZC=-i/w С –ёмкостная, a ZR=R– активная части полного импеданса Z=ZL+ZC+ZR). Принято считать, что импеданс двухполюсника имеет индуктивный характер, если его мнимая часть больше нуля [если рассматриваются ехр (-iwt)-процессы, то меньше нуля]. В технике довольно часто И. наз. любой двухполюсник, импеданс к-рого имеет индуктивный характер п в опредсл. диапазоне частот линейно зависит от w. Если индуктивные элементы выполнены в виде катушек самоиндукции, то считать их двухполюсниками можно, вообще говоря, только в том случае, когда взаимодействие через магн. поля между ними и с др. элементами цепи пренебрежимо мало. Тогда их импедансы можно складывать в соответствии с правилами Кирхгофа: при последовательном соединении , а при параллельном При описании сильноточных цепей часто требуется обобщение понятия И. на случай нелинейных систем. Если неподвижный проводящий контур помещён всреду, в к-рой вектор магн. индукции В и напряжённость магн. поля Н связаны нелинейным локальным соотношением: B(r, t)=B[H(r, t)], то сцепленный с контуром магн. поток можно считать однозначной ф-цией тока Ф=Ф(I). В соответствии с законом индукции Фарадея, эдс самоиндукции в контуре равна:

Величина L Д(I)=d Ф /dIназ. дифференциальной (или иногда динамической) И. Выражение для запасённой энергии пост. тока приобретает вид:

B линейном приближении (при I "0) L Д "L и выражения (10), (11) переходят в (2) и (3) соответственно. Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества9 изд., М., 1976; Калантаров П. Л., Цейтлин Л. А. Расчет индуктивностей, 3 изд., Л., 1986; Ландау Л. Д. Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, 2 изд. М., 1982. М. А. Миллер, Г. В. Пермитин

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Определение

Самоиндукцией называется появление в проводнике электродвижущей силы (ЭДС), направленной в противоположную сторону относительно напряжения источника питания при протекании тока. При этом оно возникает в момент, когда сила тока в цепи изменяется. Изменяющийся электрической ток порождает изменяющееся магнитное поле, оно в свою очередь наводит ЭДС в проводнике.

Это похоже на формулировку закона электромагнитной индукции Фарадея, где сказано:

При прохождении магнитного потока через проводник, в последнем возникает ЭДС. Она пропорциональна скорости изменения магнитного потока (мат. производная по времени).

E=dФ/dt,

Где E – ЭДС самоиндукции, измеряется в вольтах, Ф – магнитный поток, единица измерения – Вб (вебер, он же равен В/с)

Индуктивность

Мы уже сказали о том, что самоиндукция присуща индуктивным цепям, поэтому рассмотрим явление самоиндукции на примере катушки индуктивности.

Катушка индуктивности – это элемент, который представляет собой катушку из изолированного проводника. Для увеличения индуктивности увеличивают число витков или внутрь катушки помещают сердечник из магнитомягкого или другого материала.

Единица измерения индуктивности – Генри (Гн). Индуктивность характеризует то, насколько сильно проводник противодействует электрическому току. Так как вокруг каждого проводника, по которому протекает ток, образуется магнитное поле, и, если поместить проводник в переменное поле – в нем возникнет ток. В свою очередь магнитные поля каждого витка катушки складываются. Тогда вокруг катушки, по которой протекает ток, возникнет сильное магнитное поле. При изменении его силы в катушке будет изменяться и магнитный поток вокруг неё.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, если катушку будет пронизывать переменный магнитный поток, то в ней возникнет ток и ЭДС самоиндукции. Они будут препятствовать току, который протекал в индуктивности от источника питания к нагрузке. Их еще называют экстратоки ЭДС самоиндукции.

Формула ЭДС самоиндукции на индуктивности имеет вид:

То есть чем больше индуктивность, и чем больше и быстрее изменился ток – тем сильнее будет всплеск ЭДС.

При возрастании тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, которая направлена против напряжения источника питания, соответственно возрастание тока замедлится. То же самое происходит при убывании – самоиндукция приведет к появлению ЭДС, которое будет поддерживать ток в катушке в том же направлении, что и до этого. Отсюда следует, что напряжение на выводах катушки будет противоположным полярности источника питания.

На рисунке ниже вы видите, что при включении/отключении индуктивной цепи ток не резко возникает, а изменяется постепенно. Об этом говорят и законы коммутации.

Другое определение индуктивности звучит так: магнитный поток пропорционален току, но в его формуле индуктивность выступает в качестве коэффициента пропорциональности.

Ф=L*I

Трансформатор и взаимоиндукция

Если расположить две катушки в непосредственной близости, например, на одном сердечнике, то будет наблюдаться явление взаимоиндукции. Пропустим переменный ток по первой, тогда её переменный поток будет пронизывать витки второй и на её выводах появится ЭДС.

Это ЭДС будет зависеть от длины провода, соответственно количества витков, а также от величины магнитной проницаемости среды. Если их расположить просто около друг друга — ЭДС будет низким, а если взять сердечник из магнитомягкой стали – ЭДС будет значительно больше. Собственно, так и устроен трансформатор.

Интересно: такое взаимное влияние катушек друг на друга называют индуктивной связью.

Польза и вред

Если вам понятна теоретическая часть, стоит рассмотреть где применяется явление самоиндукции на практике. Рассмотрим на примерах того, что мы видим в быту и технике. Одно из полезнейших применений – это трансформатор, принцип его работы мы уже рассмотрели. Сейчас встречаются все реже, но ранее ежедневно использовались люминесцентные трубчатые лампы в светильниках. Принцип их работы основан на явлении самоиндукции. Её схемы вы можете увидеть ниже.

После подачи напряжения ток протекает по цепи: фаза — дроссель — спираль — стартер — спираль — ноль.

Или наоборот (фаза и ноль). После срабатывания стартера, его контакты размыкаются, тогда дроссель (катушка с большой индуктивностью) стремится поддержать ток в том же направлении, наводит ЭДС самоиндукции большой величины и происходит розжиг ламп.

Аналогично это явление применяется в цепи зажигания автомобиля или мотоцикла, которые работают на бензине. В них в разрыв между катушкой индуктивности и минусом (массой) устанавливают механический (прерыватель) или полупроводниковый ключ (транзистор в ЭБУ). Этот ключ в момент, когда в цилиндре должна образоваться искра для зажигания топлива, разрывает цепь питания катушки. Тогда энергия, запасенная в сердечнике катушки, вызывает рост ЭДС самоиндукции и напряжение на электроде свечи возрастает до тех пор, пока не наступит пробой искрового промежутка, или пока не сгорит катушка.

В блоках питания и аудиотехнике часто возникает необходимость убрать из сигнала лишние пульсации, шумы или частоты. Для этого используются фильтры разных конфигурации. Один из вариантов это LC, LR-фильтры. Благодаря препятствию роста тока и сопротивлению переменного тока, соответственно, возможно добиться поставленных целей.

Вред ЭДС самоиндукции приносит контактам выключателей, рубильников, розеток, автоматов и прочего. Вы могли заметить что, когда вытаскиваете вилку работающего пылесоса из розетки, очень часто заметна вспышка внутри неё. Это и есть сопротивление изменению тока в катушке (обмотке двигателя в данном случае).

В полупроводниковых ключах дело обстоит более критично – даже небольшая индуктивность в цепи может привести к их пробою, при достижении пиковых значений Uкэ или Uси. Для их защиты устанавливают снабберные цепи, на которых и рассеивается энергия индуктивных всплесков.

Заключение

Подведем итоги. Условиями возникновения ЭДС самоиндукции является: наличие индуктивности в цепи и изменение тока в нагрузке. Это может происходить как в работе, при смене режимов или возмущающих воздействиях, так и при коммутации приборов. Это явление может нанести вред контактам реле и пускателей, так как приводит к образованию дуги при размыкании индуктивных цепей, например, электродвигателей. Чтобы снизить негативное влияние большая часть коммутационной аппаратуры оснащается дугогасительными камерами.

В полезных целях явление ЭДС используется довольно часто, от фильтра для сглаживания пульсаций тока и фильтра частот в аудиоаппаратуре, до трансформаторов и высоковольтных катушек зажигания в автомобилях.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме, на которых кратко и подробно рассматривается явление самоиндукции:

Надеемся, теперь вам стало понятно, что такое самоиндукция, как она проявляется и где ее можно использовать. Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Материалы по теме:

Словосочетание "катушка ниток" знакомо всем, но про катушку индуктивности слышали, думаю, не все. Вот что вы себе представляете под словом "катушка" ? Ну. это, наверное, какая-нибудь фиговинка, на которой намотаны нитки, леска, веревка, да что угодно! Катушка индуктивности представляет из себя точь-в-точь то же самое, но вместо нитки, лески или чего-нибудь еще там намотана обыкновенная медная проволока в изоляции. Изоляция может быть из бесцветного лака, из проводной изоляции, и даже из матерчатой. Тут фишка такая, хоть и провода в катушке индуктивности очень плотно прилегают к друг другу, они все равно изолированы друг от друга. Если будете мотать катушки индуктивности сами, ни в коем случае не вздумайте брать обычный медный голый провод!

Любая катушка индуктивности, как ни странно, обладает индуктивностью 🙂 Индуктивность катушки измеряется в Генри (Гн), обозначается буковкой L и замеряется LC – метром. Что такое индуктивность? Давайте разбираться. Если через проводок прогнать электрический ток, то он вокруг себя создаст магнитное поле:

где В – магнитное поле , I – сила тока.

А давайте возьмем и намотаем в спиральку этот провод и подадим на его концы электрический ток:

И у нас получилась вот такая картина с магнитными силовыми линиями:

Грубо говоря, чем больше линий магнитного поля пересекут площадь этого соленоида, получается площадь цилиндра, тем больше будет магнитный поток (Ф). Так как по всей этой конструкции течет электрический ток, то значит в этот момент он обладает какой-то Силой тока (I). А коэффициент между магнитным потоком и силой тока называется индуктивностью, и вычисляется так:

С научной же точки зрения, индуктивность – это способность извлекать энергию из источника электрического тока и сохранять ее в виде магнитного поля. Если ток в катушке увеличивается, магнитное поле вокруг катушки расширяется, а если ток уменьшается – магнитное поле сжимается. Катушка индуктивности обладает также очень интересными свойствами. При подаче на катушку электрического тока постоянного напряжения, в катушке возникает напряжение, противоположное напряжению электрического тока и оно потом исчезает через несколько долей секунд. Это противоположное напряжение называется ЭлектроДвижущейСилой самоиндукции, или просто – ЭДС самоиндукции. Это ЭДС зависит от индуктивности катушки. Поэтому в момент подачи напруги на катушку Сила тока в течение долей секунд плавно меняет свое значение от 0 до некоторого значения, потому что напряжение,в момент подачи электрического тока, также меняет свое значение от ноля и до установившегося значения, согласно Закон Ома:

где I – сила тока в катушке, U – напряжение в катушке, R – сопротивление катушки.

Как мы видим по формуле, напряжение меняется от нуля и до напряжения, подаваемого в катушку, следовательно и ток тоже будет меняться от нуля и до какого то значения. Сопротивление катушки постоянное.

И второй прикол в катушке индуктивности заключается в том, что если мы разомкнем цепь катушка индуктивности – источник тока, то у нас ЭДС самоиндукции будет приплюсовываться к напряжению, которое мы подали на катушку. Следовательно и ток будет в самом начале больше, а потом тихонько спадет до нуля. Время спада силы тока также зависит от индуктивности катушки.

Сделаем первые выводы о работе катушки индуктивности при подаче на нее постоянного тока. При подаче на катушку электрического тока, сила тока будет плавно увеличиваться, а при снятии электрического тока с катушки, сила тока резко возрастет в катушке и плавно убавиться до нуля. Короче говоря,сила тока в катушке мгновенно измениться не может. Это в электронике называют первым законом коммутации. Уфф, ну все, самое тяжелое позади :-).

Катушки индуктивности делятся в основном на два класса: с магнитным и немагнитным сердечником. Снизу на фото катушка с немагнитным сердечником.

Но где у нее сердечник? Воздух – это немагнитный сердечник :-). Такие катушки также могут быть намотаны на какой-нибудь цилиндрической бумажной трубочке. Индуктивность катушек с немагнитным сердечником используется, когда индуктивность не превышает 5 миллиГенри.

А вот катушки индуктивности с сердечником:

В основном используют сердечники из феррита и железных пластин. Сердечники повышают индуктивность катушек в разы. Сердечники в виде кольца (тороидальные) позволяют получить большую индуктивность, нежели просто сердечники из цилиндра.

Для катушек средней индуктивности используются ферритовые сердечники:

Катушки с большой индуктивностью делают как трансформатор с железным сердечником, но есть одно различие: у них имеется только одна первичная обмотка:

От каких факторов зависит индуктивность катушки? Давайте проведем несколько опытов. Я намотал катушку с немагнитным сердечником. Ее индуктивность настолько мала, что LC – метр мне показывает ноль.

Имеется ферритовый сердечник

Начинаю вводить катушку в сердечник на самый край

LC-метр показывает 21 микроГенри.

Ввожу катушку на середину феррита

35 микроГенри. Уже лучше.

Продолжаю вводить катушку на правый край феррита

20 микроГенри. Делаем вывод, самая большая индуктивность на цилиндрическом феррите возникает в его середине. Поэтому, если будете мотать на цилиндрике, старайтесь мотать в середине феррита. Это свойство используется для плавного изменения индуктивности в переменных катушках индуктивности:

1 – это каркас катушки

2 – это витки катушки

3 – сердечник, у которого сверху пазик по маленькую отвертку. Вкручивая или выкручивая сердечник, мы тем самым изменяем индуктивность катушки.

Экспериментируем дальше. Давайте попробуем сжимать и разжимать витки катушки. Для начала ставим ее в середину и начинаем сжимать витки

Индуктивность стала почти 50 микроГенри!

А давайте-ка попробуем расправим витки по всему ферриту

13 микроГенри. Делаем вывод: для максимальной индуктивности мотать катушку надо "виток к витку".

Убавим витки катушки в два раза. Было 24 витка, стало 12.

Совсем маленькая индуктивность. Убавил количество витков в 2 раза, индуктивность уменьшилась в 10 раз. Вывод: чем меньше количество витков – тем меньше индуктивность. Индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

Давайте поэкспериментируем с ферритовым кольцом.

Индуктивность.

У катушки, намотанной на сердечник, кроме реактивного(Xl) имеется и активное сопротивление(R). Таким образом, полное сопротивление катушки индуктивности равно сумме активной и реактивной составляющих.

Как работает трансформатор.

Рассмотрим работу дросселя собранного на замкнутом магнитопроводе и подключенного в виде нагрузки, к источнику переменного тока. Число витков и магнитная проницаемость сердечника подобраны таким образом, что его реактивное сопротивление велико, ток протекающий в цепи соответственно - нет.

Ток, переодически изменяя свое направление, будет возбуждать в обмотке катушки (назовем ее катушка номер 1) электромагнитное поле, направление которого будет также переодически меняться - перемагничивая сердечник. Если на этот же сердечник поместить дополнительную катушку(назовем ее - номер 2), то под действием переменного электромагнитного поля сердечника, в ней возникнет наведенная переменная Э.Д.С.

Если количество витков обеих катушек совпадает, то значение наведенной Э.Д.С. очень близко к значению напряжения источника питания, поданного на катушку номер 1. Если уменьшить количество витков катушки номер 2 вдвое, то значение наведенной Э.Д.С. уменьшится вдвое, если количество витков наоборот, увеличить - наведенная Э.Д.С. также, возрастет. Получается, что на каждый виток, приходится какая-то определенная часть напряжения.

Обмотку катушки на которую подается напряжение питания (номер 1) называют первичной, а обмотка, с которой трансформированое напряжение снимается - вторичной.


Отношение числа витков вторичной(Np) и первичной (Ns) обмоток равно отношению соответствующих им напряжений - Up(напряжение первичной обмотки) и Us(напряжение вторичной обмотки).


Таким образом, устройство состоящее из замкнутого магнитопровода и двух обмоток в цепи переменного тока можно использовать для изменения питающего напряжения - трансформации. Соответственно, оно так и называется - трансформатор.

Если подключить к вторичной обмотке какую-либо нагрузку, в ней возникнет ток(Is). Это вызовет пропорциональное увеличение тока(Ip) и в первичной обмотке. Будет верным соотношение:


Трансформаторы могут применяться как для преобразовния питающего напряжения, так и для развязки и согласования усилительных каскадов. При работе с трансформаторами необходимо обратить внимание на ряд важных параметров, таких как:
1. Допустимые токи и напряжения для первичной и вторичной обмоток.
2. Максимальную мощность трансформатора - мощность которая может длительное время передаваться через него, не вызывая перегрева обмоток.
3. Диапазон рабочих частот трансформатора.

Параллельный колебательный контур.

Если соединить катушку индуктивности и конденсатор - получится очень интересный элемент радиотехники - колебательный контур. Если зарядить конденсатор или навести в катушке Э.Д.С., используя электромагнитное поле - в контуре начнут происходить следующие процессы: Конденсатор разряжаясь, возбуждает электромагнитное поле в катушке индуктивности. Когда заряд истощается, катушка индуктивности возвращает запасенную энергию обратно в конденсатор, но уже с противоположным знаком, за счет Э.Д.С. самоиндукции. Это будет повторяться снова и снова - в контуре возникнут электромагнитные колебания синусоидальной формы. Частота этих колебаний называется резонансной частотой контура, и зависит от величин емкости конденсатора(С), и индуктивности катушки (L).

Параллельный колебательный контур обладает очень большим сопротивлением на своей резонансной частоте. Это позволяет использовать его для частотной селекции(выделения) в входных цепях радиоаппаратуры и усилителях промежуточной частоты, а так же - в различных схемах задающих генераторов.

Калькулятор расчета индуктивности однослойной катушки.

Что такое взаимная индуктивность? Руководство для разработчиков схем

Добавлено 24 сентября 2019 в 13:14

Сохранить или поделиться

Рассмотрим взаимную индуктивность и то, как она может повлиять на подход инженера к проектированию схем и систем.

Что такое взаимная индуктивность?

Если вы когда-либо использовали трансформатор, вы знакомы с взаимной индуктивностью. Название может немного вводить в заблуждение; кажется, это относится к обмену самой индуктивностью, как будто две катушки теряют свойства своей физической индуктивности, когда вы размещаете их в непосредственной близости друг от друга. Я бы сказал, что взаимная индуктивность относится не к делению индуктивности, а к взаимодействию индуктивностей: электрическое поведение одной катушки влияет на электрическое поведение соседней катушки.

Нет сомнений в том, что трансформатор является очень важным применением взаимной индуктивности, но это явление имеет ряд других последствий, которые имеют отношение практически ко всем, кто работает с электронными схемами и системами (т.е. не только к разработчикам трансформаторов).

Непреднамеренные трансформаторы

Давайте начнем этот раздел с силлогизма:

  • Предположение: компонент, который состоит из двух смежных катушек провода, – это то, что мы называем трансформатором.
  • Предположение: отдельная катушка индуктивности – это катушка провода.
  • Следовательно, если мы разместим отдельные катушки индуктивности в непосредственной близости, мы создадим трансформатор.

Если учесть степень влияния тока в первичной обмотке трансформатора на электрическое состояние вторичной обмотки, проблема становится очевидной: отдельные катушки индуктивности могут быть эффективным средством передачи шума и помех от одного сигнала к другому. И это особенно проблематично в наши дни, когда схемы настолько компактны.

Например, допустим, у вас есть небольшая плата с важным сигналом датчика, который необходимо оцифровать. Для сглаживающей фильтрации вы решаете использовать LC-фильтр нижних частот. Источником питания для этой платы является импульсный стабилизатор напряжения. По вашему мнению, вы не создаете связи между сглаживающим фильтром и схемой источника питания, но, поскольку конечное устройство должно быть не намного больше, чем спичечный коробок, все компоненты на крошечной двухсторонней плате в конечном итоге будут связаны друг с другом.

Прежде чем отправлять плату в производство, взгляните, где какие компоненты находятся. Не оказалась катушка индуктивности импульсного источника питания в непосредственной близости от катушки индуктивности сглаживающего фильтра? Или, может быть, они находятся рядом по вертикали, то есть, одна катушка индуктивности находится на верхней стороне платы, непосредственно над другой катушкой индуктивности на нижней стороне платы? (Слой земли может уменьшить влияние взаимной индуктивности, но физически экранировать высокочастотные магнитные поля не так просто.)

Если ваши ограничения по компоновке платы делают непрактичным физическое разделение катушек индуктивности, вы можете «магнитно разделить» их посредством относительной ориентации. Магнитная связь максимальна, когда катушки расположены параллельно. Если у вас две катушки индуктивности, поставьте одну перпендикулярно другой. Если у вас три катушки индуктивности в непосредственной близости друг от друга, две из них могут быть перпендикулярны друг другу, а третья может быть под углом 45°.

Расположение катушек индуктивности для минимизации их взаимного влияния

Уменьшение индуктивности

Интересное проявление явления взаимной индуктивности происходит, когда в непосредственной близости находятся «источающая» и «потребляющая» части пути тока. Под «источающей» и «потребляющей» я подразумеваю, что по одной части пути протекает ток в направлении «наружу» (т.е. от источника к нагрузке), а по другой протекает ток в направлении «внутрь» (т.е. обратно, от нагрузки к источнику). На самом деле вы можете уменьшить общую индуктивность пути протекания тока, разместив проводники от источника к нагрузке и обратно близко друг к другу, и эта более низкая индуктивность приведет к улучшению высокочастотных свойств компоновки платы.

Расположение проводников для уменьшения взаимной индуктивности

Уменьшение (нежелательной) связи

Схема с уменьшенной индуктивностью, рассмотренная в предыдущем разделе, также приводит к физически меньшей токовой петле, что дает дополнительные преимущества. Взаимная индуктивность между одной токовой петлей и соседней токовой петлей приводит к нежелательной связи. Это напоминает мне о рамочной магнитной антенне, которая была в радиоприемнике, который был у меня почти двадцать лет назад. С электрической точки зрения рамочные антенны подобны катушкам индуктивности, которые взаимодействуют с магнитной составляющей передаваемого электромагнитного сигнала.

Большие петли хороши, если вы пытаетесь слушать радио, но не так уж хороши, если вы пытаетесь сохранить чистоту сигнала в электронном устройстве. Если вы не хотите, чтобы сигналы из одной части схемы смешивались с сигналами в другой части схемы, вы можете уменьшить связь, уменьшив взаимную индуктивность, а уменьшить взаимную индуктивность вы можете, реализовав физически меньшую токовую петлю.

Уменьшение размеров токовой петли

Улучшение соединений между платами

Задумывались ли вы, почему кабели иногда включают в себя многочисленные заземления? В некоторых случаях для безопасного переноса всего обратного тока требуется несколько заземляющих проводов, но в слаботочных приложениях они помогают предотвратить излишнюю связь между соседними проводниками на основе взаимной индуктивности.

Если между проводником и ближайшим общим проводом имеется большое расстояние, путь тока этого проводника будет иметь бо́льшую площадь петли. Соседний проводник также будет иметь площадь петли аналогичного размера (немного больше или немного меньше, в зависимости от того, где находится общий провод). Следовательно, взаимная индуктивность будет высокой. Вы можете уменьшить размер петель, распределив провода заземления по всему кабелю, и если вы действительно хотите минимизировать взаимную индуктивность, вы можете соединить каждую пару сигнальных проводов с общим проводом.

Заключение

В данной статье мы рассмотрели некоторые практические последствия взаимной индуктивности. Вы можете улучшить чистоту сигнала и надежность системы, помня об этом явлении, когда проектируете свои печатные платы и соединения между ними, особенно в наш век непрерывной миниатюризации – поскольку устройства становятся всё меньше, и всё меньше и меньше места на печатных платах доступно для обеспечения адекватного разделения между токовыми петлями и индуктивными компонентами.

Оригинал статьи:

Теги

Взаимная индуктивностьКабельКатушка индуктивностиМагнитная связьТрансформаторЦелостность сигналов

Сохранить или поделиться

Индуктивность | электроника | Britannica

Индуктивность , свойство проводника (часто в форме катушки), которое измеряется величиной электродвижущей силы или напряжения, индуцированного в нем, по сравнению со скоростью изменения электрического тока, который производит напряжение. Постоянный ток создает стационарное магнитное поле; Постоянно изменяющийся ток, переменный ток или флуктуирующий постоянный ток создают изменяющееся магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует электродвижущую силу в проводнике, присутствующем в поле.Величина наведенной электродвижущей силы пропорциональна скорости изменения электрического тока. Коэффициент пропорциональности называется индуктивностью и определяется как значение электродвижущей силы, индуцированной в проводнике, деленное на величину скорости изменения тока, вызывающего индукцию.

Британская викторина

Электричество: короткие замыкания и постоянный ток

В чем разница между электрическим проводником и изолятором? Кто придумал батарею? Почувствуйте, как ваши клетки горят, когда вы заряжаете свою умственную батарею, отвечая на вопросы этой викторины.

Если электродвижущая сила индуцируется в проводнике, отличном от того, в котором изменяется ток, это явление называется взаимной индукцией, примером чего может служить трансформатор. Однако изменение магнитного поля, вызванное изменяющимся током в проводнике, также индуцирует электродвижущую силу в самом проводнике, по которому протекает изменяющийся ток. Такое явление называется самоиндукцией, и отношение индуцированной электродвижущей силы к скорости изменения тока определяется как самоиндукция.

Самоиндуцированная электродвижущая сила противодействует изменению, которое ее вызывает. Следовательно, когда ток начинает течь через катушку с проволокой, он встречает сопротивление своему течению в дополнение к сопротивлению металлической проволоки. С другой стороны, когда электрическая цепь, несущая постоянный ток и содержащая катушку, внезапно размыкается, схлопывающееся и, следовательно, уменьшающееся магнитное поле вызывает индуцированную электродвижущую силу, которая стремится поддерживать ток и магнитное поле и может вызвать искру. между контактами переключателя.Таким образом, самоиндукцию катушки или просто ее индуктивность можно рассматривать как электромагнитную инерцию, свойство, которое противодействует изменениям как токов, так и магнитных полей.

Индуктивность зависит от размера и формы данного проводника, количества витков, если это катушка, и типа материала рядом с проводником. Катушка, намотанная на сердечник из мягкого железа, гораздо более эффективно подавляет увеличение тока, чем такая же катушка с воздушным сердечником. Железный сердечник увеличивает индуктивность; при той же скорости изменения тока в катушке большая противодействующая электродвижущая сила (обратная ЭДС) присутствует, чтобы подавить ток.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Единица магнитной индукции - генри, названный в честь американского физика 19 века Джозефа Генри, который первым открыл явление самоиндукции. Один генри эквивалентен одному вольту, разделенному на один ампер в секунду. Если ток, изменяющийся со скоростью один ампер в секунду, индуцирует электродвижущую силу в один вольт, цепь имеет индуктивность в один генри, то есть относительно большую индуктивность.

Что такое индуктор? - ES Components

Индуктор , также называемый катушкой , дросселем или реактором , представляет собой пассивный двухконтактный электрический компонент, который накапливает энергию в магнитном поле при прохождении через него электрического тока. Индуктор обычно состоит из изолированного провода, намотанного в катушку вокруг сердечника.

Когда ток, протекающий через катушку индуктивности, изменяется, изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует электродвижущую силу ( e.м.ф. ) (напряжение) в проводнике, описываемое законом индукции Фарадея. Согласно закону Ленца, индуцированное напряжение имеет полярность (направление), которая противодействует изменению тока, который его создал. В результате катушки индуктивности препятствуют любым изменениям тока через них.

Катушка индуктивности характеризуется своей индуктивностью, которая представляет собой отношение напряжения к скорости изменения тока. В Международной системе единиц (СИ) единицей индуктивности является генри (Н), названный в честь американского ученого 19 века Джозефа Генри.При измерении магнитных цепей он эквивалентен Веберу / Амперу. Индукторы имеют значения, которые обычно находятся в диапазоне от 1 мкГн (10-6 Гн) до 20 Гн. Многие индукторы имеют магнитный сердечник из железа или феррита внутри катушки, который служит для увеличения магнитного поля и, следовательно, индуктивности. Наряду с конденсаторами и резисторами, индукторы являются одним из трех пассивных элементов линейной цепи, составляющих электронные схемы. Индукторы широко используются в электронном оборудовании переменного тока (AC), особенно в радиооборудовании.Они используются для блокировки переменного тока, позволяя проходить постоянному току; индукторы, предназначенные для этой цели, называются дросселями. Они также используются в электронных фильтрах для разделения сигналов разных частот и в сочетании с конденсаторами для создания настроенных схем, используемых для настройки радио- и телевизионных приемников.

Катушки индуктивности широко используются в аналоговых схемах и обработке сигналов. Применения варьируются от использования больших катушек индуктивности в источниках питания, которые в сочетании с фильтрующими конденсаторами устраняют пульсации, кратные частоте сети (или частоте переключения для импульсных источников питания) на выходе постоянного тока, до небольшой индуктивности. ферритовой бусины или торца, установленных вокруг кабеля, чтобы предотвратить передачу радиочастотных помех по проводу.Индукторы используются в качестве накопителя энергии во многих импульсных источниках питания для выработки постоянного тока. Катушка индуктивности подает энергию в цепь, чтобы поддерживать ток во время периодов выключения, и позволяет создавать топографии, в которых выходное напряжение выше входного.

Источник: Википедия

Hitachi FAQ | Что такое индуктивность?

A: Индуктор - это электронный компонент, состоящий просто из катушки с проволокой . Если по проводу проходит постоянный электрический ток, это создает магнитное поле.Если ток меняется, то меняется и магнитное поле. Единицей измерения индуктивности является генри (H), названный в честь Джозефа Генри, американского физика, который открыл ее независимо примерно в то же время, что и английский физик Майкл Фарадей.

Один генри - это величина индуктивности, которая требуется для создания одного вольт электродвижущей силы, когда ток изменяется со скоростью один ампер в секунду. С индуктивностью связаны три закона. Эти:

  • Закон Эрстеда: , который гласит, что постоянный электрический ток создает магнитное поле вокруг проводника.
  • Закон Фарадея: , который гласит, что изменяющееся магнитное поле индуцирует ток в проводнике.
  • Закон Ленца: , который гласит, что этот индуцированный ток имеет направление, противоположное изменению тока, создавшего магнитное поле. Это явление называется самоиндукцией.
Так что все это значит и в чем выгода? Ну, поскольку индуктор изменяет свое магнитное поле в противовес всплеску тока или падению тока, он стремится поддерживать ток на прежнем уровне, тем самым сопротивляясь изменению.Это позволяет поддерживать ток на постоянном уровне. Другими словами, индуктор создает своего рода инерцию в потоке тока, который сопротивляется быстрым колебаниям почти так же, как большое тело сопротивляется изменениям своей скорости.

Одним из важных применений индукторов является то, что они имеют тенденцию блокировать высокочастотные сигналы, пропуская низкочастотные колебания. Это противоположная функция конденсаторов, которые позволяют переменному току свободно течь, блокируя постоянный ток после того, как конденсатор заряжен.Вот почему конденсаторы постоянного тока часто используются в качестве фильтров нижних или верхних частот. Если схема представляет собой цепь переменного тока и чувствительна к шуму постоянного тока (как в случае микрофонных входов или соединений между аудиокомпонентами), то конденсатор постоянного тока, включенный последовательно перед остальной частью схемы, будет пропускать только сигналы переменного тока. Это называется блокировкой цепи. Однако, если между сигналом и землей установить конденсатор, это предотвратит прохождение сигналов переменного тока. Это известно как схема развязки постоянного тока, и они часто используются для удаления пульсаций напряжения с источников питания постоянного тока, чтобы они обеспечивали более чистое напряжение.

Таким образом, комбинируя два компонента (т.е. конденсаторы и катушки индуктивности) в любой цепи, можно выборочно фильтровать или генерировать колебания практически любой желаемой частоты. Однако современные схемы редко используют индукторы, потому что они могут достичь практически всех тех же результатов с микросхемами и конденсаторами.

Определение индуктивности по Merriam-Webster

в · дуктанс | \ in-ˈdək-tən (t) s \ 1а : свойство электрической цепи, посредством которого в ней индуцируется электродвижущая сила за счет изменения тока либо в самой цепи, либо в соседней цепи. б : - мера этого свойства, равная отношению наведенной электродвижущей силы к скорости изменения индуцирующего тока.

2 : цепь или устройство, обладающее индуктивностью.

Основы индуктивности | EC&M

Индуктивность - это связь между электрическими цепями и магнитными полями.

Синусоидальные волны напряжения и тока синфазны, когда они достигают пика и одновременно пересекают нулевую ось. Однако это случается редко и только в цепях переменного тока (AC), содержащих чистые сопротивления. Большинство цепей переменного тока содержат тот или иной тип индуктивности, и в этом случае форма волны тока отстает от напряжения или достигает своего пика немного позже формы волны напряжения. Запаздывающий ток указывает на индуктивную цепь.


Источники индуктивности. Катушка индуктивности состоит из катушки с проволокой, намотанной на железный или немагнитный (воздушный) сердечник.Ток, проходящий через катушку индуктивности, создает магнитный поток. Результирующее магнитное поле может накапливать энергию, которая передается назад и вперед между электрической цепью и магнитной цепью, создаваемой индуктором. Величина индуктивности измеряется в Генри , количестве магнитного потока, создаваемого каждым ампером тока. Индуктивное реактивное сопротивление - это индуктивность, умноженная на радианную частоту системы.

Многие устройства переменного тока содержат катушки с проводом. Трансформаторы, например, представляют собой две или более катушек изолированного провода, обернутого вокруг железного сердечника.Двигатели обычно имеют статор, неподвижную катушку изолированного провода, которая окружает вторую катушку изолированного провода, которая может свободно вращаться (ротор). Трансформаторы и двигатели широко используются в большинстве энергосистем, что делает большинство систем переменного тока индуктивными по своей природе.

Основы индуктивности.

Ток, протекающий через спиральный провод индуктора, создает магнитное поле, окружающее проводник. Направление магнитного поля находится по правилу правой руки.Большой палец правой руки направьте по направлению тока. Пальцы сгибаются в направлении магнитного поля.

Переменный ток, протекающий через катушку индуктивности, создает изменяющееся во времени магнитное поле. По мере того, как поле увеличивается по величине, оно накапливает энергию, обеспечиваемую электрической цепью. Когда поле схлопывается, его энергия возвращается в электрическую цепь. Этот цикл увеличения / уменьшения происходит 120 раз в секунду в системе с частотой 60 Гц.

Применение индуктивности.

Катушки индуктивности, часто называемые в силовых приложениях реакторами, используются для изменения характеристик энергосистемы. При последовательном соединении реакторы значительно увеличивают импеданс противофазного тока. Поскольку ток, протекающий во время короткого замыкания, почти на 90 ° не совпадает по фазе с напряжением системы, для ограничения тока короткого замыкания можно использовать последовательные реакторы. Токоограничивающие реакторы могут стать рентабельной альтернативой замене автоматических выключателей, когда величина тока короткого замыкания превышает номинальные параметры оборудования.Подключение реакторов от линии к нейтрали (в шунте) противодействует емкостным эффектам зарядки линии, которые могут вызывать недопустимо высокие напряжения на очень длинных линиях передачи. Шунтирующие реакторы распространены на линиях сверхвысокого напряжения (СВН) протяженностью в сотни миль.

Влияние индуктивности.

По мере увеличения индуктивности в цепи переменного тока увеличивается и величина, на которую ток отстает от напряжения. Величина задержки измеряется в электрических градусах. Косинус числа градусов запаздывания называется коэффициентом мощности (PF) схемы.У чисто резистивной схемы нет запаздывания (0 °). Косинус 0 ° равен 1 или единице. Коэффициент мощности единства - это то, чего вы хотите достичь в силовых цепях.

Индуктивный ток сдвинут по фазе на 90 ° по отношению к резистивному току. Прямоугольный треугольник, называемый треугольником импеданса, может быть образован путем проведения гипотенузы между сопротивлением и индуктивными реактивными величинами. Если индуктивное реактивное сопротивление в цепи составляет 48,4% от сопротивления, можно использовать тригонометрию, чтобы проиллюстрировать, что ток будет отставать от напряжения на 25.8 °. Косинус 25,8 ° равен 0,90, или 90%, поэтому коэффициент мощности схемы отстает на 90% (, рис. выше).

Позже мы обсудим, как приблизить схему PF с запаздыванием на 90% к единице. Хороший коэффициент мощности важен для правильной работы энергосистемы. Когда коэффициент мощности слишком низкий, электрическая система может страдать от плохого регулирования напряжения и чрезмерных потерь.

Фер - технический консультант из Клируотера, Флорида.

Индуктивность

  • Изучив этот раздел, вы сможете описать:
  • • Единица индуктивности.
  • • Факторы, влияющие на индуктивность.
  • • Напряжение и ЭДС.
  • • Самоиндукция.
  • • Задний э.д.с. и его эффекты.

Индуктивность

Ток, генерируемый в проводнике изменяющимся магнитным полем, пропорционален скорости изменения магнитного поля. Этот эффект называется ИНДУКТИВНОСТЬЮ и обозначается символом L. Он измеряется в единицах, называемых генри (H), названных в честь американского физика Джозефа Генри (1797-1878).Один генри - это величина индуктивности, необходимая для создания ЭДС в 1 вольт в проводнике, когда ток в проводнике изменяется со скоростью 1 ампер в секунду. Генри - довольно крупная единица измерения для использования в электронике, чаще всего используются миллигенри (мГн) и микрогенри (мкГн). Эти единицы описывают одну тысячную и одну миллионную генри соответственно.

Несмотря на то, что генри обозначается символом (заглавной) H, имя генри применяется к единице индуктивности с использованием строчной буквы h.Форма множественного числа генри может быть генри или генри; Американский национальный институт стандартов и технологий рекомендует использовать в публикациях США генри.

Факторы, влияющие на индуктивность.

Величина индуктивности в катушке индуктивности зависит от:

  • а. Количество витков провода в индукторе.
  • г. Материал сердечника.
  • г. Форма и размер сердечника.
  • г. Форма, размер и расположение проволоки, из которой состоят катушки.

Поскольку индуктивность (в генри) зависит от множества переменных величин, ее довольно сложно рассчитать точно; были разработаны многочисленные формулы, учитывающие различные особенности конструкции. Также в этих формулах часто необходимо использовать специальные константы и таблицы данных преобразования для работы с необходимой степенью точности. Использование компьютерных программ и систем автоматизированного проектирования несколько облегчило ситуацию. Однако внешние эффекты, вызванные другими компонентами и проводкой рядом с индуктором, также могут повлиять на его значение индуктивности после его сборки в цепь, поэтому, когда требуется точное значение индуктивности, одним из подходов является расчет приблизительного значения и разработка индуктор так, чтобы он был регулируемым.

Типичная формула для аппроксимации значения индуктивности катушки индуктивности приведена ниже. Эта конкретная версия предназначена для расчета индуктивности «соленоида, намотанного одним слоем витков бесконечно тонкой ленты, а не проволоки, и с равномерно и близко расположенными витками».

Рис. 3.2.1 Миниатюрный индуктор переменного тока.

Где:

  • L - индуктивность в генри.
  • d - диаметр рулона в метрах.
  • n - количество витков в катушке.
  • l - длина змеевика в метрах.

Для катушек, не соответствующих в точности указанным выше спецификациям, должны быть включены дополнительные факторы. На рис. 3.2.1 показан один из способов получения достаточно точной индуктивности, используемый в некоторых ВЧ и ВЧ схемах. Миниатюрная катушка индуктивности намотана на пластмассовый каркас, в который достаточно ввинчен ферритовый сердечник (железная пыль), чтобы обеспечить сердечник с нужной индуктивностью.

Напряжение и э.д.с.

Напряжение , индуцированное в проводнике, называется э.д.с. (электродвижущая сила), потому что ее источником является изменяющееся магнитное поле вокруг проводника и вне его. Любое внешнее напряжение (в том числе создаваемое внешней батареей или источником питания) называется э.д.с., в то время как напряжение (разность потенциалов или п.о.) на внутреннем компоненте в цепи называется напряжением.

Задний э.м.

А задник e.МС (также называемая ЭДС счетчика) - это ЭДС, создаваемая на индукторе изменяющимся магнитным потоком вокруг проводника, вызванная изменением тока в индукторе. Его значение можно рассчитать по формуле:

Где:

  • E - наведенная обратная ЭДС. в вольтах
  • L - индуктивность катушки в генри.
  • ΔI - изменение тока в амперах.
  • Δt - время изменения тока в секундах.

Примечания:

Δ (греч. D - дельта) обозначает различие или изменение собственности.

Таким образом, формула описывает обратную ЭДС в зависимости от индуктивности (в генри), умноженной на скорость изменения тока (в амперах в секунду).

Знак минус перед L указывает на то, что полярность наведенной обратной ЭДС будет обратной по сравнению с изменением напряжения на проводнике, которое первоначально вызвало изменение тока и, как следствие, изменение магнитного поля.

Помните, что при работе с практическими значениями милли или микрогенри все значения, используемые в формуле, должны быть преобразованы в стандартные значения генри-ампер и секунд, как описано в нашем буклете «Советы по математике».

Пример

Поскольку величина обратной ЭДС зависит от скорости изменения тока, она будет наибольшей, когда произойдет самое быстрое изменение. Например, скорость изменения чрезвычайно высока всякий раз, когда ток через катушку индуктивности отключается; тогда изменение может быть от максимума до нуля всего за несколько миллисекунд.

Представьте, что катушка индуктивности 200 мГн, подключенная к источнику питания 9 В, пропускает ток 2 ампера. Когда ток отключается, он падает до нуля через 10 мсек. Какой будет обратная ЭДС, генерируемая на катушке?

E = 200 мГн x 2 А / 10 мс

или

E = 200 x 10 -3 x 2/10 x 10 -3

= 40 вольт

Значит, обратная ЭДС, возникающая при выключении, более чем в 4 раза превышает напряжение питания!

Эти высоковольтные импульсы, возникающие при отключении индуктивного компонента, такого как двигатель или катушка реле, могут потенциально вызвать повреждение выходного транзистора или интегральной схемы, переключающей устройство.Поэтому существенная защита обеспечивается включением диода в выходной каскад, как показано на рис. 3.2.2 и 3.2.3

Задняя защита от ЭДС

Рис. 3.2.2 Задняя э.д.с. Защитный диод.

Защитный диод на рис. 3.2.2, подключенный к катушке индуктивности, обычно имеет обратное смещение, так как напряжение на его катоде, подключенном к шине питания + V, будет более положительным, чем его анод на коллекторе транзистора. Однако при выключении на индукторе появляется большой всплеск напряжения противоположной полярности из-за схлопывающегося магнитного поля.Во время этого скачка напряжения коллектор транзистора может находиться под более высоким потенциалом, чем питание, за исключением того, что если это произойдет, диод станет смещенным в прямом направлении и предотвратит повышение напряжения коллектора выше, чем на шине питания.

Рис. 3.2.3 Защитные диоды в ULN2803.

На рис. 3.2.3 показан популярный I.C. (ULN2803) для переключения индуктивных нагрузок. Выходы восьми инвертирующих усилителей защищены диодом, общие катоды которого подключены к положительной шине питания + V на выводе 10.

Самоиндукция

Принцип работы самоиндукции зависит от двух взаимосвязанных действий, происходящих одновременно, и от каждого из этих действий в зависимости от другого.

Действие 1.

Любой проводник, в котором изменяется ток, создает вокруг себя изменяющееся магнитное поле.

Действие 2.

Любой проводник в ИЗМЕНЯЕМОМ магнитном поле будет иметь изменяющуюся ЭДС, наведенную в него.Величина этой наведенной ЭДС и величина индуцированного тока, который она производит в проводнике, будут зависеть от скорости изменения магнитного поля; чем быстрее изменяется поток поля, тем больше будет наведенная ЭДС. и его последующий ток.

Эффект индукции эдс самим собой индуктором называется самоиндукцией (но часто его называют просто индукцией). Когда катушка индуктивности индуцирует ЭДС в отдельную соседнюю катушку индуктивности, это называется взаимной индукцией и является свойством, используемым трансформаторами.

Изменяющееся магнитное поле, создаваемое вокруг проводника изменяющимся током в проводнике, вызывает изменение ЭДС в этом проводнике. Эта изменяющаяся ЭДС, в свою очередь, создает переменный ток, текущий в направлении, противоположном исходному току. Таким образом, изменения в этом токе противодействуют изменениям в исходном токе.

Таким образом, действие 2 ограничивает изменения, происходящие из-за действия 1. Если исходный ток увеличивается, индуцированный ток замедляет скорость увеличения.Точно так же, если исходный ток уменьшается, индуцированный ток замедляет скорость уменьшения. Общий результат этого - уменьшение амплитуды переменного тока через катушку индуктивности и, таким образом, уменьшение амплитуды переменного напряжения на катушке индуктивности.

Поскольку сила магнитного поля, создаваемого исходным током, зависит от скорости (скорости) изменения тока, индуктор уменьшает поток переменного тока (AC) больше на высоких частотах, чем на низких.Этот ограничивающий эффект, создаваемый наведенной ЭДС, будет сильнее на более высоких частотах, потому что на высоких частотах ток и, следовательно, поток изменяются быстрее. Этот эффект получил название «Индуктивное реактивное сопротивление».

Индуктивное реактивное сопротивление.

Реактивное сопротивление препятствует прохождению переменного тока. Как и сопротивление, оно измеряется в Ом, но поскольку сопротивление имеет одно и то же значение на любой частоте, а сопротивление переменному току в индукторах зависит от частоты, его нельзя назвать сопротивлением.Вместо этого он называется Reactance (X). Конденсаторы также обладают свойством реактивного сопротивления, но они по-разному реагируют на частоту, поэтому существует два типа реактивного сопротивления; индукторы имеют индуктивное реактивное сопротивление (X L ), а конденсаторы - емкостное реактивное сопротивление (X C ).

Что такое индуктор? - Основы схемотехники

Катушка индуктивности - это пассивный двухконтактный электрический компонент, состоящий из катушки с проводом.Он сконструирован как резистор, который состоит из проволоки простой длины, свернутой в спираль. Он хранит энергию в магнитном поле, когда через него протекает электрический ток. Индуктор обычно состоит из изолированного провода, намотанного в катушку вокруг сердечника, предназначенного для использования магнетизма и электричества. Катушка индуктивности меняется каждый раз, когда через нее протекает ток.

Изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует в проводнике электродвижущую силу, описываемую законом индукции Фарадея. Однако закон Ленца гласит, что индуцированное напряжение имеет полярность, которая противодействует изменению тока, который его создал.Следовательно, индукторы препятствуют любым изменениям тока через них.

Катушка индуктивности способна накапливать энергию в виде магнитных полей. Поскольку электричество течет в катушку слева направо, оно создает магнитное поле по часовой стрелке.

Общие области применения индукторов

Использование индукторов зависит от требований к передаче электроэнергии. Его можно использовать в следующих целях:

Когда переменный ток протекает через катушки индуктивности, он создает ток в противоположном направлении.Затем индуктор перекрывает поток переменного тока и пропускает постоянный ток. Он используется в источнике питания, где переменный ток преобразуется в постоянный.

С помощью индукторов схемы настройки могут выбирать желаемую частоту. Электронные устройства, такие как схемы радионастройки и телевидение, используют конденсаторные типы вместе с катушкой индуктивности. Он изменяет частоту и помогает выбирать частоту из нескольких каналов.

  • Для хранения энергии в устройстве

Катушки индуктивности могут накапливать энергию.Энергия сохраняется в виде магнитного поля и исчезает при отключении источника питания. Вы можете увидеть это в компьютерных схемах, где можно переключать блоки питания.

Индуктивные датчики приближения очень надежны в эксплуатации и являются бесконтактными. Основным принципом этого является индуктивность, которая представляет собой магнитное поле в катушке, противодействующее прохождению электрического тока. Механизм датчиков приближения используется в светофорах для определения плотности движения.

Реле действует как электрический выключатель.Использование катушки индуктивности в переключателе, который контактирует с потоком переменного тока, создает магнитное поле.

Индукторы регулируют скорость двигателя. Вал в двигателе будет вращаться из-за магнитного поля, создаваемого переменным током. Вы можете зафиксировать скорость двигателя в зависимости от частоты источника питания.

Вы можете спроектировать трансформатор, используя комбинацию индукторов с общим магнитным полем. Системы передачи энергии иллюстрируют одно из основных применений трансформаторов.Они используются для уменьшения или увеличения мощности передачи в качестве понижающих или повышающих трансформаторов.

В качестве фильтров можно использовать комбинацию катушек индуктивности и конденсаторов. Частота входного сигнала при входе в схему ограничивается с помощью этих фильтров. По мере увеличения частоты питания увеличивается и сопротивление катушки индуктивности.

Закон индукции Фарадея

Как обсуждалось в предыдущей статье об электромагнетизме, Майкл Фарадей экспериментировал с током, протекающим через катушку с проволокой, чтобы создать магнитное поле.Он наблюдал, будет ли магнитное поле индуцировать ток во второй катушке провода, но, к сожалению, магнитное поле не возникло. Позже он понял, что изменяющееся магнитное поле вызывает электрический ток в проволочной петле. Эту идею мы сейчас называем законом индукции Фарадея.

Эксперимент Фарадея

Закон индукции Фарадея гласит, что изменяющееся магнитное поле вызывает электродвижущую силу (ЭДС) в проводе контура. Электродвижущая сила заставляет электроны двигаться и образовывать ток.Изменение площади проволочной петли и изменение угла между петлей и магнитным полем индуцирует ток. Это связано с тем, что непосредственно индуцирует ЭДС, известную как магнитный поток. Магнитный поток - это полное магнитное поле, которое проходит через проволочную петлю, и когда это поле изменяется, оно индуцирует электродвижущую силу.

Уравнение магнитного потока:

Различные типы индукторов

Существуют различные типы индукторов в зависимости от материала, из которого они изготовлены.

Индуктор с воздушным сердечником

Катушки индуктивности с керамическим сердечником также называют индукторами с воздушным сердечником. Керамика - наиболее часто используемый материал для сердечников индуктора. Его основная цель - придать форму катушке. Он имеет очень низкие потери в сердечнике и высокое качество, что делает его идеальным для высокочастотных приложений, где требуются низкие значения индуктивности. Кроме того, керамика имеет очень низкий коэффициент теплового расширения. Даже для диапазона рабочих температур стабильность индуктивности индуктора высока.Не будет увеличения значения проницаемости из-за материала сердечника, поскольку керамика не имеет магнитных свойств. При создании радиочастотных настроечных катушек, цепей фильтров и демпфирующих цепей используются индукторы с воздушным сердечником для обеспечения более низкой пиковой индуктивности и в высокочастотных приложениях, таких как теле- и радиоприемники.

Примеры характеристик:

  • Допуск: ± 2%
  • Индуктивность: 0,85 мГн
  • Сечение провода: 18 AWG
  • Сопротивление постоянному току: 0,44 Ом
  • Допустимая мощность: 30 Вт RMS

Индуктор с железным сердечником

Катушки индуктивности

с железным сердечником - лучший вариант, когда вам нужны небольшие индукторы.У них высокая мощность и высокое значение индуктивности. Однако их пропускная способность на высоких частотах ограничена. Он применим в звуковом оборудовании, но, в отличие от других индукторов с сердечником, имеет ограниченное применение.

Индуктор с ферритовым сердечником

Его еще называют ферромагнитным материалом. Он обладает магнитными свойствами и состоит из смешанного оксида металла, железа и других элементов для создания кристаллических структур.

Есть два типа ферритов - мягкие ферриты и твердые ферриты.Они классифицируются по магнитной коэрцитивности, которая представляет собой напряженность магнитного поля, необходимую для размагничивания ферромагнитного материала от состояния полного насыщения до нуля. Феррит состоит из XFe204, где X представляет собой переходные материалы. Чаще всего используются комбинации намагниченных материалов: марганец и цинк (MnZn) или цинк и никель (NiZn). Применения ферритового сердечника очень много. Его можно использовать на высоких и средних частотах, в цепи переключения и Pi-фильтрах.

Примеры характеристик:

  • Запатентованные ферритовые материалы 5H и 10H и эквивалентные
  • Подходит для диапазона ≥ 150 кГц
  • Диапазон рабочих температур от -25 ° C до + 120 ° C
  • UL 94 V – 0 огнестойкий класс для основы и бобины

Расчет напряжения на индукторе

При расчете напряжения на катушке индуктивности мы используем формулу:

Чтобы рассчитать напряжение на катушке индуктивности, нам нужно сначала найти L.L - это индуктивность, выраженная в Генри, и производная тока, проходящего через катушку индуктивности.

Пример: Если ток, протекающий через катушку индуктивности, составляет 60sin (2000t), а ее индуктивность составляет 70 мкГн, каково напряжение на катушке индуктивности?

Расчет тока через индуктор

При расчете напряжения на катушке индуктивности мы используем формулу:

Чтобы рассчитать ток через катушку индуктивности, нам нужно сначала найти L. L - это индуктивность, выраженная в Генри, и интеграл напряжения, проходящего через катушку индуктивности.

Примечание: I o - это начальный ток, проходящий через катушку индуктивности, если таковая имеется.

Пример: Если напряжение на катушке индуктивности составляет 6cos (3000t) В, а индуктивность катушки индуктивности составляет 6 мкГн, какой ток проходит через катушку индуктивности? (Начальные условия: I o = 0A)

Расчет индуктивности проволочной катушки

При расчете индуктивности катушки с проволокой мы используем формулу:

Магнитный поток вокруг катушки вызывает ее индуктивность.Чем сильнее магнитный поток для определенного значения тока, тем больше его индуктивность. Это означает, что у вас будет более высокая индуктивность при большем количестве витков катушки и более низкая индуктивность при меньшем количестве витков. Таким образом, приведенная выше формула показывает, что индуктивность пропорциональна квадрату числа витков.

Как построить катушку индуктивности с проволокой

Чтобы вычислить удельную индуктивность по Генри, мы можем использовать формулу:

Где:

  • L = индуктивность в Micro Henries [мкГн]
  • d = диаметр катушки от одного центра провода до другого центра провода.Его следует указывать в дюймах.
  • l = длина катушки, указанная в дюймах
  • n = количество витков

Но при этом помните следующее:

  • Длина катушки, используемой в индукторе, должна быть равна или 0,4 диаметра катушки.
  • Как показано в приведенной выше формуле, индуктивность индуктора с воздушным сердечником изменяется как квадрат числа витков. Таким образом, значение длины умножается в четыре раза, если количество витков удваивается.Значение длины умножается на два, если количество витков увеличивается до 40%.

Как намотать катушку

  1. Сначала катушка должна быть намотана на пластмассовый каркас соответствующего диаметра и должен быть равен диаметру сердечника.
  2. Обмотка должна быть плотной, а соседние витки должны располагаться как можно ближе.
  3. После завершения намотки медленно извлеките сердечник, не трогая катушку.
  4. Нанесите тонкий слой эпоксидной смолы на поверхность змеевика для механической поддержки.
  5. Наконец, удалите изоляцию с концов катушки.

Пример. Допустим, вам нужно сделать катушку индуктивности, обеспечивающую индуктивность 20 мкГн. Диаметр катушки составляет 2 дюйма, а длина катушки - 2,25 дюйма. Вам нужно найти количество витков катушки.

Подставляя значения в приведенную выше формулу, где:

  • L = 20 дюймов
  • d = 2 дюйма
  • l = 2,25 дюйма

Катушка провода Характеристики , влияющие на индуктивность

1.Количество витков или витков в катушке

Чем больше витков провода в катушке, тем большее количество генерируемого магнитного поля измеряется в ампер-витках. Это означает, что чем больше витков провода в катушке, тем больше индуктивность, а чем меньше витков, тем меньше индуктивность.

2. Площадь змеевика

Площадь катушки измеряется в продольном направлении через катушку в поперечном сечении сердечника. Большая площадь катушки дает меньшее сопротивление формированию потока магнитного поля при определенной силе поля.Это означает, что большая площадь катушки приводит к большей индуктивности, а меньшая площадь катушки приводит к меньшей индуктивности.

3. Длина рулона

Чем больше длина катушки, тем меньше индуктивность, и, наоборот, чем короче длина катушки, тем больше индуктивность. Катушка, расположенная на большом расстоянии, образует относительно длинную катушку. Этот тип катушки имеет меньше магнитных связей из-за большего расстояния между каждым витком. Следовательно, он имеет относительно низкую индуктивность. С другой стороны, катушка с близко расположенными витками образует относительно короткую катушку.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *