Как работает катушка индуктивности: ✅ Как работает катушка индуктивности

Содержание

✅ Как работает катушка индуктивности

Катушка индуктивности

Что такое катушка индуктивности

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 ПВХ-изоляции и даже из матерчатой. Тут фишка такая, что хоть и провода в катушке индуктивности очень плотно прилегают к друг другу, они все равно изолированы друг от друга. Если будете мотать катушки индуктивности своими руками, ни в коем случае не вздумайте брать обычный медный голый провод!

Индуктивность

Любая катушка индуктивности обладает индуктивностью. Индуктивность катушки измеряется в Генри (Гн), обозначается буковкой L и замеряется с помощью LC – метра.

Что такое индуктивность? Если через провод пропустить электрический ток, то он вокруг себя создаст магнитное поле:

В – магнитное поле, Вб

А давайте возьмем и намотаем в спиральку этот провод и подадим на его концы напряжение

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

Грубо говоря, чем больше линий магнитного поля пересекут площадь этого соленоида, в нашем случае площадь цилиндра, тем больше будет магнитный поток (Ф). Так как через катушку течет электрический ток, значит, через нее проходит ток с Силой тока (I), а коэффициент между магнитным потоком и силой тока называется индуктивностью и вычисляется по формуле:

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 , то магнитное поле сжимается.

Самоиндукция

Катушка индуктивности обладает также очень интересным свойством. При подаче на катушку постоянного напряжения, в катушке возникает на короткий промежуток времени противоположное напряжение.

Это противоположное напряжение называется ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС зависит от значения индуктивности катушки. Поэтому, в момент подачи напряжения 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 Закону Ома:

I – сила тока в катушке , А

U – напряжение в катушке, В

R – сопротивление катушки, Ом

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 для постоянного тока также постоянное.

И второй феномен в катушке индуктивности заключается в том, что если мы разомкнем цепь катушка индуктивности – источник тока, то у нас ЭДС самоиндукции будет суммироваться к напряжению, которое мы уже подали на катушку.

То есть как только мы разрываем цепь, на катушке напряжение в этот момент может быть в разы больше, чем было до размыкания цепи, а сила тока в цепи катушки будет тихонько падать, так как ЭДС самоиндукции будет поддерживать убывающее напряжение.

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 будет плавно убывать до нуля. Короче говоря, сила тока в катушке мгновенно измениться не может.

Типы катушек индуктивности

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 с одной обмоткой, в отличие от трансформатора.

Дроссели

Также есть особый вид катушек индуктивностей. Это так называемые дроссели. Дроссель – это катушка индуктивности, задача которой состоит в том, чтобы создать в цепи большое сопротивление для переменного тока, чтобы подавить токи высоких частот.

Постоянный ток через дроссель проходит без проблем. Почему это происходит, можете прочитать в этой статье. Обычно дроссели включаются в цепях питания усилительных устройств. Дроссели предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов (ВЧ-сигналов). На низких частотах (НЧ) они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники. Ниже на фото силовые дроссели:

Также существует еще один особый вид дросселей – это сдвоенный дроссель. Он представляет из себя две встречно намотанных катушки индуктивности. За счет встречной намотки и взаимной индукции он более эффективен. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания, а также в звуковой технике.

Опыты с катушкой

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 под 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 и наоборот. Индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

Давайте поэкспериментируем с ферритовым кольцом.

Отдалим витки катушки друг от друга

Хм, также 15 микрогенри. Делаем вывод: расстояние от витка до витка не играет никакой роли в катушке индуктивности тороидального исполнения.

Мотнем побольше витков. Было 3 витка, стало 9.

Офигеть! Увеличил количество витков в 3 раза, а индуктивность увеличилась в 12 раз! Вывод: индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

Если верить формулам для расчета индуктивностей, индуктивность зависит от “витков в квадрате”. Эти формулы я здесь выкладывать не буду, потому как не вижу надобности. Скажу только, что индуктивность зависит еще от таких параметров, как сердечник (из какого материала он сделан), площадь поперечного сечения сердечника, длина катушки.

Обозначение на схемах

Последовательное и параллельное соединение катушек

При последовательном соединении индуктивностей, их общая индуктивность будет равняться сумме индуктивностей.

А при параллельном соединении получаем вот так:

При соединении индуктивностей должно выполняться правило, чтобы они были пространственно разнесены на плате.

Это связано с тем, что при близком расположении друг друга их магнитные поля будут влиять с друг другом, и поэтому показания индуктивностей будут неверны. Не ставьте на одну железную ось две и более тороидальных катушек. Это может привести к неправильным показаниям общей индуктивности.

Резюме

Катушка индуктивности играет в электронике очень большую роль, особенно в приемопередающей аппаратуре. На катушках индуктивности строятся также различные фильтры для электронной радиоаппаратуры, а в электротехнике ее используют также в качестве ограничителя скачка силы тока.

Ребята из Паяльника забабахали очень неплохой видос про катушку индуктивности. Советую посмотреть в обязательном порядке:

Что такое катушка индуктивности и для чего она нужна?

Я получил письма от многих из вас с просьбой рассказать простыми словами о катушке индуктивности.

Это действительно хорошая просьба и желание). Потому что катушка индуктивности — это довольно странный компонент. Её невероятно легко сделать. Но немного сложнее понять как она работает.

Катушка индуктивности (иногда называют ее индуктором или дросселем) — это просто катушка проволоки, которая намотана вокруг какого-нибудь сердечника. Ядро сердечника может быть просто воздухом или магнитом.

Когда вы подаете ток через катушку, вокруг неё создается магнитное поле.

При использовании магнитного сердечника магнитное поле будет намного сильнее.

Как работает катушка индуктивности?

Ток через любой провод создаст магнитное поле. Катушка индуктивности имеет проволочную форму, поэтому магнитное поле будет намного сильнее.

Причина, по которой индуктор работает так, как он работает, заключается в этом магнитном поле. Отсюда вытекают и следующие свойства катушки.

Свойства катушки индуктивности:

  • Скорость изменения тока через катушку ограничена и определяется индуктивностью катушки.
  • Сопротивление (модуль импеданса) катушки растет с увеличением частоты текущего через неё тока.
  • Катушка индуктивности при протекании тока запасает энергию в своём магнитном поле. При отключении внешнего источника тока катушка отдаст запасенную энергию, стремясь поддержать величину тока в цепи. При этом напряжение на катушке нарастает, вплоть до пробоя изоляции или возникновения дуги на коммутирующем ключе.

Катушка индуктивности в электрической цепи для переменного тока имеет не только собственное омическое (активное) сопротивление, но и реактивное сопротивление переменному току, нарастающее при увеличении частоты, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.

Более детально о принципе работы катушек индуктивности вы можете почитать на сайте.

Для чего вы можете использовать их?

Я почти никогда не использую катушки индуктивности. Главным образом потому, что я работаю в основном с цифровыми схемами. Но я использовал их иногда для создания фильтров, генераторов и блоков питания.

Вы часто найдете катушки индуктивности в аналоговой электронике переменного тока, такой как радиооборудование.

Катушка индуктивности, дроссель.

Катушка индуктивности (inductor. -eng)– устройство, основным компонентом которого является проводник скрученный в кольца или обвивающий сердечник. При прохождении тока, вокруг скрученного проводника (катушки), образуется магнитное поле (она может концентрировать переменное магнитное поле), что и используется в радио- и электро- технике.

К точной и компьютерной технике технике больше близок дроссель (Drossel, регулятор, ограничитель), так как он чаще всего применяется в цепях питания процессоров, видеокарт, материнских плат, блоков питания & etc. В последнее время, применяются индукторы закрытые в корпуса из металлического сплава для уменьшения наводок, излучения, шумов и высокочастотного свиста при работе катушки.

Дроссель служит для уменьшения пульсаций напряжения, сглаживания или фильтрации частотной составляющей тока и устранения переменной составляющей тока. Сопротивление дросселя увеличивается с увеличением частоты, а для постоянного тока сопротивление очень мало. Характеристики дросселя получаются от толщины проводника, количества витков, сопротивления проводника, наличия или отсутствия сердечника и материала, из которого сердечник сделан. Особенно эффективными считаются дроссели с ферритовыми сердечниками (а также из альсифера, карбонильного железа, магнетита) с большой магнитной проницаемостью.

Используется в выпрямителях, сетевых фильтрах, радиотехнике, питающих фазах высокоточной аппаратуры и другой технике требующей стабильного и «правильного» питания. Многослойная катушка может выступать и в качестве простейшего конденсатора, так как имеет собственную ёмкость. Правда, от данного эффекта пытаются больше избавиться, чем его усиливать и он считается паразитным.

Как работает дроссель.

В цепях переменного тока, для ограничения тока нагрузки, очень часто применяют дроссели — индуктивные сопротивления. Перед обычными резисторами здесь у дросселей имеется серьезные преимущества — значительная экономия электроэнергии и отсутствие сильного нагрева.

Каково устройство дросселя, на чем основан принцип его работы?

Устроен дроссель очень просто — это катушка из электрического провода, намотанная на сердечнике из ферромагнитного материала. Приставка ферро, говорит о присутствии железа в его составе (феррум — латинское название железа), в том или ином количестве.

Принцип работы дросселя основан на свойстве, присущем не только катушкам но и вообще, любым проводникам — индуктивности. Это явление легче всего понять, поставив несложный опыт.

Для этого требуется собрать простейшую электрическую цепь, состоящую из низковольтного источника постоянного тока (батарейки), маленькой лампочки накаливания, на соответствующее напряжение и достаточно мощного дросселя (можно взять дроссель от лампы ДРЛ-400 ватт).

Без дросселя, схема будет работать как обычно — цепь замыкается, лампа загорается. Но если добавить дроссель, подключив его последовательно нагрузке(лампочке), картина несколько изменится.

Присмотревшись, можно заметить, что во первых, лампа загорается не сразу, а с некоторой задержкой, во вторых — при размыкании цепи возникает хорошо заметная искра, прежде не наблюдавшаяся. Так происходит потому что, в момент включения ток в цепи возрастает не сразу — этому препятствует дроссель, некоторое время поглощая электроэнергию и запасая ее в виде электромагнитного поля. Эту способность и называют — индуктивностью.

Чем больше величина индуктивности, тем большее количество энергии может запасти дроссель. Еденица величины индуктивности — 1 Генри В момент разрыва цепи запасеная энергия освобождается, причем напряжение при этом может превысить Э.Д.С. используемого источника в десятки раз, а ток направлен в противоположную сторону. Отсюда заметное искрение в месте разрыва. Это явление называется — Э.Д.С. самоиндукции.

Если установить источник переменного тока вместо постоянного, использовав например, понижающий трансформатор, можно обнаружить что та же лампочка, подключенная через дроссель — не горит вовсе. Дроссель оказывает переменному току гораздо большое сопротивление, нежели постояному. Это происходит из за того, что ток в полупериоде, отстает от напряжения.

Получается, что действующее напряжение на нагрузке падает во много раз(и ток соответственно), но энергия при этом не теряется — возвращается за счет самоиндукции обратно в цепь. Сопротивление оказываемое индуктивностью переменному току называется — реактивным. Его значение зависит от величины индуктивности и частоты переменного тока. Величина индуктивности в свою очередь, находится в зависимости от количества витков катушки и свойства материала сердечника, называемого — магнитной проницаемостью, а так же его формы.

Магнитная проницаемость — число, показывающее во сколько раз индуктивность катушки больше с сердечником из данного материала, нежели без него(в идеале — в вакууме.)

Т. е — магнитная проницаемость вакуума принята за еденицу.

В радиочастотных катушках малой индуктивности, для точной подстройки применяются сердечники стержеобразной формы. Материалами для них могут являться ферриты с относительно небольшой магнитной проницаемостью, иногда немагнитные материалы с проницаемостью меньше 1.

В электромагнитах реле — сердечники подковоообразной и цилиндрической формы из специальных сталей.

Для намотки дросселей и трансформаторов используют замкнутые сердечники — магнитопроводы Ш — образной и тороидальной формы. Материалом на частотах до 1000 гц служит специальная сталь, выше 1000 гц — различные ферросплавы. Магнитопроводы набираются из отдельных пластин, покрытых лаком.

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.

Цветовая и кодовая маркировка индуктивностей.

Обычно для индуктивностей кодируется номинальное значение индуктивности и допуск, т.е. допускаемое отклонение от указанного номинала. Номинальное значение кодируется цифрами, а допуск — буквами. Применяется два вида кодирования.

Первые две цифры указывают значение в микрогенри (мкГн), последняя — количество нулей. Следующая за цифрами буква указывает на допуск. Например, код 101J обозначает 100 мкГн ±5%. Если последняя буква не указывается —допуск 20%. Исключения: для индуктивностей меньше 10 мкГн роль десятичной запятой выполняет буква R, а для индуктивностей меньше 1 мкГн — буква N.

D=±0,3 нГн; J=±5%; К=±10%; M=±20%

Индуктивности маркируются непосредственно в микрогенри (мкГн). В таких случаях маркировка 680К будет означать не 68 мкГн ±10%, как в случае А, а 680 мкГн ±10%.

Как измерить индуктивность катушки, дросселя.

ЗЫ: Взял где взял, обобщил и добавил немного.

Простите за качество некоторых картинок (чем богаты).

Берегите себя и своих близких!

Как измерить индуктивность катушки мультиметром? Взять мультиметр с функцией измерения индуктивности. Лодку мне.

И много мультиметров измеряет индуктивность? И сколько они стоят?

99 из ста, что у вашего прибора нет такой функции.

причём, мультиметр имеет минимальный предел 2мГн. например, дроссель с матплаты им измерить нельзя.

ОП, правильно писать «котушка». Ударение на О.

Как работает катушка индуктивности

Приветствую всех на нашем сайте!

Мы продолжаем изучать электронику с самого начала, то есть с самых основ и темой сегодняшней статьи будет принцип работы и основные характеристики катушек индуктивности. Забегая вперед скажу, что сначала мы обсудим теоретические аспекты, а несколько будущих статей посвятим целиком и полностью рассмотрению различных электрических схем, в которых используются катушки индуктивности, а также элементы, которые мы изучили ранее в рамках нашего курса – резисторы и конденсаторы.

Устройство и принцип работы катушки индуктивности.

Как уже понятно из названия элемента – катушка индуктивности, в первую очередь, представляет из себя именно катушку :), то есть большое количество витков изолированного проводника. Причем наличие изоляции является важнейшим условием – витки катушки не должны замыкаться друг с другом. Чаще всего витки наматываются на цилиндрический или тороидальный каркас:

Важнейшей характеристикой катушки индуктивности является, естественно, индуктивность, иначе зачем бы ей дали такое название 🙂 Индуктивность – это способность преобразовывать энергию электрического поля в энергию магнитного поля. Это свойство катушки связано с тем, что при протекании по проводнику тока вокруг него возникает магнитное поле:

А вот как выглядит магнитное поле, возникающее при прохождении тока через катушку:

В общем то, строго говоря, любой элемент в электрической цепи имеет индуктивность, даже обычный кусок провода. Но дело в том, что величина такой индуктивности является очень незначительной, в отличие от индуктивности катушек. Собственно, для того, чтобы охарактеризовать эту величину используется единица измерения Генри (Гн). 1 Генри – это на самом деле очень большая величина, поэтому чаще всего используются мкГн (микрогенри) и мГн (милигенри). Величину индуктивности катушки можно рассчитать по следующей формуле:

Давайте разберемся, что за величину входят в это выражение:

Из формулы следует, что при увеличении числа витков или, к примеру, диаметра (а соответственно и площади поперечного сечения) катушки, индуктивность будет увеличиваться. А при увеличении длины – уменьшаться. Таким образом, витки на катушке стоит располагать как можно ближе друг к другу, поскольку это приведет к уменьшению длины катушки.

С устройством катушки индуктивности мы разобрались, пришло время рассмотреть физические процессы, которые протекают в этом элементе при прохождении электрического тока. Для этого мы рассмотрим две схемы – в одной будем пропускать через катушку постоянный ток, а в другой -переменный

Катушка индуктивности в цепи постоянного тока.

Итак, в первую очередь, давайте разберемся, что же происходит в самой катушке при протекании тока. Если ток не изменяет своей величины, то катушка не оказывает на него никакого влияния. Значит ли это, что в случае постоянного тока использование катушек индуктивности и рассматривать не стоит? А вот и нет Ведь постоянный ток можно включать/выключать, и как раз в моменты переключения и происходит все самое интересное. Давайте рассмотрим цепь:

Резистор выполняет в данном случае роль нагрузки, на его месте могла бы быть, к примеру, лампа. Помимо резистора и индуктивности в цепь включены источник постоянного тока и переключатель, с помощью которого мы будем замыкать и размыкать цепь.

Что же произойдет в тот момент когда мы замкнем выключатель?

Ток через катушку начнет изменяться, поскольку в предыдущий момент времени он был равен 0. Изменение тока приведет к изменению магнитного потока внутри катушки, что, в свою очередь, вызовет возникновение ЭДС (электродвижущей силы) самоиндукции, которую можно выразить следующим образом:

Возникновение ЭДС приведет к появлению индукционного тока в катушке, который будет протекать в направлении, противоположном направлению тока источника питания. Таким образом, ЭДС самоиндукции будет препятствовать протеканию тока через катушку (индукционный ток будет компенсировать ток цепи из-за того, что их направления противоположны). А это значит, что в начальный момент времени (непосредственно после замыкания выключателя) ток через катушку

будет равен 0. В этот момент времени ЭДС самоиндукции максимальна. А что же произойдет дальше? Поскольку величина ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока, то она будет постепенно ослабевать, а ток, соответственно, наоборот будет возрастать. Давайте посмотрим на графики, иллюстрирующие то, что мы обсудили:

На первом графике мы видим входное напряжение цепи – изначально цепь разомкнута, а при замыкании переключателя появляется постоянное значение. На втором графике мы видим изменение величины тока через катушку индуктивности. Непосредственно после замыкания ключа ток отсутствует из-за возникновения ЭДС самоиндукции, а затем начинает плавно возрастать. Напряжения на катушке наоборот в начальный момент времени максимально, а затем уменьшается. График напряжения на нагрузке будет по форме (но не по величине) совпадать с графиком тока через катушку (поскольку при последовательном соединении ток, протекающий через разные элементы цепи одинаковый). Таким образом, если в качестве нагрузки мы будем использовать лампу, то они загорится не сразу после замыкания переключателя, а с небольшой задержкой (в соответствии с графиком тока).

Аналогичный переходный процесс в цепи будет наблюдаться и при размыкании ключа. В катушке индуктивности возникнет ЭДС самоиндукции, но индукционный ток в случае размыкания будет направлен в том же самом направлении, что и ток в цепи, а не в противоположном, поэтому запасенная энергия катушки индуктивности пойдет на поддержание тока в цепи:

После размыкания ключа возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока через катушку, поэтому ток достигает нулевого значения не сразу, а по истечении некоторого времени. Напряжение же в катушке по форме идентично случаю замыкания переключателя, но противоположно по знаку. Это связано с тем, что изменение тока, а соответственно и ЭДС самоиндукции в первом и втором случаях противоположны по знаку (в первом случае ток возрастает, а во втором убывает).

Кстати, я упомянул, что величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока, так вот, коэффициентом пропорциональности является ни что иное как индуктивность катушки:

На этом мы заканчиваем с катушками индуктивности в цепях постоянного тока и переходим к цепям переменного тока.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

Рассмотрим цепь, в которой на катушку индуктивности подается переменный ток:

Давайте посмотрим на зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени, а затем уже разберемся, почему они выглядят именно так:

Как мы уже выяснили ЭДС самоиндукции у нас прямо пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения тока:

Собственно, график нам и демонстрирует эту зависимость Смотрите сами – между точками 1 и 2 ток у нас изменяется, причем чем ближе к точке 2, тем изменения меньше, а в точке 2 в течении какого-то небольшого промежутка времени ток и вовсе не изменяет своего значения. Соответственно скорость изменения тока максимальна в точке 1 и плавно уменьшается при приближении к точке 2, а в точке 2 равна 0, что мы и видим на графике ЭДС самоиндукции. Причем на всем промежутке 1-2 ток возрастает, а значит скорость его изменения положительна, в связи с этим на ЭДС на всем этом промежутке напротив принимает отрицательные значения.

Аналогично между точками 2 и 3 – ток уменьшается – скорость изменения тока отрицательная и увеличивается – ЭДС самоиндукции увеличивается и положительна. Не буду расписывать остальные участки графика – там все процессы протекают по такому же принципу

Кроме того, на графике можно заметить очень важный момент – при увеличении тока (участки 1-2 и 3-4) ЭДС самоиндукции и ток имеют разные знаки (участок 1-2:

, 0″ title=»Rendered by QuickLaTeX.com» height=»12″ width=»39″ style=»vertical-align: 0px;»/>, участок 3-4: 0″ title=»Rendered by QuickLaTeX.com» height=»12″ width=»41″ style=»vertical-align: 0px;»/>, ). Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены “навстречу” току источника). А на участках 2-3 и 4-5 все наоборот – ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока (поскольку индукционные токи будут направлены в ту же сторону, что и ток источника и будут частично компенсировать уменьшение тока). И в итоге мы приходим к очень интересному факту – катушка индуктивности оказывает сопротивление переменному току, протекающему по цепи. А значит она имеет сопротивление, которое называется индуктивным или реактивным и вычисляется следующим образом:

Где

– круговая частота: . – это частота переменного тока.

Таким образом, чем больше частота тока, тем большее сопротивление будет ему оказывать катушка индуктивности. А если ток постоянный (

= 0), то реактивное сопротивление катушки равно 0, соответственно, она не оказывает влияния на протекающий ток.

Давайте вернемся к нашим графикам, которые мы построили для случая использования катушки индуктивности в цепи переменного тока. Мы определили ЭДС самоиндукции катушки, но каким же будет напряжение

? Здесь все на самом деле просто По 2-му закону Кирхгофа:

Построим на одном графике зависимости тока и напряжения в цепи от времени:

Как видите ток и напряжение сдвинуты по фазе (ссылка) друг относительно друга, и это является одним из важнейших свойств цепей переменного тока, в которых используется катушка индуктивности:

При включении катушки индуктивности в цепь переменного тока в цепи появляется сдвиг фаз между напряжением и током, при этом ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода.

Вот и с включением катушки в цепь переменного тока мы разобрались

На этом, пожалуй, закончим сегодняшнюю статью, она получилась уже довольно объемной, поэтому дальнейший разговор о катушках индуктивности мы будем вести в следующий раз. Так что до скорых встреч, будем рады видеть вас на нашем сайте!

Что такое катушка индуктивности и почему ее иногда называют дроссель

Катушка индуктивности характеризуется своими параметрами, главными из которых являются ее индуктивность, сопротивление обмоток и рабочий ток, с которым она может функционировать. При составлении схемы особую важность играют ее габариты, вес. К катушкам предъявляются особые требования, которые могут различными в зависимости от сферы ее применения. Для использования в преобразователях, фильтрах, катушки используются более мощные, чем это заложено схемой. Главное выбрать такую модель, которая не будет влиять на производительность всей схемы или цепи.

В статье будет рассказано о том, что это такое, где используется такая катушка безопасности и из чего состоит. Также в статье содержится видеоролик и дополнительный материал, который поможет лучше разобраться в выбранной теме.

Обзор пассивных компонентов

Современная радиоэлектронная аппаратура (РЭА) содержит огромное количество электрорадиокомпонентов, т.е. самостоятельных изделий, выполняющих определенные функции. Электрорадиоэлементы подразделяют на активные и пассивные. К активным относятся транзисторы, микросхемы ,электронные лампы и т.д., т. е. элементы, способные усиливать или преобразовывать электрические сигналы. К пассивным относятся резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы, трансформаторы, коммутационные элементы, т. е. такие элементы, которые предназначены для перераспределения электрической энергии.

Пассивные компоненты по сути соответствует пассивному элементу схемы. Пассивные компоненты характеризуются малыми размерами, малым числом выводов (как правило, два-три), низкой стоимостью и, как правило, достаточно высокой стойкостью к воздействиям при сборке узлов. Пассивные элементы могут выступать как дискретные компоненты и как элементы интегральных микросхем. В РЭА интегральные микросхемы имеют очень большой удельный вес, но пассивные компоненты являются все же самыми распространенными изделиями электронной промышленности. Это можно объяснить тем, что некоторые элементы трудно выполнить в микросхемном исполнении. Практически невозможно в ИМС изготовить конденсаторы большой емкости, резисторы с большим сопротивлением, сложности в разработке интегральных катушек индуктивности и трансформаторов. Кроме того технические характеристики дискретных элементов лучше, чем интегральных.

Катушка индуктивности

Катушка индуктивности – электронный компонент, представляющий собой винтовую либо спиральную конструкцию, выполненную с применением изолированного проводника.  Основным свойством катушки индуктивности, как понятно из названия – индуктивность. Индуктивность – это свойство преобразовать энергию электрического тока в энергию магнитного поля. Величина индуктивности для цилиндрической или кольцевой катушки равна 

Где  ψ - потокосцепление, µ0 = 4π*10-7 – магнитная постоянная, N – количество витков, S – площадь поперечного сечения катушки, l - длина средней линии потока.

Также катушке индуктивности присущи такие свойства как небольшая ёмкость и малое активное сопротивление, а идеальная катушка и вовсе их лишена. Применение данного электронного компонента отмечается практически повсеместно в электротехнических устройствах. Цели применения различны:

- подавление помех в электрической цепи;
- сглаживание уровня пульсаций;
- накопление энергетического потенциала;
- ограничение токов переменной частоты;
- построение резонансных колебательных контуров;
- фильтрация частот в цепях прохождения электрического сигнала;
- формирование области магнитного поля;
- построение линий задержек, датчиков и т.д.

Энергия магнитного поля катушки индуктивности

Электрический ток способствует накоплению энергии в магнитном поле катушки. Если отключить подачу электричества, накопленная энергия будет возвращена в электрическую цепь. Значение напряжения при этом в цепи катушки возрастает многократно. Величина запасаемой энергии в магнитном поле равна примерно тому значению работы, которое необходимо получить, чтобы обеспечить появление необходимой силы тока в цепи. Значение энергии, запасаемой катушкой индуктивности можно рассчитать с помощью формулы.

 

Реактивное сопротивление

При протекании переменного тока, катушка обладает кроме активного, еще и реактивным сопротивлением, которое находится по формуле 

По формуле видно, что в отличие от конденсатора, у катушки с увеличением частоты, реактивное сопротивление растет, это свойство применяется в фильтрах частот.

При построении векторных диаграмм важно помнить, что в катушке, напряжения опережает ток на 90 градусов.

Добротность катушки

Еще одним важным свойством катушки является добротность. Добротность показывает отношение реактивного сопротивления катушки к активному. 

Чем выше добротность катушки, тем она ближе к идеальной, то есть она обладает только главным своим свойством – индуктивностью.

Конструкции катушек индуктивности


Конструктивно катушки индуктивности могут быть представлены в разном исполнении. Например, в исполнении однослойной или многослойной намотки проводника. При этом намотка провода может выполняться на диэлектрических каркасах разных форм: круглых, квадратных, прямоугольных. Нередко практикуется изготовление бескаркасных катушек. Широко применяется методика изготовления катушек тороидального типа. 

Витки проводника, как правило, наматываются плотно один к одному. Однако в некоторых случаях намотка производится с шагом. Подобная методика отмечается, к примеру, когда изготавливаются высокочастотные дроссели. Намотка провода с шагом способствует снижению образования паразитной ёмкости, так же как и намотка, выполненная отдельными секциями. 

Индуктивность катушки можно изменять,  добавляя в конструкцию катушки ферромагнитный сердечник. Внедрение сердечников отражается на подавлении помех. Поэтому практически все дроссели, предназначенные для подавления высокочастотных помех, как правило, имеют ферродиэлектрические сердечники, изготовленные на основе феррита, флюкстрола, ферроксона, карбонильного железа. Низкочастотные помехи хорошо сглаживаются катушками на пермалоевых сердечниках или на сердечниках из электротехнической стали.

  • Просмотров:
  • Урок 9. конденсатор и катушка индуктивности в цепи переменного электрического тока - Физика - 11 класс

    Физика, 11 класс

    Урок 9. Конденсатор и катушка индуктивности в цепи переменного электрического тока

    Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

    Процессы, происходящие в цепи переменного электрического тока при наличии конденсатора и катушки индуктивности;

    Устройство и принцип действия генератора переменного тока и трансформатора;

    Автоколебания;

    Проблемы передачи электроэнергии и способы повышения эффективности её использования.

    Глоссарий по теме

    Автоколебания – незатухающие колебания в системе, поддерживаемые за счет постоянного источника энергии.

    Электрические машины преобразующие механическую энергию в электрическую называются генераторами.

    Трансформатор – устройство, применяемое для повышения или понижения переменного напряжения.

    Коэффициент трансформации – величина равная отношению напряжений в первичной и вторичной обмотках трансформатора.

    Основная и дополнительная литература по теме урока:

    Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2014. – С. 86 – 95.

    Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. - М.: Дрофа, 2014. – С. 128 – 132.

    Степанова. Г.Н. Сборник задач по физике. 10-11 класс. М., Просвещение 1999 г.

    Е.А. Марон, А.Е. Марон. Контрольные работы по физике. М., Просвещение, 2004

    Основное содержание урока

    Переменный ток, которым мы пользуемся, вырабатывается с помощью генераторов переменного тока на электростанциях. Для передачи произведенной электроэнергии строятся линии электропередачи. В каждом населенном пункте имеются трансформаторы. Какую роль играют трансформаторы при передаче электроэнергии? Об этом мы поговорим на данном уроке.

    В июле 1832 года Фарадей получил анонимное письмо, в котором автор описывал устройство созданного им генератора постоянного тока. Ознакомившись с содержанием письма Фарадей тут же отослал его в редакцию научного журнала. Автор этого письма не назвал себя, его фамилия осталась неизвестной.

    Электрические машины преобразующие механическую энергию в электрическую называются генераторами. Впоследствии генераторы постоянного тока непрерывно совершенствовались. Потом, когда начали использовать переменный ток они уступили место генераторам переменного тока. Переменный ток в основном вырабатывается генераторами переменного тока. Простой моделью генератора может служить прямоугольная рамка, вращающаяся в магнитном поле. При вращении рамки, магнитный поток пронизывающий площадь поверхности, ограниченную рамкой, меняется по гармоническому закону:

    N- число витков.

    Возникает ЭДС индукции который меняется по гармоническому закону.

    ЭДС индукции в рамке равна:

    Если с помощью контактных колец и скользящих по ним щёток соединить концы рамки с электрической цепью, то в цепи возникнет переменный ток.

    В современной энергетике для производства электроэнергии используются электромеханические индукционные генераторы. Принцип действия таких генераторов основан на явлении электромагнитной индукции. Основными частями генератора являются статор и ротор. Неподвижная часть генератора называется статором, а вращающаяся – ротором.

    Постоянный ток не может идти по цепи содержащей конденсатор, т. к. цепь оказывается разомкнутой. При включении конденсатора в цепь переменного тока конденсатор будет периодически заряжаться и разряжаться с частотой равной частоте приложенного напряжения. В результате периодически меняющихся процессов зарядки и разрядки конденсатора в цепи течет переменный ток. Лампа накаливания, включенная в цепь переменного тока последовательно с конденсатором кажется горящей непрерывно, т.к. при высокой частоте колебаний силы тока человеческий глаз не способен заметить периодического ослабления нити накала. Конденсатор оказывает сопротивление прохождению тока. Это сопротивление называют ёмкостным.

    Величину ХC, обратную произведению циклической частоты на электрическую ёмкость конденсатора называют ёмкостным сопротивлением.

    Ёмкостное сопротивление не является постоянной величиной. Мы видим, что конденсатор оказывает бесконечно большое сопротивление постоянному току. Чем больше ёмкость конденсатора и частота колебаний, тем больше ток перезарядки. При наличии в цепи переменного тока конденсатора колебания силы тока опережают по фазе колебания напряжения конденсаторе на 90º. Сдвиг фазы колебаний силы тока на 90º относительно фазы колебания напряжения на конденсаторе приводит к тому, что мощность переменного тока в течение одной четверти периода имеет положительный знак, а в течение второй четверти – отрицательный. Поэтому среднее значение мощности за период равно нулю.

    Индуктивность в цепи, так же, как и ёмкость, влияет на силу переменного тока. Объясняется это явлением самоиндукции. В любом проводнике, по которому протекает переменный ток, возникает ЭДС самоиндукции. При подключении катушки к источнику постоянного напряжения сила тока в цепи нарастает постепенно. Возникающее при этом вихревое электрическое поле тормозит движение электронов. Лишь спустя некоторое время сила тока достигает максимального значения, соответствующего данному постоянному напряжению. Если напряжение быстро меняется, то сила тока не будет успевать достигать тех значений, которые она приобрела бы при постоянном напряжении. Следовательно, максимальное значение силы переменного тока ограничивается индуктивностью цепи и его частотой колебаний.

    Величину ХL, равную произведению циклической частоты на индуктивность, называют индуктивным сопротивлением.

    Если частота равна нулю, то индуктивное сопротивление тоже равно нулю. Поэтому постоянный ток как бы не «замечает» катушку индуктивности в цепи.

    Колебания напряжения на катушке опережают по фазе колебания силы тока на 90º.

    Сдвиг фазы колебаний приводит к тому, что средняя мощность за период колебаний равна нулю.

    Генератор на транзисторе используется для создания высокочастотных электромагнитных колебаний.

    Для потребления электрической энергии нужно доставить его от источника к потребителю. Для этого строят линии электропередачи. При передаче электроэнергии на расстояние возникают потери энергии вследствие нагревания проводов. Тепловые потери можно определить используя закон Джоуля – Ленца:

    Из этой формулы следует, что для уменьшения потерь энергиинужно уменьшить сопротивление или повысить напряжение. Уменьшения сопротивления проводов ЛЭП требует увеличения их площади поперечного сечения, что приведет к увеличению массы проводов. Увеличение массы проводов связано с большими расходами на укрепление столбов линии электропередачи, для их удержания и на производство металла для них. Наиболее эффективным является увеличение напряжения.

    Для изменения напряжения в сети используют трансформаторы. Трансформатор был изобретен в 1876 году Яблочковым и в 1882 году усовершенствован Усагиным. Простейший трансформатор состоит из двух катушек, надетых на общий замкнутый стальной сердечник. Эти катушки называются обмотками трансформатора. Обмотка трансформатора, подключаемая к источнику переменного напряжения, называют первичной, а другая к которой присоединяют нагрузку – вторичной. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в трансформаторе возникает переменное магнитное поле. Это поле пронизывает обе обмотки и в них возникает вихревое электрическое поле, которое действуя на заряженные частицы во вторичной обмотке способствует возникновению в ней переменного напряжения.

    Величина равная отношению напряжений в первичной и вторичной обмотках трансформатора называют коэффициентом трансформации. Его обозначают буквой «k».

    k– коэффициент трансформации.

    U1 иU2 – напряжения на первичной и на вторичной обмотке.

    N1 и N2- число витков на первичной и на вторичной обмотке.

    Если k < 1 - трансформатор повышающий,

    k > 1 - трансформатор понижающий.

    КПД трансформатора равен отношению мощности в нагрузке к мощности, подаваемой из сети на первичную обмотку:

    Для передачи электроэнергии на расстояние напряжение повышают с помощью трансформатора, а для потребления - понижают. В массивных проводниках при изменении магнитного поля возникают индукционные токи (токи Фуко), которые нагревают проводник. Чтобы эти индукционные токи не нагревали сердечник трансформатора его делают не сплошным, а из отдельных пластин, скрепленных вместе.

    Закон Ома гласит: значение тока в цепи переменного тока прямо пропорционально напряжению в цепи и обратно пропорционально полному сопротивлению цепи.

    Из формулы закона Ома для переменного тока мы видим, что при постоянной амплитуде напряжения, амплитуда силы тока зависит от частоты. Амплитуда силы тока будет максимальной, если полное сопротивление минимально. Полное сопротивление цепи минимально при равенстве индуктивного и ёмкостного сопротивления. В этом заключается условие возникновения резонанса в электрической цепи.

    Резонанс в электрической цепи – это явление резкого возрастания амплитуды колебаний силы тока в контуре при совпадении частоты вынужденных колебаний с частотой собственных колебаний контура.

     Явление резонанса широко используется в радиотехнике, в схемах настройки радиоприемников. Меняя электроемкость конденсатора в колебательном контуре можно настроить его на нужную волну, т.е. выделить частоту на которой работает передающая станция

    Разбор тренировочных заданий

    1. Каково амплитудное значение ЭДС, возникающей в рамке из 50 витков, если она вращается с циклической частотой 180 рад/с в магнитном поле индукцией 0,4 Тл? Площадь рамки 0,02 м2.

    Дано:

    N=50

    ω=180 рад/с

    B=0,4 Тл

    S=0,02 м2

    _________

    Ԑm=?

    Решение:

    Ответ: 72 В.

    2. Катушка с индуктивностью 0,08 Гн присоединена к источнику переменного тока частотой 1000 Гц. При этом вольтметр показывает 100 В. Определить амплитуду тока в цепи. Ответ округлить до десятых.

    Дано:

    L=0,08 Гн

    ν= 1000 Гц

    U=100 В

    __________

    Im=?

    Решение:

    Напишем закон Ома для переменного тока

    Т.к. ХC и R равны нулю, то

    Учитывая, что , получаем:

    Найдем амплитудное значение напряжения:

    Подставим числовые данные в формулу для расчета амплитуды силы тока:

    Ответ: Im = 0,3 А.

    кратко о напряжении и других параметрах

    В электросхемах часто применяют элемент, именуемый дросселем, реактором и много как еще, а по сути являющийся катушкой индуктивности.

    Устроена она предельно просто, но при этом «умеет» очень многое. Ниже рассмотрим, как работает катушка индуктивности в цепи переменного тока.

    Устройство катушки

    Катушку изготавливают путем наматывания на цилиндрический или тороидальный каркас провода в изоляции. Изоляция — обязательный атрибут, без нее из-за межвиткового замыкания, катушка превратится в обычный проводник.

    На концах намотанного провода устанавливают контакты. С их помощью катушка индукции подключается в цепь последовательно с нагрузкой. Внутрь каркаса может помещаться металлический сердечник.

     При изготовлении катушки провод наматывают двумя способами:

    1. в один слой: такую обмотку называют «рядовой с шагом»;
    2. в несколько слоев: способ обозначают терминами «внавал» или «универсал».

    Расстояние, на которое витки провода отстоят друг от друга, называется шагом. При намотке некоторых катушек шаг постепенно увеличивают (прогрессивный шаг), чем добиваются снижения паразитной емкости.

    Принцип работы

    Чтобы понять принцип действия катушки индукции, следует знать:

    • вокруг движущихся электрически заряженных частиц (электрический ток) возникает электромагнитное поле. Если проводник с протекающим током смотан в катушку, поле многократно усиливается. Еще большим оно становится при использовании металлического сердечника, что объясняется высокой магнитопроницаемостью металлов по сравнению с воздухом;
    • переменное магнитное поле наводит в проводнике ЭДС (закон электромагнитной индукции, открытый М. Фарадеем).

    Способность катушки превращать электрическую энергию в магнитное поле, называется индуктивностью. Она измеряется в генри (Гн), в формулах обозначается литерой L. Катушка индуктивностью в 1 Гн при изменении силы тока со скоростью dI = 1 А/с (ампер в секунду) создает ЭДС в 1 В. Индуктивность катушки зависит от ее длины, потому шаг витков стремятся делать как можно меньшим.

    Сердечник в катушке может быть регулируемым, тогда элемент имеет переменную индуктивность. Также применяют катушки вовсе без сердечника. Если катушка включена в цепь постоянного тока, то весь эффект от нее состоит в создании электромагнитного поля. Так устроены, например, электрические магниты для захвата металлолома, устанавливаемые на погрузочных кранах.

    При проведении эксперимента надо ограничить ток в цепи, посредством включенной последовательно с катушкой нагрузки, иначе возникнет короткое замыкание.

    Катушка индуктивности в цепи переменного тока

    В цепи переменного тока в катушке индуктивности происходит следующий процесс:

    1. ток возбуждает в катушке электромагнитное поле. Поскольку он переменный, то и параметры электромагнитного поля во времени меняются, то есть оно тоже переменное;
    2. переменное магнитное поле в соответствии с законом электромагнитной индукции возбуждает в самой катушке ЭДС. Ее так и называют — ЭДС самоиндукции. Она всегда идет против направления изменения силы тока. Следовательно, в первой половине полупериода, когда сила тока возрастает, катушка это нарастание сдерживает. При этом часть энергии электричества накапливается в формируемом катушкой магнитном поле;
    3. во второй половине полупериода, катушка, наоборот, противостоит снижению силы тока, возвращая в цепь накопленную в виде магнитного поля энергию.

    Таким образом, катушка индукции оказывает сопротивление источнику переменного тока. Это сопротивление имеет иную природу, нежели активное, преобразующее электрическую энергию в тепло.

    Сопротивление катушки энергию не потребляет, а лишь аккумулирует ее и затем снова возвращает в цепь, меняя характер протекания в ней тока. Его называют индуктивным. В противоположность активному, оно, как и емкостное сопротивление конденсатора, является реактивным.

    Эффект проявляется тем сильнее, чем выше частота переменного тока, то подтверждается формулой расчета индуктивного сопротивления: XL = w*L = 2 π * f * L, где:

    • XL — индуктивное сопротивление, Ом;
    • W — круговая частота переменного тока, рад/с;
    • F — частота переменного тока, Гц;
    • L — индуктивность катушки, Гн.

    Индуктивное сопротивление, несмотря на иной принцип действия, измеряется в тех же единицах, что и активное — Омах. Таким образом, в цепях переменного тока катушка индуктивности выступает ограничителем силы тока и нагрузку, в отличие от цепи постоянного, вводить не требуется.

    Зависимость индуктивного сопротивления катушки от частоты тока позволяет использовать данный элемент помимо прочего, для фильтрации высокочастотных помех или сигналов. Например, при установке его в схеме динамика, последний воспроизводит только низкие частоты, то есть играет роль сабвуфера.

    На преодоление индуктивного сопротивления источник расходует часть мощности — это реактивная мощность (Wр). Остальное называют активной или полезной мощностью (Wа) — она производит полезную работу. Вместе реактивная и активная мощности образуют полную: Wр + Wа = Wпол.

    График происходящих процессов в катушке индуктивности

    Доля активной мощности характеризуется параметром cosϕ: cosϕ = Wа / W пол. Полную мощность принято измерять в вольт-амперах (ВА). Именно эти единицы указываются в характеристике источников бесперебойного питания (ИБП) и дизельных электрогенераторов. Активная мощность измеряется в привычных ваттах (Вт).

    Все сказанное имеет отношение к потребителям с электродвигателями и трансформаторами, поскольку обмотки этих элементов по сути, являются катушками индуктивности. То есть если на шильдике импульсного блока питания компьютера указано, что его мощность составляет 400 Вт и cosϕ = 0,7, то от «бесперебойника» данное устройство потянет мощность Wпол = Wа / cosϕ = 400 0,7 = 571,4 ВА.

    При большом количестве подобных потребителей, затраты на реактивную мощность существенно перегружают генераторы электростанций, ввиду чего в энергосетях применяют установки компенсации реактивной мощности (УКРМ).

    При включении катушки индуктивности в цепь постоянного тока процесс, описанный в пунктах 1-3, также имеет место, только не все время, а в момент включения/отключения.

    Если собрать простейшую цепь из последовательно установленных выключателя, катушки и лампы, можно видеть, что лампочка загорается при замыкании цепи с запаздыванием и также с запаздыванием гаснет после размыкания.

    Объясняется это тем, что ток в момент включения меняется от нулевого значения до максимума, также в момент отключения его значение меняется, хоть и очень быстро, от максимума до нуля. В первом случае катушка накапливает в себе часть энергии в виде магнитного поля, во втором — отдает ее лампе, отчего та и горит после размыкания цепи.

    График зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени

    Графически характер изменения тока в цепи и ЭДС самоиндукции с течением времени выглядит так:

    Зависимость тока и ЭДС самоиндукции в катушке в цепи переменного тока

    Из графика видно, что ЭДС самоиндукции тем больше, чем выше скорость изменения силы тока. В начале периода (участок вблизи т.1 на графике) сила тока возрастает быстро, потому и ЭДС самоиндукции здесь максимальна. К концу первой четверти периода (т. 2) скорость изменения снижается почти до нуля (синусоида принимает горизонтальное положение), после чего сила тока все стремительнее уменьшается (участок между т. 2 и т. 3).

    Соответственно, ЭДС самоиндукции снижается в т. 2 до нуля, а затем снова возрастает, но при этом меняет знак на противоположный: теперь она противодействует падению силы тока, то есть ток и ЭДС по знаку совпадают. В следующем полупериоде картина повторяется.

    График зависимости тока и напряжения в цепи от времени

    Графически зависимость тока в цепи и напряжения с течением времени выглядит так:

    График зависимости тока и напряжения в цепи от времени

    Как видно, синусоиды тока и напряжения не совпадают: первая смещена относительно второй на угол в 900 или ¼ периода вправо, то есть, отстает от нее. Данное явление называют сдвигом фаз.

    Сдвиг фаз между напряжением и током

    Данное явление обусловлено противодействием катушки индуктивности изменению силы тока.

    Изучить явление поможет простой опыт, для которого понадобятся следующие устройства и элементы:

    Все элементы последовательно подключаются к источнику постоянного тока. На осциллографе видно две синусоиды, отображающие напряжение на генераторе частоты (красная) и на резисторе (желтая).

    Вторую синусоиду можно считать отображением колебаний тока на резисторе, так как он по амплитуде, фазе и частоте всегда соответствует напряжению на данном участке.

    Ход опыта:

    1. генератор настраивается на частоту в 1 кГц. По осциллографу видно, что фазы обеих синусоид совпадают. Амплитуда на второй синусоиде составляет почти 2 В;
    2. увеличивают частоту тока до 100 кГц. Осциллограф отражает два изменения: амплитуда колебаний напряжения на резисторе уменьшилась, а синусоида резистора сдвинулась относительно синусоиды генератора: это и есть сдвиг фаз;
    3. при дальнейшем увеличении частоты, наблюдается следующее: амплитуда напряжения на резисторе падает до 480 мВ, а сдвиг фаз увеличивается;
    4. при установке максимально возможной частоты, амплитуда напряжения на резисторе падает до 120 мВ. Сдвиг фаз приближается к 900 (четверть периода).

    Опыт подтвердил, что индуктивное сопротивление катушки при увеличении частоты возрастает. Попутно наблюдается сдвиг фаз между напряжением источника и током нагрузки, стремящийся к 900.

    Видео по теме

    Кратко о катушке индуктивности в цепи переменного тока в видео:

    Катушка индуктивности при всей своей простоте, применяется довольно широко. Это и индукционные нагреватели, и обмотки трансформаторов, двигателей и генераторов, и дроссели (сглаживание пульсаций и подавление помех), и реактор (ограничение силы тока при замыкании на ЛЭП), и многое другое. Правильно применяя данный элемент, радиолюбитель повысит качество работы электросхемы.

    Как работает катушка индуктивности

    Индукционная катушка — это дроссель или изолированный проводник. Используется электрический каркас, композитные вставки. При рассмотрении понятия необходимо изучить свойства, основные особенности катушки индуктивности.

    Определение устройства

    Катушка индуктивности — это устройство, которое обладает малой емкостью и значительным сопротивлением. Дроссель является отменным проводником электрического тока, учитывается высокий показатель инерционности. Устройства применяются в качестве свернутого изолированного проводника. Винтовые, спиральные модификации способны справляться с помехами, колебаниями в сети.

    Важно! Устройство работает в цепях переменного тока при низкой и высокой частоте.

    Назначение и принцип действия

    Специалисты задаются вопросом, зачем нужна токовая катушка индуктивности в цепи, и для этого необходимо разобраться в показателях. Коэффициент ЭДС (электродвижущая сила) показывает разницу между энергией и магнитным потоком. Устройства самоиндукции способны влиять на изменения в цепи. Чаще всего дроссели применяются в силовых установках. Они способны контролировать уровень напряжения, не допускают разрыва цепи.

    Также компоненты устанавливаются на пару с конденсаторами либо резисторами. Благодаря работе катушки фильтры находятся в безопасности. Теперь вызывает интерес, как включается индукционная катушка. Принцип работы построен на изоляции проводников. В конструкции используется электрический каркас с различным сечением. За счёт намоток обеспечивается распределение ёмкости на дросселе.

    Интересно! Витки наматываются с определенным шагом, многое зависит от типа катушки.

    Виды и типы

    Различают низкочастотные, высокочастотные модели. В отдельную категорию выделяют винтовые, спиральные катушки. Также существуют модификации, которые используются в радиотехнике. Они подходят для защиты конденсатора либо резонансных контуров.

    Для трансформаторов годятся катушки с усилителем каскадом. В последнюю категорию выделены вариометры, основное отличие — высокая частота колебательных контуров. Дроссели могут быть одинарными либо сдвоенными. От этого зависит показатель индуктивности и питания системы.

    Низкочастотные

    Для включения в электрическую цепь, применяется низкочастотная катушка индуктивности. Она предназначена для подавления переменного тока. В формуле учитывается циклическая частота и показатели индуктивности. За основу в устройствах берётся сердечник, который изготавливается из стали. Он может быть с фильтрами либо без них.

    Чтобы влиять на частоту, происходит игра с сопротивлением. В цепи постоянного тока напряжение должно быть неизменным. С целью понижения частоты применяются фильтры. Основная проблема — это малая ёмкость. Чтобы детально ознакомиться с дросселем, стоит подробнее узнать о резонансной частоте, которая выделяется на контуре рабочего сигнала.

    Когда в цепях повышается напряжение, на каркас оказывается нагрузка. В цепи постоянного тока задействуются непрозрачные проволочные резисторы. Также для этих целей подходят однослойные катушки типа «универсал». Их особенность — использование ферритовых стержней.

    Высокочастотные

    Устройства изготавливаются с различными типами обмотки. Речь идет о наборе преимуществ, которые спасают в той или иной ситуации. Сфера применения элементов широка, учитывается значительная частота модуляции. Таким образом удается бороться с повышенным сопротивлением металлов. У катушек имеется сердечник.

    Основная задача — это модуляция частоты генератора. Она происходит за счёт усиления сигнала, и за процессом можно проследить при подключении осциллографа. Многие высокочастотные катушки не отличаются стабильной работой, поскольку применяется керамический каркас. У него малый срок годности, плюс они восприимчивы к повышенной влажности.

    Интересно! Современные товары изготавливаются из алюминия и являются компактными.

    Электрикам известны контурные, безконтурные модификации высокой частоты. В зависимости от намотки учитывается стабильность электрических параметров. У моделей высокой частоты могут применяться магниты и провода. Речь идет о порошковых материалах, сделанных из диэлектриков.

    Процесс изготовления связан с методом холодного прессования. Индуктивные датчики отличаются по защищенности. На предприятиях элементы могут погружать в раствор либо продевать в трубку. Это делается с целью избежания коротких замыканий. Мировые производители решают проблему путем использование вторичного витка.

    У моделей значительное сопротивление и есть проблема с концентрацией электролита. Таким образом изменяются свойства катушки индуктивности. Проводимость раствора падает и повышается частота электромагнитного поля.

    Основные технические параметры

    Катушки индуктивности имеют следующие характеристики:

    • добротность отклонения;
    • эффективность;
    • начальная индуктивность;
    • температура;
    • стабильность;
    • предельная емкость;
    • номинальная индуктивность.

    Стабильность демонстрирует свойства устройства при изменении условий использования. Температура фиксируется вследствие различных причин. Многое зависит от размера каркаса. Когда температура уменьшается, индуктивность также снижается. Современные параметры — это цикличность, которая является отношением температуры к линейному расширению. Учитывается изменение в керамической основе плюс показатель плотности.

    Температура отслеживается на горячей намотке. В этом плане хорошо себя показали многослойные дроссели с сердечником, которые сделаны из карбонильного железа. Ёмкость отображает количество витков катушки, берется в расчет количество секций и контуров. Высокочастотные модели считаются более емкостными и стабильными.

    Номинальная индуктивность — это параметр, который учитывает изменение размеров волны. Измерение происходит в микрогенрах. Если смотреть на формулу, учитывается количество витков, длина намотки, плюс диаметр катушки.

    Маркировка

    При рассмотрении катушек индуктивности оценивается цветовая и кодовая маркировка. Если смотреть на первые цифры, отображается показатель индуктивности. Далее учитывается параметр отклонения:

    • Серебряный 0,01 мкГн, 10%.
    • Золотой 0,1 мкГн, 5%.
    • Черный 0,1мкГн, 20%.
    • Коричневый 1,1 мкГн.
    • Красный 2, 2 мкГн.
    • Оранжевый 1 мкГн.
    • Желтый 4 мкГн.
    • Зеленый 5 мкГн.
    • Голубой 6 мкГн.
    • Фиолетовый 7мкГн.
    • Серый 8 мкГн.
    • Белый 9 мкГн.

    В нестабильной цепи переменного электрического тока не обойтись без катушки индуктивности. Выше описаны основные типы изолированных проводников, продемонстрированы их параметры. Учитывается уровень частоты, а также свойства.

    Что такое катушка индуктивности

    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 ПВХ-изоляции и даже из матерчатой. Тут фишка такая, что хоть и провода в катушке индуктивности очень плотно прилегают к друг другу, они все равно изолированы друг от друга. Если будете мотать катушки индуктивности своими руками, ни в коем случае не вздумайте брать обычный медный голый провод!

    Индуктивность

    Любая катушка индуктивности обладает индуктивностью. Индуктивность катушки измеряется в Генри (Гн), обозначается буковкой L и замеряется с помощью LC – метра.

    Что такое индуктивность? Если через провод пропустить электрический ток, то он вокруг себя создаст магнитное поле:

    В – магнитное поле, Вб

    А давайте возьмем и намотаем в спиральку этот провод и подадим на его концы напряжение

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

    Грубо говоря, чем больше линий магнитного поля пересекут площадь этого соленоида, в нашем случае площадь цилиндра, тем больше будет магнитный поток (Ф). Так как через катушку течет электрический ток, значит, через нее проходит ток с Силой тока (I), а коэффициент между магнитным потоком и силой тока называется индуктивностью и вычисляется по формуле:

    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 , то магнитное поле сжимается.

    Самоиндукция

    Катушка индуктивности обладает также очень интересным свойством. При подаче на катушку постоянного напряжения, в катушке возникает на короткий промежуток времени противоположное напряжение.

    Это противоположное напряжение называется ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС зависит от значения индуктивности катушки. Поэтому, в момент подачи напряжения 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 Закону Ома:

    I – сила тока в катушке , А

    U – напряжение в катушке, В

    R – сопротивление катушки, Ом

    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 для постоянного тока также постоянное.

    И второй феномен в катушке индуктивности заключается в том, что если мы разомкнем цепь катушка индуктивности – источник тока, то у нас ЭДС самоиндукции будет суммироваться к напряжению, которое мы уже подали на катушку.

    То есть как только мы разрываем цепь, на катушке напряжение в этот момент может быть в разы больше, чем было до размыкания цепи, а сила тока в цепи катушки будет тихонько падать, так как ЭДС самоиндукции будет поддерживать убывающее напряжение.

    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 будет плавно убывать до нуля. Короче говоря, сила тока в катушке мгновенно измениться не может.

    Типы катушек индуктивности

    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 с одной обмоткой, в отличие от трансформатора.

    Дроссели

    Также есть особый вид катушек индуктивностей. Это так называемые дроссели. Дроссель – это катушка индуктивности, задача которой состоит в том, чтобы создать в цепи большое сопротивление для переменного тока, чтобы подавить токи высоких частот.

    Постоянный ток через дроссель проходит без проблем. Почему это происходит, можете прочитать в этой статье. Обычно дроссели включаются в цепях питания усилительных устройств. Дроссели предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов (ВЧ-сигналов). На низких частотах (НЧ) они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники. Ниже на фото силовые дроссели:

    Также существует еще один особый вид дросселей – это сдвоенный дроссель. Он представляет из себя две встречно намотанных катушки индуктивности. За счет встречной намотки и взаимной индукции он более эффективен. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания, а также в звуковой технике.

    Опыты с катушкой

    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 под 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 и наоборот. Индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

    Давайте поэкспериментируем с ферритовым кольцом.

    Отдалим витки катушки друг от друга

    Хм, также 15 микрогенри. Делаем вывод: расстояние от витка до витка не играет никакой роли в катушке индуктивности тороидального исполнения.

    Мотнем побольше витков. Было 3 витка, стало 9.

    Офигеть! Увеличил количество витков в 3 раза, а индуктивность увеличилась в 12 раз! Вывод: индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

    Если верить формулам для расчета индуктивностей, индуктивность зависит от “витков в квадрате”. Эти формулы я здесь выкладывать не буду, потому как не вижу надобности. Скажу только, что индуктивность зависит еще от таких параметров, как сердечник (из какого материала он сделан), площадь поперечного сечения сердечника, длина катушки.

    Обозначение на схемах

    Последовательное и параллельное соединение катушек

    При последовательном соединении индуктивностей, их общая индуктивность будет равняться сумме индуктивностей.

    А при параллельном соединении получаем вот так:

    При соединении индуктивностей должно выполняться правило, чтобы они были пространственно разнесены на плате. Это связано с тем, что при близком расположении друг друга их магнитные поля будут влиять с друг другом, и поэтому показания индуктивностей будут неверны. Не ставьте на одну железную ось две и более тороидальных катушек. Это может привести к неправильным показаниям общей индуктивности.

    Резюме

    Катушка индуктивности играет в электронике очень большую роль, особенно в приемопередающей аппаратуре. На катушках индуктивности строятся также различные фильтры для электронной радиоаппаратуры, а в электротехнике ее используют также в качестве ограничителя скачка силы тока.

    Ребята из Паяльника забабахали очень неплохой видос про катушку индуктивности. Советую посмотреть в обязательном порядке:

    Приветствую всех на нашем сайте!

    Мы продолжаем изучать электронику с самого начала, то есть с самых основ и темой сегодняшней статьи будет принцип работы и основные характеристики катушек индуктивности. Забегая вперед скажу, что сначала мы обсудим теоретические аспекты, а несколько будущих статей посвятим целиком и полностью рассмотрению различных электрических схем, в которых используются катушки индуктивности, а также элементы, которые мы изучили ранее в рамках нашего курса – резисторы и конденсаторы.

    Устройство и принцип работы катушки индуктивности.

    Как уже понятно из названия элемента – катушка индуктивности, в первую очередь, представляет из себя именно катушку :), то есть большое количество витков изолированного проводника. Причем наличие изоляции является важнейшим условием – витки катушки не должны замыкаться друг с другом. Чаще всего витки наматываются на цилиндрический или тороидальный каркас:

    Важнейшей характеристикой катушки индуктивности является, естественно, индуктивность, иначе зачем бы ей дали такое название &#128578; Индуктивность – это способность преобразовывать энергию электрического поля в энергию магнитного поля. Это свойство катушки связано с тем, что при протекании по проводнику тока вокруг него возникает магнитное поле:

    А вот как выглядит магнитное поле, возникающее при прохождении тока через катушку:

    В общем то, строго говоря, любой элемент в электрической цепи имеет индуктивность, даже обычный кусок провода. Но дело в том, что величина такой индуктивности является очень незначительной, в отличие от индуктивности катушек. Собственно, для того, чтобы охарактеризовать эту величину используется единица измерения Генри (Гн). 1 Генри – это на самом деле очень большая величина, поэтому чаще всего используются мкГн (микрогенри) и мГн (милигенри). Величину индуктивности катушки можно рассчитать по следующей формуле:

    Давайте разберемся, что за величину входят в это выражение:

    Из формулы следует, что при увеличении числа витков или, к примеру, диаметра (а соответственно и площади поперечного сечения) катушки, индуктивность будет увеличиваться. А при увеличении длины – уменьшаться. Таким образом, витки на катушке стоит располагать как можно ближе друг к другу, поскольку это приведет к уменьшению длины катушки.

    С устройством катушки индуктивности мы разобрались, пришло время рассмотреть физические процессы, которые протекают в этом элементе при прохождении электрического тока. Для этого мы рассмотрим две схемы – в одной будем пропускать через катушку постоянный ток, а в другой -переменный &#128578;

    Катушка индуктивности в цепи постоянного тока.

    Итак, в первую очередь, давайте разберемся, что же происходит в самой катушке при протекании тока. Если ток не изменяет своей величины, то катушка не оказывает на него никакого влияния. Значит ли это, что в случае постоянного тока использование катушек индуктивности и рассматривать не стоит? А вот и нет &#128578; Ведь постоянный ток можно включать/выключать, и как раз в моменты переключения и происходит все самое интересное. Давайте рассмотрим цепь:

    Резистор выполняет в данном случае роль нагрузки, на его месте могла бы быть, к примеру, лампа. Помимо резистора и индуктивности в цепь включены источник постоянного тока и переключатель, с помощью которого мы будем замыкать и размыкать цепь.

    Что же произойдет в тот момент когда мы замкнем выключатель?

    Ток через катушку начнет изменяться, поскольку в предыдущий момент времени он был равен 0. Изменение тока приведет к изменению магнитного потока внутри катушки, что, в свою очередь, вызовет возникновение ЭДС (электродвижущей силы) самоиндукции, которую можно выразить следующим образом:

    Возникновение ЭДС приведет к появлению индукционного тока в катушке, который будет протекать в направлении, противоположном направлению тока источника питания. Таким образом, ЭДС самоиндукции будет препятствовать протеканию тока через катушку (индукционный ток будет компенсировать ток цепи из-за того, что их направления противоположны). А это значит, что в начальный момент времени (непосредственно после замыкания выключателя) ток через катушку будет равен 0. В этот момент времени ЭДС самоиндукции максимальна. А что же произойдет дальше? Поскольку величина ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока, то она будет постепенно ослабевать, а ток, соответственно, наоборот будет возрастать. Давайте посмотрим на графики, иллюстрирующие то, что мы обсудили:

    На первом графике мы видим входное напряжение цепи – изначально цепь разомкнута, а при замыкании переключателя появляется постоянное значение. На втором графике мы видим изменение величины тока через катушку индуктивности. Непосредственно после замыкания ключа ток отсутствует из-за возникновения ЭДС самоиндукции, а затем начинает плавно возрастать. Напряжения на катушке наоборот в начальный момент времени максимально, а затем уменьшается. График напряжения на нагрузке будет по форме (но не по величине) совпадать с графиком тока через катушку (поскольку при последовательном соединении ток, протекающий через разные элементы цепи одинаковый). Таким образом, если в качестве нагрузки мы будем использовать лампу, то они загорится не сразу после замыкания переключателя, а с небольшой задержкой (в соответствии с графиком тока).

    Аналогичный переходный процесс в цепи будет наблюдаться и при размыкании ключа. В катушке индуктивности возникнет ЭДС самоиндукции, но индукционный ток в случае размыкания будет направлен в том же самом направлении, что и ток в цепи, а не в противоположном, поэтому запасенная энергия катушки индуктивности пойдет на поддержание тока в цепи:

    После размыкания ключа возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока через катушку, поэтому ток достигает нулевого значения не сразу, а по истечении некоторого времени. Напряжение же в катушке по форме идентично случаю замыкания переключателя, но противоположно по знаку. Это связано с тем, что изменение тока, а соответственно и ЭДС самоиндукции в первом и втором случаях противоположны по знаку (в первом случае ток возрастает, а во втором убывает).

    Кстати, я упомянул, что величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока, так вот, коэффициентом пропорциональности является ни что иное как индуктивность катушки:

    На этом мы заканчиваем с катушками индуктивности в цепях постоянного тока и переходим к цепям переменного тока.

    Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

    Рассмотрим цепь, в которой на катушку индуктивности подается переменный ток:

    Давайте посмотрим на зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени, а затем уже разберемся, почему они выглядят именно так:

    Как мы уже выяснили ЭДС самоиндукции у нас прямо пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения тока:

    Собственно, график нам и демонстрирует эту зависимость &#128578; Смотрите сами – между точками 1 и 2 ток у нас изменяется, причем чем ближе к точке 2, тем изменения меньше, а в точке 2 в течении какого-то небольшого промежутка времени ток и вовсе не изменяет своего значения. Соответственно скорость изменения тока максимальна в точке 1 и плавно уменьшается при приближении к точке 2, а в точке 2 равна 0, что мы и видим на графике ЭДС самоиндукции. Причем на всем промежутке 1-2 ток возрастает, а значит скорость его изменения положительна, в связи с этим на ЭДС на всем этом промежутке напротив принимает отрицательные значения.

    Аналогично между точками 2 и 3 – ток уменьшается – скорость изменения тока отрицательная и увеличивается – ЭДС самоиндукции увеличивается и положительна. Не буду расписывать остальные участки графика – там все процессы протекают по такому же принципу &#128578;

    Кроме того, на графике можно заметить очень важный момент – при увеличении тока (участки 1-2 и 3-4) ЭДС самоиндукции и ток имеют разные знаки (участок 1-2: , 0" title="Rendered by QuickLaTeX.com" w />, участок 3-4: 0" title="Rendered by QuickLaTeX.com" w />, ). Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены “навстречу” току источника). А на участках 2-3 и 4-5 все наоборот – ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока (поскольку индукционные токи будут направлены в ту же сторону, что и ток источника и будут частично компенсировать уменьшение тока). И в итоге мы приходим к очень интересному факту – катушка индуктивности оказывает сопротивление переменному току, протекающему по цепи. А значит она имеет сопротивление, которое называется индуктивным или реактивным и вычисляется следующим образом:

    Где – круговая частота: . – это частота переменного тока.

    Таким образом, чем больше частота тока, тем большее сопротивление будет ему оказывать катушка индуктивности. А если ток постоянный ( = 0), то реактивное сопротивление катушки равно 0, соответственно, она не оказывает влияния на протекающий ток.

    Давайте вернемся к нашим графикам, которые мы построили для случая использования катушки индуктивности в цепи переменного тока. Мы определили ЭДС самоиндукции катушки, но каким же будет напряжение ? Здесь все на самом деле просто &#128578; По 2-му закону Кирхгофа:

    Построим на одном графике зависимости тока и напряжения в цепи от времени:

    Как видите ток и напряжение сдвинуты по фазе (ссылка) друг относительно друга, и это является одним из важнейших свойств цепей переменного тока, в которых используется катушка индуктивности:

    При включении катушки индуктивности в цепь переменного тока в цепи появляется сдвиг фаз между напряжением и током, при этом ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода.

    Вот и с включением катушки в цепь переменного тока мы разобрались &#128578;

    На этом, пожалуй, закончим сегодняшнюю статью, она получилась уже довольно объемной, поэтому дальнейший разговор о катушках индуктивности мы будем вести в следующий раз. Так что до скорых встреч, будем рады видеть вас на нашем сайте!

    Сопротивление катушки индуктивности, устройство и принцип работы

    Катушка индуктивности играет немаловажную роль, в качестве одного из элементов, используемых в электротехнике. Так, несколько катушек образовывают трансформатор или могут быть использованы в качестве магнитов. А в целом спектр использования катушек индуктивности в электротехнике довольно широк, но для начала следует подробнее рассказать о принципе устройства и её работе.


    Итак, катушка индуктивности или как коротко её называют специалисты – индуктивность, представляет собой пассивный элемент с двумя полюсами, применяемый в различных электронных устройствах и системах. Индуктивность является основным параметром катушки. Она зависима от материалов, из которых изготовлена катушка и её геометрических параметров. Как правило, индуктивность совершенно не зависима от тока и напряжения, проходящего через катушку и, следовательно, эти параметры не учитываются при характеристике самой катушки.

     

     

    Другими словами катушки индуктивности применяются для того, чтобы накапливать энергию, подавлять помехи, сглаживать пульсацию, ограничивать силу переменного тока, для создания датчиков, магнитных полей и много другого.


    Также катушка индуктивности имеет возможность влиять на реактивное сопротивление по отношению к переменному току, когда сопротивление постоянного тока незначительно. При совместном применении катушек с конденсаторами, они могут быть использованы в качестве фильтров, при помощи которых могут осуществляться частотные селекции электросигналов. Помимо этого такое использование может создавать элементы для задерживания сигналов и элементов запоминания, благодаря тому, что способна производить взаимодействие связей между цепями, через магнитный поток и так далее.

     

    Характеристики катушки индуктивности

     

     

     

    В сравнении с резисторами и конденсаторами у катушек индуктивности также существуют свои различия. В отличие от этих устройств они не являются изделиями стандартных образцов. Их производят для определённых целей и поэтому катушки индуктивности наделены именно такими характеристиками, какие нужны для решения задач связанных с преобразованием напряжения, токов и электросигналов.


    Как писалось выше, конструкции у индуктивных катушек бывают различными. Некоторые из них делаются как винтовые или винтоспиральные, причём в последних, параметры намотки, зависят от длинны самой катушки. Также могут быть одно-слойные и многослойные намотки из различных проводников, которые в свою очередь бывает изолированные одно-жильные или много-жильные. Они располагаются на диэлектрических каркасных контурах разного типа сечения – круглой, прямоугольной формы или квадратной. Очень часто каркас бывает тороидальной формы, а при условии, если её используют с толстым проводом и небольшим количеством витков она может использоваться без специального каркаса.


    При создании некоторых элементов может образовываться паразитная или другими словами нежелательная ёмкостная связь. Чтобы снизить её распределяющий по определённой области эффект, когда используется дроссель высокой частоты, для катушки с однослойного типа, используется особая намотка. Иначе такой способ намотки именуют «прогрессивным» шагом, то есть намотка постепенно меняется по всей длине катушки. Но наименьшую нежелательную (паразитную) ёмкость имеют катушки, для которых используется многослойная намотка. Особенно противостоит паразитной ёмкости наилучшим образом катушка с шагом «универсал». Для этого типа намотки витки проводника отделяются группами и распределяются по всей длине катушки.

     

    Конструкция и материалы катушки индуктивности


    Для того, чтобы увеличить индуктивность катушки, эксплуатируется особый сердечник из ферромагнита. Он может быть замкнутого или разомкнутого типов. Для катушек, монтируемых в устройствах для снижения помех, используются сердечники, изготовленные из карбонильного железа, флюкстроловые или ферритовые. В катушках для устройств в чью задачу входит сглаживание пульсаций различных частот – промышленного происхождения и звукового. Такие катушки обладают сердечниками из магнитомягких сплавов или электро-технической стали. Кроме того сердечники используются специально для того, чтобы изменять в катушках индуктивности. Изменения эти относительно небольшие и, как правило, зависят от того, как располагается сам сердечник по отношению к обмотке. Обычно это касается сердечника из ферромагнита.


    При сверхвысоких частотах диэлектрики из ферромагнита обычно теряют свою магнитную проницаемость, вследствие чего увеличивается процент потерь, поэтому здесь уже идут в ход сердечники из латуни.

     

    Катушка индуктивности в цепи переменного тока

     

    Если катушка индуктивности включена в цепь переменного тока, то в такой цепи, фаза тока всегда отстает от фазы напряжения. Разберем причины этого отставания на простейшем примере, когда в цепи имеется только индуктивное сопротивление, а омического сопротивления нет вовсе, или вернее омическим сопротивлением провода катушки самоиндукции можно пренебречь, так как оно мало.

    Для удобства рассмотрения явлений будем считать, что мы присоединяем катушку индуктивности к источнику переменного тока в тот момент, когда напряжение U на его зажимах имеет максимальное амплитудное значение (рис. 1а.). Этот момент будем считать началом периода.

     Рисунок 1. Самоиндукция-инерция. а) соотношения фаз тока, напряжения и ЭДС самоиндукции при включение катушки индуктивности в цепь переменного тока; б) соотношение фаз скорости движения, внешней силы и силы инерции

    В момент включения катушки в ней немедленно возникнет электрический ток. Но ток не может сразу достичь своего амплитудного значения потому, что при его возникновении вокруг катушки начнет появляться магнитное поле, которое будет наводить в катушке ЭДС самоиндукции, направленную против внешнего напряжения, т. е. напряжения источника переменного тока. Электродвижущая сила самоиндукции будет препятствовать быстрому нарастанию силы тока в катушке. Поэтому нарастание тока будет длиться целую четверть периода.

    По мере приближения к концу первой четверти периода скорость нарастания тока в катушке постепенно уменьшается.

    Но вместе с тем ослабевает и ЭДС самоиндукции, так как величина ее зависит от скорости изменения силы тока.

    Итак, в конце первой четверти периода внешнее напряжение, приложенное к катушке, будет равно нулю, ЭДС самоиндукции также будет, равна нулю, а ток в катушке и магнитный поток вокруг нее будут иметь максимальные амплитудные значения. В магнитном поле катушки будет запасено некоторое количество энергии, полученной от источника тока.

    С началом второй четверти периода внешнее напряжение, переменив свое направление, будет возрастать, вследствие чего ток в катушке, текущий все еще в прежнем направлении, начнет уменьшаться. Но теперь в катушке снова возникнет ЭДС самоиндукции, обусловленная уменьшением магнитного потока, которая будет поддерживать ток в прежнем направлении.

    В течение всей второй четверти периода внешнее напряже¬ние будет увеличиваться, а сила тока — уменьшаться. Ско¬рость уменьшения силы тока, оставаясь небольшой в начале второй четверти, станет постепенно нарастать и в конце этой четверти достигнет наибольшей величины.

    Итак, к концу второй четверти периода внешнее напряжение приближается к амплитудному значению, а сила тока и магнитный ноток приближаются к нулю, убывая все с большей скоростью, вследствие чего ЭДС самоиндукции достигает своего амплитудного значения. Направление ЭДС самоиндукции, как всегда, остается противоположным направлению внешнего напряжения. Энергия, запасенная в магнитном поле за первую четверть периода, теперь возвращается обратно в цепь.

    В течение второй половины (третья и четвертая четверти) периода все явления будут происходить в том же порядке, с той лишь разницей, что направления тока, внешнего напряжения и ЭДС самоиндукции изменяются на противоположные (рис. 1а.).

    Таким образом, фаза тока все время отстает от фазы напряжения, причем нетрудно заметить, что сдвиг фаз тока и напряжения равен 90°.

    Представим себе, что мы толкаем вдоль по рельсам груженую вагонетку. В первый момент, когда вагонетка только начинает трогаться с места, мы прилагаем к ней максимум усилий, которые по мере увеличения скорости вагонетки будем постепенно уменьшать. При этом мы почувствуем, что вагонетка, обладая инерцией, как бы сопротивляется нашим усилиям. Это противодействие (реакция) вагонетки будет особенно сильным вначале, по мере же ослабления наших усилий будет ослабевать и противодействие вагонетки, она постепенно будет переставать «упрямиться» и покорно покатится по рельсам.

    Затем мы вовсе перестанем толкать вагонетку и даже, наоборот, начнем понемногу тянуть ее в обратном направлении. При этом мы почувствуем, что вагонетка снова сопротивляется нашим усилиям. Если мы будем все сильнее и сильнее тянуть вагонетку назад, то и ее противодействие будет соответственно все более и более возрастать. Наконец, нам удастся остановить вагонетку и даже изменить направление ее движения. Когда вагонетка покатится обратно, мы будем постепенно ослаблять наши усилия, т. е. будем тянуть ее все слабее и слабее, однако, несмотря на это, скорость вагонетки будет все-таки увеличиваться (при слабом трении в подшипниках).

    Когда вагонетка пройдет половину пути в обратном направлении, мы совсем перестанем тянуть ее и снова переменим направление наших усилий, т. е. начнем ее снова задерживать, постепенно увеличивая силу торможения до тех пор, пока вагонетка не остановится, заняв первоначальное (исходное) положение. После этого мы можем продолжать все наши действия сначала.

    В этом примере наши усилия, прилагаемые к вагонетке, соответствуют внешней ЭДС, противодействие вагонетки, обусловленное ее инерцией, — ЭДС самоиндукции, а скорость вагонетки — электрическому току. Если изобразить графически изменение наших усилий, а также изменение противодействия вагонетки и ее скорости с течением времени, то мы получим графики (рис. 1б), в точности соответствующие графикам рис.1а.

    Из этого примера становится более понятной сущность реактивного (безваттного) сопротивления. В самом деле, в течение первой четверти периода мы толкали вагонетку, а она противодействовала нашим усилиям; в течение второй четверти периода она катилась сама, а мы «упирались»; в течение третьей четверти периода мы опять тянули ее, а вагонетка снова оказывала противодействие нашим усилиям и, наконец, в течение четвертой четверти периода она снова катилась сама, а мы ее тормозили.

    Короче говоря, в течение первой и третьей четверти периода мы работали «на вагонетку», а в течение второй и четвертой четвертей она работала «на нас», возвращая обратно полученную то нас энергию. В результате наша работа оказалась «безваттной».

    Таким образом катушка индуктивности в цепи переменного тока может работать как безваттный резистор.

    ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

    Похожие материалы:

     

    Добавить комментарий
    Объяснение

    индукторов - Инженерное мышление

    Узнайте, как работают индукторы, где мы их используем, почему мы их используем, различные типы и почему они важны.

    Прокрутите вниз, чтобы просмотреть руководство YouTube.

    Помните, что электричество опасно и может быть смертельным, вы должны быть квалифицированными и компетентными для выполнения любых электромонтажных работ.

    Что такое индуктор?

    Катушка индуктивности - это компонент электрической цепи, который накапливает энергию в своем магнитном поле.Он может высвободить это почти мгновенно. Возможность накапливать и быстро выделять энергию - очень важная функция, поэтому мы используем их во всех видах цепей.

    В нашей предыдущей статье мы рассмотрели, как работают конденсаторы, чтобы прочитать НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ .

    Как работает индуктор?

    Во-первых, подумайте о воде, текущей по некоторым трубам. Эту воду нагнетает насос, который эквивалентен нашей батарее. Труба разделяется на две ветви, трубы эквивалентны нашим проводам.В одном ответвлении есть труба с переходником, из-за которого вода немного затрудняется протекать через нее, так что это эквивалентно сопротивлению в электрической цепи.

    Электросхема индуктора.

    Другая ветвь имеет встроенное водяное колесо. Водяное колесо может вращаться, и вода, протекающая через него, заставляет его вращаться. Однако колесо очень тяжелое, поэтому для того, чтобы набрать скорость, требуется некоторое время, а вода должна постоянно давить на него, чтобы заставить его двигаться. Это эквивалент нашей катушки индуктивности.

    Аналогия с водяным колесом

    Когда мы впервые запускаем насос, вода потечет, и она хочет вернуться в насос, так как это замкнутый контур, точно так же, как когда электроны покидают батарею, они текут, чтобы попытаться вернуться в насос. другая сторона батареи.


    Обратите внимание: в этих анимациях мы используем поток электронов от отрицательного к положительному, но вы, возможно, привыкли видеть обычный поток от положительного к отрицательному. Просто помните о двух и о том, какой из них мы используем.

    через GIPHY

    По мере того, как вода течет; он достигает ветвей и должен решить, какой путь выбрать. Вода толкает колесо, но колесу потребуется некоторое время, чтобы сдвинуться с места, и поэтому это добавляет большое сопротивление трубе, что затрудняет прохождение воды по этому пути, поэтому вода вместо этого пойдет по пути. редуктора, потому что он может протекать напрямую и намного легче возвращаться в насос.

    По мере того, как вода продолжает толкаться, колесо будет вращаться все быстрее и быстрее, пока не достигнет максимальной скорости.Теперь колесо не оказывает почти никакого сопротивления, поэтому вода может проходить по этому пути намного легче, чем по пути редуктора. Вода практически перестанет течь через редуктор и потечет через водяное колесо.

    Когда мы выключаем насос, вода больше не поступает в систему, но водяное колесо движется так быстро, что не может просто остановиться, оно имеет инерцию. Продолжая вращаться, он теперь толкает воду и действует как насос. Вода будет течь по петле обратно сама по себе, пока сопротивление труб и редуктор не замедлит поток воды настолько, что колесо перестанет вращаться.

    Таким образом, мы можем включать и выключать насос, и водяное колесо будет поддерживать движение воды в течение короткого промежутка времени во время перебоев.

    Мы получаем очень похожий сценарий, когда мы подключаем индуктивность параллельно резистивной нагрузке, такой как лампа.

    Основы индуктивности.

    Когда мы запитываем схему, электроны сначала проходят через лампу и питают ее, через дроссель будет протекать очень небольшой ток, потому что его сопротивление сначала слишком велико. Сопротивление уменьшится и позволит протекать большему току.В конце концов, индуктор почти не оказывает сопротивления, поэтому электроны предпочтут вернуться по этому пути к источнику питания, и лампа выключится.

    Снижение сопротивления.

    Когда мы отключаем источник питания, индуктор будет продолжать толкать электроны по петле и сквозь лампу, пока сопротивление не рассеет энергию.

    Пример схемы при отключенном питании.

    Что происходит с индуктором, чтобы он действовал таким образом?

    Когда мы пропускаем электрический ток через провод, он создает вокруг себя магнитное поле.Мы можем убедиться в этом, разместив компасы вокруг провода. Когда мы пропускаем ток через провод, компасы будут двигаться и выравниваться по магнитному полю.

    Пример компаса.

    Когда мы меняем направление тока; магнитное поле меняет направление, и компасы также меняют направление, чтобы выровняться с ним. Чем больше тока мы пропускаем через провод, тем больше становится магнитное поле.

    Циркуль на проволоке.

    Когда мы скручиваем провод в катушку, каждый провод снова создает магнитное поле, но теперь все они сливаются вместе и образуют более мощное магнитное поле.

    Магнитное поле вокруг катушки.

    Мы можем увидеть магнитное поле магнита, просто рассыпав несколько железных опилок на магнит, который показывает линии магнитного потока.

    Магнитное поле

    через GIPHY

    При отключении электричества; магнитного поля нет, но когда мы подключаем источник питания, через катушку начинает течь ток, поэтому магнитное поле начинает формироваться и увеличиваться в размере до максимального размера.

    Магнитное поле накапливает энергию.Когда электричество отключается, магнитное поле начинает коллапсировать, и поэтому магнитное поле преобразуется в электрическую энергию, которая толкает электроны.

    via GIPHY

    На самом деле это произойдет невероятно быстро, мы просто замедлили анимацию, чтобы ее было легче увидеть и понять.

    Почему это так?

    Катушки индуктивности не любят изменения тока, они хотят, чтобы все оставалось прежним. Когда ток увеличивается, они пытаются остановить его с помощью противодействующей силы.Когда ток уменьшается, они пытаются остановить его, выталкивая электроны, чтобы попытаться сохранить его таким же, каким был.

    Значит, когда цепь переходит из выключенного состояния во включенное, произойдет изменение тока, он увеличился. Индуктор попытается остановить это, чтобы создать противодействующую силу, известную как обратная ЭДС или электродвижущая сила, которая противодействует силе, которая ее создала. В этом случае через дроссель от батареи течет ток. Некоторый ток все еще проходит, и при этом он создает магнитное поле, которое будет постепенно увеличиваться.По мере его увеличения через катушку индуктивности будет течь все больше и больше тока, и обратная ЭДС исчезнет. Магнитное поле достигнет максимума, и ток стабилизируется. Индуктор больше не сопротивляется току и действует как обычный кусок провода. Это создает очень простой путь для обратного потока электронов к батарее, гораздо более легкий, чем прохождение через лампу, поэтому электроны будут проходить через индуктор, и лампа больше не будет светить.

    Когда мы отключаем питание, индуктор понимает, что произошло уменьшение тока.Ему это не нравится, и он пытается поддерживать его постоянным, поэтому он выталкивает электроны, чтобы попытаться стабилизировать его, это включит свет. Помните, что магнитное поле накопило энергию протекающих через него электронов и преобразует ее обратно в электрическую энергию, чтобы попытаться стабилизировать ток, но магнитное поле будет существовать только тогда, когда ток проходит через провод, и поэтому, когда ток уменьшается от Из-за сопротивления цепи магнитное поле разрушается до тех пор, пока не перестанет обеспечивать мощность.

    Индуктор против резистора

    Если мы подключили резистор и катушку индуктивности к осциллографу в отдельных цепях, мы можем визуально увидеть эффекты. Когда ток не течет, линия постоянна и плоская на нуле. Но когда мы пропускаем ток через резистор, мы получаем мгновенный вертикальный график, а затем прямые линии и продолжаются до определенного значения. Однако, когда мы подключаем катушку индуктивности и пропускаем через нее ток, он не будет мгновенно подниматься вверх, он будет постепенно увеличиваться и образовывать изогнутый профиль, в конечном итоге продолжающийся с постоянной скоростью.

    Когда мы останавливаем ток через резистор, он снова мгновенно падает, и мы получаем эту внезапную и вертикальную линию обратно к нулю. Но когда мы прекращаем прохождение тока через катушку индуктивности, ток продолжается, и мы получаем еще один изогнутый профиль до нуля. Это показывает нам, как индуктор сопротивляется начальному увеличению, а также пытается предотвратить уменьшение.

    Кстати, мы подробно рассказали о текущих событиях в предыдущей статье, проверьте ЗДЕСЬ .

    Как выглядят индукторы?

    Катушки индуктивности на печатных платах будут выглядеть примерно так, как показано ниже.

    Катушки индуктивности в печатных платах.

    В основном, это просто медная проволока, намотанная на цилиндр или кольцо. У нас есть другие конструкции, у которых есть какой-то кожух, обычно это делается для экранирования его магнитного поля и предотвращения его взаимодействия с другими компонентами.

    Мы увидим катушки индуктивности, представленные на технических чертежах с подобными символами.

    Условные обозначения на технических чертежах.

    Следует помнить, что все, что имеет витой провод, будет действовать как индуктор, включая двигатели, трансформаторы и реле.

    Для чего мы используем индукторы?

    • Мы используем их в повышающих преобразователях для увеличения выходного напряжения постоянного тока при уменьшении тока.
    • Мы можем использовать их, чтобы перекрыть источник переменного тока и пропустить только постоянный ток.
    • Мы используем их для фильтрации и разделения разных частот.
    • Мы также используем их для трансформаторов, двигателей и реле.

    Как измерить индуктивность

    Мы измеряем индуктивность индуктора в единицах Генри, чем больше число; тем выше индуктивность.Чем выше индуктивность; Чем больше энергии мы можем сохранить и обеспечить, тем больше времени потребуется для создания магнитного поля и преодоления обратной ЭДС.

    Конструкция индуктора

    Вы не можете измерить индуктивность стандартным мультиметром, хотя вы можете получить некоторые модели со встроенной этой функцией, но она не даст наиболее точного результата, это может быть для вас нормально, зависит от того, что вы используете это для. Чтобы точно измерить индуктивность, нам нужно использовать измеритель RLC. Мы просто подключаем катушку индуктивности к устройству, и он запускает быстрый тест для измерения значений.


    Что такое индуктор и как он работает (факты, которые вы НИКОГДА не должны забывать)

    Индуктор, что это?

    Мы все слышали термин «индуктор» много раз, но что это такое? Что ж, это пассивный элемент , предназначенный для хранения энергии в своем магнитном поле . Индукторы находят множество применений в электронных и энергетических системах. Они используются в источниках питания, трансформаторах, радиоприемниках, телевизорах, радарах и электродвигателях.

    Что такое индуктор и как он работает - факты, которые вы НИКОГДА не должны забывать (фото: Тамара Кван через Flickr) Любой проводник электрического тока обладает индуктивными свойствами и может рассматриваться как индуктор.

    Но для усиления индуктивного эффекта практический индуктор обычно формируется в виде цилиндрической катушки с большим количеством витков проводящего провода, как показано на рисунке 1.

    Катушка индуктивности состоит из катушки с проводящим проводом .

    Рисунок 1 - Типичная форма катушки индуктивности

    Если ток проходит через катушку индуктивности, обнаруживается, что напряжение на катушке индуктивности прямо пропорционально скорости изменения тока во времени. Используя соглашение о пассивном знаке в следующем уравнении (1) :

    , где L - константа пропорциональности, называемая индуктивностью катушки индуктивности.Единицей измерения индуктивности является генри (H), названный в честь американского изобретателя Джозефа Генри (1797–1878) . Из приведенного выше уравнения ясно, что 1 генри равняется 1 вольт-секунде на ампер.

    С учетом приведенного выше уравнения, чтобы на выводах индуктора было напряжение, его ток должен изменяться со временем. Следовательно, v = 0 для постоянного тока через катушку индуктивности .

    Индуктивность - это свойство, при котором индуктор противодействует изменению тока, протекающего через него, измеряется в генри (H).

    Индуктивность катушки индуктивности зависит от ее физических размеров и конструкции. Формулы для расчета индуктивности индукторов различной формы взяты из теории электромагнитного поля и могут быть найдены в стандартных справочниках по электротехнике.

    Например, для индуктора (соленоида) , показанного на рисунке 1,

    , где:

    • N - количество витков,
    • l - длина,
    • A - площадь поперечного сечения, а
    • м - проницаемость керна.

    Из уравнения выше видно, что индуктивность можно увеличить, увеличив количество витков катушки, используя материал с более высокой проницаемостью в качестве сердечника, увеличив площадь поперечного сечения или уменьшив длину катушки.

    Рисунок 2 - Различные типы индукторов: (a) индуктор с соленоидальной обмоткой, (b) тороидальный индуктор, (c) микросхема индуктивности

    Как и конденсаторы, имеющиеся в продаже индукторы бывают разных номиналов и типов. Типичные практические индукторы имеют значения индуктивности в диапазоне от нескольких микрогенри (мГн), , как в системах связи, до десятков генри (H), , как в энергосистемах.Индукторы могут быть фиксированными или переменными. Сердечник может быть сделан из железа, стали, пластика или воздуха.

    Термины катушка и дроссель также используются для катушек индуктивности.

    Общие катушки индуктивности показаны на Рисунке 2 выше. Обозначения схем для катушек индуктивности показаны на Рисунке 3 в соответствии с соглашением о пассивных знаках.

    Рисунок 3 - Обозначения схем для катушек индуктивности: (a) воздушный сердечник, (b) железный сердечник, (c) переменный железный сердечник

    Уравнение (1) представляет собой соотношение напряжения и тока для катушки индуктивности .На рисунке 4 графически показано это соотношение для катушки индуктивности, индуктивность которой не зависит от тока. Такой индуктор известен как линейный индуктор.

    Для нелинейной катушки индуктивности график уравнения (1) не будет прямой линией , поскольку ее индуктивность изменяется в зависимости от тока .

    В этой технической статье мы будем использовать линейные индукторы.

    Рисунок 4 - Вольт-амперная зависимость индуктора

    Вольт-амперная зависимость получается из уравнения (1) как:

    Интегрирование дает:

    или

    , где i (t 0 ) - полный ток для −∞ o и i (−∞) = 0 .Идея сделать i (−∞) практична и разумна, потому что в прошлом должно быть время, когда в катушке индуктивности не было тока.

    Катушка индуктивности предназначена для хранения энергии в своем магнитном поле. Запасенная энергия может быть получена из уравнения (1). Мощность, подаваемая на катушку индуктивности:

    Запасенная энергия:

    Поскольку i (−∞) = 0 ,


    Примечания //

    Следует отметить следующие важные свойства катушки индуктивности:

    ПРИМЕЧАНИЕ 1 //

    Обратите внимание на Уравнение 1 , что напряжение на катушке индуктивности равно нулю при постоянном токе.

    Таким образом, индуктор действует как короткое замыкание на постоянный ток .

    ПРИМЕЧАНИЕ 2 //

    Важным свойством индуктора является его сопротивление изменению тока, протекающего через него. Ток через катушку индуктивности не может измениться мгновенно.

    Согласно Уравнение (1) , прерывистое изменение тока через катушку индуктивности требует бесконечного напряжения, что физически невозможно. Таким образом, индуктор препятствует резкому изменению тока через него.

    Например, ток через катушку индуктивности может принимать форму, показанную на Рисунок 5 (a) , тогда как ток в катушке индуктивности не может принимать форму, показанную на Рисунок 5 (b) в реальных ситуациях из-за неоднородностей. . Однако напряжение на катушке индуктивности может резко измениться.

    Рисунок 5 - Ток через катушку индуктивности: (а) допустимый, (б) недопустимый; резкое изменение невозможно

    ПРИМЕЧАНИЕ 3 //

    Как и идеальный конденсатор, идеальная катушка индуктивности не рассеивает энергию .Энергия, хранящаяся в нем, может быть извлечена позже. Катушка индуктивности забирает энергию из схемы при накоплении энергии и передает ее в схему при возврате ранее сохраненной энергии.

    ПРИМЕЧАНИЕ 4 //

    Практический неидеальный индуктор имеет значительный резистивный компонент, как показано на рисунке 6. Это связано с тем, что индуктор изготовлен из проводящего материала, такого как медь, который имеет некоторое сопротивление. .

    Поскольку индуктор часто изготавливается из высокопроводящего провода, он имеет очень маленькое сопротивление .

    Рисунок 6.26 - Модель схемы для практической катушки индуктивности

    Это сопротивление называется сопротивлением обмотки R w , и оно появляется последовательно с индуктивностью катушки индуктивности. Наличие R w делает его одновременно устройством накопления энергии и устройством рассеивания энергии. Поскольку R w обычно очень мал, в большинстве случаев его игнорируют. Неидеальная катушка индуктивности также имеет емкость обмотки C w из-за емкостной связи между проводящими катушками.

    C w очень маленький и его можно игнорировать в большинстве случаев, за исключением высоких частот. В этой статье мы предполагали только идеальные катушки индуктивности.


    Кем был Джозеф Генри?

    Джозеф Генри (1797–1878), американский физик, открыл индуктивность и сконструировал электродвигатель. Генри родился в Олбани, штат Нью-Йорк, окончил Академию Олбани и преподавал философию в Принстонском университете с 1832 по 1846 год.

    Джозеф Генри (1797–1878), американский физик, открыл индуктивность и сконструировал электродвигатель.

    Он был первым секретарем Института. Смитсоновский институт.Он провел несколько экспериментов по электромагнетизму и разработал мощные электромагниты, которые могли поднимать предметы весом в тысячи фунтов. Интересно, что Джозеф Генри открыл электромагнитную индукцию раньше Фарадея, но не смог опубликовать свои открытия.

    Единица индуктивности Генри была названа его именем.

    Ссылка // Основы электрических схем Чарльза К. Александера и Мэтью Н.О. Садику (приобретите бумажную копию на Amazon)

    Что такое индуктор? - Простое и легкое руководство по индуктору

    Я получил несколько писем с вопросом «Что такое индуктор?». И я понял, что это действительно хороший вопрос. Потому что это какой-то странный компонент.

    Катушка индуктивности - это просто катушка с проводом.

    Сделать его невероятно просто - достаточно сделать несколько петель из проволоки. Но поскольку провода создают магнитные поля, вы скоро увидите, что они могут делать кое-что интересное.

    Индуктор в цепи

    Если вы изучаете электронику, первый важный вопрос: что делает катушка индуктивности в цепи?

    Катушка индуктивности будет сопротивляться изменениям тока.

    В схеме ниже у вас есть светодиод и резистор, соединенные последовательно с катушкой индуктивности. И есть переключатель для включения и выключения питания.

    Без индуктора это была бы обычная светодиодная цепь, и светодиод включился бы сразу же, когда вы щелкаете выключателем.

    Но индуктор - это компонент, который сопротивляется изменениям тока.

    Когда переключатель выключен, ток не течет. Когда вы включаете выключатель, начинает течь ток. Это означает, что существует изменение тока, которому индуктор будет сопротивляться.

    Таким образом, вместо того, чтобы ток сразу пошел от нуля до максимума, он будет постепенно увеличиваться до максимального значения.

    (Максимальный ток для этой цепи устанавливается резистором и светодиодом.)

    Поскольку сила тока определяет интенсивность света светодиода, индуктор заставляет светодиод постепенно загораться, вместо того, чтобы мгновенно включаться.

    Примечание: Вам понадобится очень большая катушка индуктивности, чтобы можно было видеть, как светодиоды гаснут в схеме выше. Это не то, для чего вы бы использовали индуктор. Но используйте это как мысленный образ того, что индуктор делает в цепи.

    Что происходит при отключении индуктора?

    Катушка индуктивности также препятствует мгновенному отключению тока.Ток не просто перестанет течь в катушке индуктивности в одно мгновение.

    Таким образом, когда вы выключаете питание, индуктор будет пытаться продолжить прохождение тока.

    Это достигается за счет быстрого увеличения напряжения на его выводах.

    На самом деле он настолько увеличивается, что вы можете получить небольшую искру на контактах вашего переключателя!

    Эта искра позволяет току продолжать течь (через воздух!) В течение доли секунды, пока магнитное поле вокруг индуктора не разрушится.

    Вот почему обычно диод помещают в обратном направлении через катушку реле или двигателя постоянного тока. Таким образом, индуктор может разряжаться через диод вместо того, чтобы создавать в цепи высокое напряжение и искры.

    БЕСПЛАТНЫЙ бонус: Загрузите основные электронные компоненты [PDF] - мини-книгу с примерами, которая научит вас, как работают основные компоненты электроники.

    Как работают индукторы

    Любой провод, по которому протекает ток, окружено небольшим магнитным полем.

    Когда вы наматываете провод в катушку, поле становится сильнее.

    Если вы намотаете провод на магнитопровод, например, из стали или железа, вы получите еще более сильное магнитное поле.

    Так создается электромагнит.

    Магнитное поле вокруг индуктора зависит от силы тока. Итак, когда меняется ток, меняется магнитное поле.

    Когда магнитное поле изменяется, на выводах индуктора создается напряжение, которое препятствует этому изменению.

    Для чего можно использовать индукторы?

    В типичных схемах для начинающих не так уж часто можно увидеть дискретные индукторы. Так что, если вы только начинаете, вы, вероятно, еще не встретите их.

    Но они очень распространены в блоках питания. Например, для создания понижающего или повышающего преобразователя. И они распространены в радиосхемах для создания генераторов и фильтров.

    Но гораздо чаще вы встретите электромагниты.И они в основном индукторы. Вы найдете их практически во всем, что движется от электричества. Например, реле, двигатели, соленоиды, динамики и многое другое.

    А трансформатор - это, по сути, две катушки индуктивности, намотанные на один и тот же сердечник.

    Если вы хотите узнать, как работают другие электронные компоненты, перейдите к основным компонентам в электронике.

    Индуктор

    - как это работает

    ЭТАП В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

    Когда эта статья будет готова к публикации, добавьте эту строку обратно к элементам Ideal или Real World:
    Обратитесь к Inductor - how it works для неформального описания того, как катушка индуктивности делает свое дело.

    При создании индуктора цель состоит в том, чтобы создать компонент, который ведет себя как уравнение идеального индуктора,

    $ v = \ text L \, \ dfrac {di} {dt}

    $

    Я не говорю вам , почему нам нужно это уравнение. Об этом поговорим в другой раз. На данный момент мы хотим построить физический объект, который создает уравнение индуктивности $ i $ - $ v $ (ток-напряжение).

    Теория того, как на самом деле работают индукторы, довольно сложна. Чтобы узнать больше об индукторах и магнитных полях, см. Раздел магнитных полей в Khan Academy Physics.

    Автор Вилли Макаллистер.


    Содержание


    Сначала немного магнетизма

    Любой провод, по которому проходит ток, создает магнитное поле в окружающей области. Этот важный факт был обнаружен датским ученым Гансом Кристианом Эрстедом в 1820 году. До того времени все считали электричество и магнетизм отдельными вещами. Эрстед показал, что они связаны между собой, и мы называем объединенную концепцию электромагнетизмом .

    Красные линии на этих изображениях представляют магнитное поле.Вот единственный прямой провод, по которому идет ток, $ i $. Всякий раз, когда есть ток, в пространстве вокруг провода по кругу текут силовые линии магнитного поля.

    Как мы узнаем о наличии магнитного поля?

    Как узнать, есть ли рядом с проводом магнитное поле?
    Конечно, с помощью датчика магнитного поля.
    Вы уже знаете, что это такое, он называется компас.

    Если поблизости нет магнитного поля, стрелка компаса совпадает с магнитным полем Земли и указывает на магнитный север.Если вы создаете магнитное поле, стрелка компаса поворачивается и совпадает с новым полем. Магнитное поле провода сильнее поля земли, поэтому оно подавляет его и наклоняет стрелку компаса.

    Использование компаса в качестве датчика магнитного поля - это пример того, как мы создаем «глаза», чтобы «видеть» невидимое. Электричество и магнетизм невидимы, поэтому мы все время строим разные «глаза». Это важный навык. Это одна из причин, по которой люди думают, что EE - волшебники.

    Магнитные линии и правило правой руки

    Вы можете заметить, что и на линиях тока, и на магнитных линиях есть стрелки. Направление этих стрелок не произвольно; это свойство природы. Если вы знаете одну из стрелок, вы можете вычислить другую, используя Правило правой руки.

    ПРАВОЙ рукой оберните пальцами провод, указав большим пальцем в направлении тока (обычный ток, а не поток электронов). Стрелки линий магнитного поля будут выходить из кончиков ваших пальцев.

    Профессиональный совет: если вы правша, положите карандаш на , когда используете линейку. Самая распространенная ошибка - использовать левую руку для выполнения правила правой руки, что дает неправильный ответ. Если вашей левой руке нужно что-то сделать, используйте ее как провод.

    Если вы когда-нибудь заглянули в класс во время теста по электричеству и магнетизму, вы увидите, что все ученики используют это правило. Смотрится довольно забавно.

    Итак, теперь у нас есть индуктор. Это просто прямой провод, но вокруг него есть магнитное поле, вызванное током.Давайте выясним, почему он следует уравнению индуктора $ i $ - $ v $.

    Индуктор $ i $ - $ v $ уравнение

    Так откуда взялось уравнение для индуктора $ i $ - $ v $? Вот некоторые наблюдения об эксперименте Эрстеда, а также некоторая новая информация.

    Начнем с наблюдения, что ток (движущийся заряд) создает близлежащее магнитное поле.

    • изменяющийся ток создает изменяющееся магнитное поле .

    • A изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле в проводе.
      (Это было открытие Майкла Фарадея и Джозефа Генри.)

    • Электрическое поле в проводе - это то же самое, что сказать, что есть напряжение.

    • Напряжение заставляет заряд двигаться в проводе, поэтому вы получаете ток.

    Вы видите круговой аргумент? Изменение тока вызывает изменение магнитного поля. Изменяющееся магнитное поле создает напряжение, а напряжение создает ток.

    Это кажется ужасно сложным.

    Если это кажется действительно сложным, мне тоже так кажется.

    Электромагнетизм - это сложный. Есть несколько причин. Две вещи затрудняют понимание электромагнетизма,

    1) Одна из сложностей заключается в том, что вы получаете напряжение только в том случае, если магнитное поле меняется на . Если магнитное поле постоянно (не меняется), вы не получаете ни напряжения, ни тока. Так что если просто поднести магнит к проводу, ничего не произойдет. Это может показаться странным, но это то, что дает нам природа.

    2) Другая сложность заключается в том, как магнетизм и электричество взаимодействуют в трехмерном пространстве. Вспомните первое изображение в этой статье с проводом и магнитным полем. Плоскость магнитных линий, окружающих провод, перпендикулярна проводу. Это означает, что вся ваша математика в трех измерениях, и вам нужно изучить такие вещи, как правило правой руки и векторные перекрестные произведения. Сложно все это держать в голове. Эрстеду действительно понадобилась удача, чтобы расположить движущийся магнит под нужным углом, прежде чем он понял, что происходит.

    Это кажется ужасно сложным.

    Если это кажется действительно сложным, мне тоже так кажется.

    Электромагнетизм - это сложный. Есть несколько причин:

    1) Одна из сложностей заключается в том, что вы получаете напряжение только в том случае, если магнитное поле меняется на . Если магнитное поле постоянно (не меняется), вы не получаете ни напряжения, ни тока. Так что если просто поднести магнит к проводу, ничего не произойдет. Это может показаться странным, но это то, что дает нам природа.

    2) Другая сложность заключается в том, как магнетизм и электричество взаимодействуют в трехмерном пространстве. Вспомните первое изображение в этой статье с проводом и магнитным полем. Плоскость магнитных линий, окружающих провод, перпендикулярна проводу. Это означает, что вся ваша математика находится в трех измерениях. Вы должны изучить такие вещи, как правило правой руки и векторные кросс-произведения. Эрстеду действительно понадобилась удача, чтобы расположить движущийся магнит под нужным углом, прежде чем он понял, что происходит.

    Теперь мы можем объяснить ключевой трюк, выполняемый индуктором:

    изменяющийся ток создает магнитное поле, изменяющееся на , которое, в свою очередь, создает напряжение. Мы запишем это математически с помощью уравнения, которое вы, возможно, видели раньше:

    $ v = \ text L \ dfrac {di} {dt}

    $

    Изменяющийся ток представлен символом $ di / dt $ справа вместе с константой пропорциональности, известной как индуктивность, $ \ text L $. И напряжение, создаваемое изменяющимся током, появляется слева.

    Для короткого прямого провода значение $ \ text L $ действительно мало. Из него не получится использовать индуктивность для проектирования повседневных цепей. Однако, если вы разрабатываете очень быструю схему (вверху в $ \ text {GHz} $), где ток меняется очень быстро (очень высокий $ di / dt $), тогда даже небольшой $ \ text L $ короткого провода может повлиять на работу схемы.

    Что означает $ d $?

    $ d $ в $ {di} / {dt} $ - это обозначение из математического анализа, это означает дифференциал .Вы можете думать, что $ d $ означает "крошечное изменение в ..."

    Например, выражение $ dt $ означает * крошечное изменение во времени *. Когда вы видите $ d $ в соотношении, например $ di / dt $, это означает «крошечное изменение в $ i $ (текущее) для каждого крошечного изменения в $ t $ (время)». Выражение типа $ di / dt $ называется производной, и это то, что вы изучаете в дифференциальном исчислении.

    Увеличение индуктивности

    Следующим шагом в создании полезного индуктора является намотка провода в форме катушки. Теперь у нас гораздо больше проводов на небольшом пространстве и гораздо больше магнитных линий.Форма катушки заставляет магнитное поле концентрироваться внутри катушки. Так мы получаем большие значения индуктивности $ \ text L $. Добавление большего количества витков в катушку втягивает больше магнитных линий в сердечник, и $ \ text L $ становится больше.

    Каждый отдельный небольшой отрезок провода по-прежнему имеет те же силовые линии, что и в примере с прямым проводом. В центре катушки все силовые линии от всех соседних петель направлены в одном направлении.

    Посмотрите, сможете ли вы использовать Правило правой руки, чтобы убедиться, что стрелки линий магнитного поля на изображениях катушек правильные.

    Обозначение индуктора выглядит так:

    Похоже на проволоку, намотанную на катушку, поскольку это обычный способ изготовления индуктора.

    Увеличение индуктивности еще больше

    Вы можете получить еще большую индуктивность (выше $ \ text {L} $), поместив магнитный материал внутрь катушки, чтобы усилить магнитное поле еще больше. Этот тороидальный индуктор (тороид означает в форме пончика) намотан на сердечник из железа / керамики, называемый ферритом .(Ферритовый сердечник не виден, он покрыт медным проводом.)

    Ферритовый сердечник концентрирует и усиливает магнитное поле больше, чем просто воздушный сердечник, что увеличивает значение индуктивности, $ \ text {L} $.

    Сленг индукторов

    Иногда можно услышать, как индуктор «хочет» поддерживать ток. Маленькие мотки проволоки на самом деле ничего не могут «захотеть», но это полезная идея. Это происходит из-за танца вперед-назад между током и магнитным полем.Когда вокруг индуктора создается магнитное поле, он продолжает проталкивать ток в проводе. Ток и магнитное поле усиливают друг друга, они индуцируют друг друга . Отсюда индуктор и получил свое название.

    Аналог маховика

    Маховик - колесо с тяжелым ободом.

    Индуктивность в электрической системе аналогична массе в механической системе. Энергия сохраняется в магнитном поле индуктора так же, как кинетическая энергия сохраняется в движущейся массе.

    Вы можете представить индуктор как вращающийся маховик. Как только он начинает вращаться, вы не можете мгновенно остановить вращающийся маховик. В колесе хранится много энергии. Если вы очень быстро крутите велосипедное колесо, а затем схватите его рукой, колесу потребуется некоторое время, чтобы остановиться, и в вашу руку будет передано много энергии. Кажется, что колесо «хочет» продолжать движение. Точно так же ток в катушке индуктивности не меняется и не изменяется в одно мгновение.

    Вот еще несколько интересных моментов об электромагнетизме.

    • Напряжение, генерируемое изменяющимся магнитным полем, имеет формальное название, оно называется электродвижущей силой или ЭДС . Вот почему вы часто видите имя переменной $ e $ или $ \ text E $, используемое для представления напряжения.

    • Вы знаете, что напряжение создается в результате химических реакций внутри батареи. Изменяющееся магнитное поле также создает напряжение! О Боже мой! Теперь вы знаете два способа создания напряжения.

    • Есть два способа создать изменяющееся магнитное поле.Один из способов, о котором мы здесь говорили, с изменяющимся током. Другой способ создать изменяющееся магнитное поле - это переместить магнит. Вот что происходит внутри генератора на плотине гидроэлектростанции. Падающая вода вращает вал с прикрепленным к нему магнитом. Катушки из медной проволоки, окружающие магнит, имеют наведенное напряжение, которое отправляется в наши дома для приготовления попкорна и нагрева паяльников.


    Фото

    Компас

    Тороидальный индуктор с ферритовым сердечником

    Работа индуктора

    Работа индукторов

    Я объяснил много статей о различных электронных схемах, в которых показано применение индукторов.Но до сих пор я не объяснил, как работает индуктор. Индукторы используются во многих аналоговых схемах, а также используются вместе с конденсаторами для формирования схем фильтров и, следовательно, обработки сигналов. Они также используются в импульсных источниках питания (SMPS), генераторах, передатчиках, приемниках, регуляторах напряжения, а также для защиты от перенапряжения.

    Что такое индуктор?

    Индуктор, также известный как реактор, представляет собой просто катушку с проволокой, которая имеет множество электрических свойств при воздействии магнитного поля.Когда через него пропускают электрический ток, создается магнитное поле. Это магнитное поле помогает сохранять электрический ток на короткое время, даже если питание отключено. Когда магнитное поле вокруг катушки разрушается, электрический ток также падает. Фактически, основы индуктора основаны на законах индукции Фарадея.

    Работу индуктора можно пояснить на примере.

    Символ индуктивности

    Простая схема индуктора

    Рассмотрим базовую схему, состоящую из батареи и лампочки.Для этого подключения есть только два выхода. Один из них - это свечение лампы при подключении аккумулятора, а другой - положение выключенной лампы при разрыве соединения. Схема показана ниже.

    Простая лампочка

    Теперь рассмотрим ту же схему с катушкой из проволоки вокруг железного стержня и концами катушки, проходящими через лампочку. Также подключите переключатель, как показано на схеме ниже.

    индуктор с аккумуляторной лампой

    Когда переключатель замкнут, вместо того, чтобы лампочка светилась как обычный тусклый свет, она переходит от яркого к тусклому.Как только выключатель разомкнут, лампа переключает свет с очень яркого на выключенный. Как видите, это очень отличается от объясненного ранее соединения. Такое странное поведение вызвано индуктором. Когда переключатель замкнут, ток начинает течь от батареи к катушке. Таким образом, катушка начинает создавать магнитное поле. В это время катушка препятствует прохождению тока. Как только создается магнитное поле, через провод проходит только нормальный ток. Вот почему лампочка переходит от яркого к тусклому.Когда переключатель разомкнут, вокруг катушки на короткое время создается магнитное поле, которое поддерживает постоянный ток в катушке. Как только поле умирает, прекращается и ток. Вот почему происходит внезапный переход от яркого света к выключенному.

    Таким образом, два основных важных примечания Индукторов можно заключить как

    • Катушки индуктивности используются для хранения энергии в доступном магнитном поле.
    • Катушка индуктивности сопротивляется любому изменению силы тока, протекающего через нее.

    Значение индуктивности называется индуктивностью и измеряется в единицах Генри. На самом деле это единица измерения индуктивности в системе СИ.

    1 Генри = 1 Вебер / 1 Ампер

    Емкость индуктора

    Есть четыре основных фактора, которые зависят от мощности индуктора. Их

    • Индуктивность увеличивается с увеличением количества катушек и уменьшается с уменьшением количества катушек.
    • Индуктивность увеличивается с увеличением площади поперечного сечения катушки и уменьшается с уменьшением площади поперечного сечения.
    • Индуктивность увеличивается с перекрытием или сужением катушек и наоборот уменьшается.
    • Индуктивность зависит от материала, на который намотаны катушки (сердечник).

    Как сделать индуктор?

    Для изготовления индуктора нам в основном понадобится

    Катушка из проводящего материала (в основном медь).

    Сердечник (воздух, ферромагнетики, ферримагнетики)

    Катушка должна быть намотана на сердечник. Индуктивность сильно зависит от сердечника.Когда магнитное поле увеличивается, увеличивается и индуктивность. Для этого материал сердечника должен иметь более высокую проницаемость, чем воздух. Для трансформаторов используются низкочастотные индукторы. Для их конструкции сердечники покрыты электротехнической сталью, чтобы предотвратить появление вихревых токов. Мягкие ферриты широко используются для сердечников, превышающих звуковые частоты, поскольку они не вызывают больших потерь энергии на высоких частотах, как обычные сплавы железа. Индуктивности с небольшой индуктивностью можно легко вытравить на печатной плате, расположив след по спирали.Их также можно изготавливать на ИС, используя тот же процесс, что и для транзисторов.

    Чтобы узнать больше о создании индуктора и найти правильное значение индуктивности, щелкните ссылку ниже.

    ПОСМОТРЕТЬ: КАК СДЕЛАТЬ ИНДУКТОР ВОЗДУШНОГО ЖИЛА

    Катушки с сердечником индуктора

    В индукторе используется много типов катушек. Некоторые из них

    Катушка с воздушным сердечником

    Все катушки, намотанные из немагнитных материалов, таких как пластик, керамика и те катушки, в обмотках которых есть воздух, называются катушками с воздушным сердечником.Хотя они имеют очень низкие значения индуктивности, их можно использовать для высокочастотных приложений, поскольку они не имеют потерь в сердечнике из-за отсутствия ферромагнитных материалов. Для высоких частот они должны быть выполнены на однослойной обмотке. Катушки с воздушным сердечником иногда подвергаются микрофону, что приводит к изменению значения индуктивности. Это можно уменьшить, если они будут надежно опираться на пластиковую или керамическую основу.

    Катушка с ферромагнитным сердечником

    Сердечник изготовлен из ферромагнитных материалов или ферримагнитных материалов.Хотя это очень помогает в увеличении индуктивности, с этим также связаны некоторые потери. При использовании таких материалов, как железо, в качестве сердечника, магнитная проницаемость в значительной степени увеличивается, тем самым увеличивая магнитное поле.

    Убыток материала этого типа

    Потери в сердечнике

    В ферромагнитном индукторе, когда ток пропускается за один раз, в его сердечнике создается изменяющееся во времени магнитное поле, вызывающее потерю энергии в виде тепла. Это связано с тремя другими параметрами.Это потери на вихревые токи, нелинейность и гистерезисные потери.

    Индуктор

    : определение, функция и применение - видео и стенограмма урока

    Как работает индуктор

    Индуктор работает, создавая магнитное поле, когда электрический ток течет через катушку с проволокой. Это магнитное поле временно сохраняет электрическую энергию в виде магнитной энергии, создавая напряжение на катушке индуктивности. Сила магнитного поля или индуктивность индуктора зависит от множества свойств, таких как количество витков в проводе, площадь поперечного сечения индуктора и тип материала, из которого изготовлен сердечник индуктора. из.

    Индуктивность L катушки индуктивности можно рассчитать по следующему уравнению:

    Здесь:

    • μ - магнитная проницаемость индуктора
    • k - коэффициент Нагаока
    • N - количество витков катушки
    • S - площадь поперечного сечения катушки
    • l - длина змеевика в осевом направлении

    Индуктивность ( L ) индуктора дана в единицах Генри по имени физика Джозефа Генри.

    Различные типы сердечников для индукторов могут значительно увеличить их индуктивность. Например, индуктор с железным сердечником (с магнитной проницаемостью 600) будет иметь намного большую индуктивность, чем индуктор с сердечником из воздуха (магнитная проницаемость которого равна 1). Эти физические свойства катушки индуктивности позволяют ей сохранять напряжение на катушке индуктивности, а также противостоять резким изменениям тока. Следовательно, индуктор - это электрический компонент, который пропускает через него постоянный ток (постоянный ток), но не переменный ток (переменный ток).

    Повседневное использование индукторов

    Поскольку индукторы обладают особыми электрическими, магнитными и физическими свойствами, их можно найти во многих повседневных применениях, таких как фильтры, датчики, трансформаторы, двигатели, а также для хранения энергии.

    Два применения индукторов - это их использование в качестве фильтров и датчиков. Индукторы обычно используются с конденсаторами в электрической цепи для создания фильтра , который пропускает через цепь только определенную частоту, что делает их важным компонентом электроники.Кроме того, индукторы обычно используются в датчиках приближения, например, в датчиках светофора, которые помогают определять количество автомобилей. Когда автомобиль или грузовик приближается к датчику приближения, в металле автомобиля и грузовика накапливается ток, который уменьшает магнитное поле индуктивного датчика.

    Трансформаторы, двигатели и аккумуляторы энергии

    Индукторы также используются в трансформаторах, двигателях и для аккумулирования энергии. Трансформатор или электрический компонент, используемый для увеличения или уменьшения напряжения в цепи переменного тока, создается путем объединения двух катушек индуктивности.Трансформаторы стали незаменимыми для передачи электроэнергии через городские центры в нашем современном мире. Кроме того, индукторы могут использоваться в двигателях, создавая механическую энергию из их электрической и магнитной энергии. Наконец, они используются в качестве устройств хранения энергии, которые хранят энергию в своем магнитном поле в приложениях с фиксированным напряжением, таких как компьютеры. Однако при отключении источника питания накопленная в нем энергия быстро разрушается, являясь менее надежным источником накопления энергии, чем конденсаторы.

    Резюме урока

    Хорошо, давайте уделим пару минут, чтобы просмотреть важную информацию, которую мы узнали в этом уроке. Катушки индуктивности - это ключевой электронный компонент, который состоит из катушки с проволокой, намотанной вокруг центрального сердечника. Электрический ток, протекающий через катушку, индуцирует магнитное поле вокруг индуктора, накапливая электрическую энергию в виде магнитной энергии и создавая на ней напряжение. Мы также узнали, что индуктивность L катушки индуктивности может быть рассчитана с помощью следующего уравнения:

    Здесь:

    • μ - магнитная проницаемость индуктора
    • k - коэффициент Нагаока
    • N - количество витков катушки
    • S - площадь поперечного сечения катушки
    • l - длина змеевика в осевом направлении

    Мы наконец узнали, что индуктивность ( L ) индуктора дана в единицах Генри, в честь физика Джозефа Генри.

    Эти свойства индуктора и его способность противостоять резким изменениям тока в электрической цепи сделали его жизненно важным электронным компонентом в различных повседневных применениях и используются в фильтрах , которые пропускают только определенные частоты. цепей и трансформаторов , которые представляют собой электрические компоненты, используемые для увеличения или уменьшения напряжения в цепях переменного тока, а также датчиков, двигателей и для хранения энергии.

    Учебное пособие по индуктору

    : работа и использование в практических схемах

    Индуктор

    - это пассивный компонент в электронике, который считается самым важным после резисторов и конденсаторов.Говоря об индукторах, это не что иное, как проволока, плотно намотанная на сердечник. Это руководство написано, чтобы дать хорошее представление о работе индукторов и их использовании в практических схемах. В этом руководстве рассматриваются три важных вопроса, которые могут возникнуть у энтузиастов об индукторах.

    1. Что такое индуктор? - 3 минуты
    2. Как работает индуктор? - 5 минут
    3. Как использовать их в схемах? - 7 минут

    К концу этого урока у вас будет хорошее понимание работы индукторов.Также вы сможете распознать использование индукторов в любых цепях, которые вы увидите. Вы можете ознакомиться с нашими руководствами по другим компонентам

    ЧТО ТАКОЕ ИНДУКТОР

    Как уже говорилось, индуктор - это не что иное, как изолированный провод, плотно намотанный на сердечник. Этот сердечник может быть из ферромагнитного материала или пластмассы или, в некоторых случаях, полый (воздушный). Это основано на принципе «Магнитный поток возникает вокруг проводника с током» . Если вы знаете о конденсаторах, вы должны знать, что конденсатор накапливает энергию, накапливая на своих пластинах одинаковые и противоположные заряды.Точно так же индуктор накапливает энергию в виде магнитного поля, развивающегося вокруг него. Индукторы по-разному реагируют на переменный и постоянный ток. Но прежде чем углубиться в «Работу индукторов». Посмотрим на его конструкцию и характеристики.

    КОНСТРУКЦИЯ ИНДУКТОРА:

    Индуктор

    довольно просто собрать из всех других компонентов, используемых в электронике. Вот руководство по созданию простого индуктора. Все, что требуется, - это изолированный провод и материал сердечника, чтобы намотать катушку.Сердечник - это не что иное, как материал, на который намотана проволока, как показано на диаграмме выше. Существуют различные типы индукторов в зависимости от материала сердечника, из которого они изготовлены. Некоторые из распространенных материалов сердечника - это железо, ферромагниты и т. Д. Помимо типов материала сердцевины, он бывает разных размеров и форм: циклиндрический, стержневой, торроидный и листовой. В отличие от этого есть также индукторы, у которых нет физических ядер. Они известны как индукторы с полым сердечником или воздушным сердечником. Ядро играет важную роль в изменении индуктивности индуктора.

    КАК РАБОТАЕТ ИНДУКТОР

    Начнем с констатации того факта, что «Магнитный поток будет развиваться через проводник с током». Точно так же, когда ток подается через индуктор, вокруг него создается магнитный поток. Другими словами, энергия, приложенная к индуктору, сохраняется в виде магнитного потока. Направление развиваемого магнитного потока будет противоположным направлению потока тока. Поэтому индукторы сопротивляются резкому изменению тока, протекающего через них.Эта способность индуктора называется индуктивностью, и каждый индуктор будет иметь некоторую индуктивность. Это обозначается символом L и измеряется в Генри.

    Индуктивность индуктора зависит от формы катушки, количества витков обмотки на сердечнике, площади сердечника и коэффициента проницаемости материала сердечника. Индуктивность индуктора равна

    .

    L = мкН 2 А / л

    L - Индуктивность катушки

    μ - Проницаемость материала сердечника

    A - Площадь змеевика в квадратных метрах

    N - Количество витков в катушке

    л - Средняя длина змеевика в метрах

    ИНДУКТОРЫ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА:

    Как было сказано ранее, индуктор действует иначе, чем переменный ток, по сравнению с источником сигнала постоянного тока.Когда сигнал переменного тока подается на индуктор, он создает магнитное поле, которое изменяется во времени, потому что ток, создающий поле, изменяется во времени. Это явление согласно закону Фарадея вызывает самоиндуцированное напряжение на индукторе. Это самоиндуцированное напряжение обозначается V L . Фактически, напряжение, возникающее на катушке индуктивности, действует в направлении, противоположном току, сопротивляющемуся им. Это напряжение на индукторе определяется формулой

    .

    В L = L di / dt

    VL - Напряжение самоиндукции

    di / dt - Изменение тока относительно времени

    Если 1 ампер тока по отношению к одной секунде, когда он протекает через один индуктор Генри, разовьется на 1 В.Теперь вы видите, как ток, протекающий через катушку индуктивности, влияет на развиваемое на ней напряжение. Это возникающее напряжение действует противоположно току, протекающему через индуктор.

    V-I ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНДУКТОРА:

    Давайте лучше поймем вышеупомянутые концепции, обратившись к характеристической кривой индуктивности. Когда положительный цикл сигнала переменного тока проходит через индуктор, ток увеличивается. Мы знаем, что Inductor ненавидит изменения тока, поэтому он вырабатывает индуцированное напряжение, которое действует против тока, вызывающего его.На графике выше при 0 ° вы можете увидеть, что индуцированное напряжение будет максимальным, когда ток начнет расти. Как только ток достигает максимума, индуцированное напряжение становится отрицательным, чтобы предотвратить уменьшение тока.

    Этот цикл повторяется, и из приведенного выше графика мы можем видеть, что индуцированное напряжение, возникающее в индукторе, будет действовать против изменяющегося тока, протекающего через него. А здесь напряжение и ток сдвинуты по фазе на 90 °. Таким образом, с сигналом переменного тока индуктор накапливает и высвобождает энергию в виде магнитного поля в непрерывном цикле.

    ИНДУКТОР В ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА:

    Теперь у нас есть представление о том, как индуктор работает с источником сигнала переменного тока. Давайте посмотрим, как он реагирует при использовании с источником сигнала постоянного тока. Напомним, формула наведенного напряжения на индукторе равна

    .

    В L = L di / dt

    При использовании источника сигнала постоянного тока изменение тока во времени будет равно нулю, в результате чего индуцированное напряжение на индукторе будет равно нулю. Проще говоря, в цепях постоянного тока индуктор ведет себя как простой простой провод с некоторым сопротивлением, вызванным его проводом.Но это еще не все, когда в практических схемах используется индуктор с источником сигнала постоянного тока. В практических схемах будет короткий период времени, необходимый току для достижения максимального значения от нуля. В этот момент на индукторе будет индуцированное напряжение, которое будет отрицательным максимумом, когда ток начнет двигаться от нуля до максимального значения. Как только ток достигает стабильного состояния постоянного тока, индуцированное напряжение резко падает до нуля и обнуляется. Этот короткий промежуток индуцированного напряжения будет проявляться как всплеск напряжения на индукторе при использовании с источником сигнала постоянного тока.

    ИНДУКТИВНАЯ РЕАКТИВНОСТЬ:

    Еще одна важная вещь, которую нужно знать об индукторах, - это реактивность. Это резистивное свойство, проявляемое такими компонентами, как конденсатор и индуктор для сигнала переменного тока. Реактивное сопротивление, отображаемое индуктором, называется индуктивным реактивным сопротивлением и выражается формулой

    .

    X длина = 2πFL

    Из уравнения вы можете вывести, что реактивное сопротивление увеличивается с частотой сигнала переменного тока, помните, что индуктор ненавидит изменение тока, поэтому он демонстрирует большее реактивное сопротивление к высокочастотным сигналам.Тогда как, когда частота близка к нулю или сигнал постоянного тока проходит через реактивное сопротивление становится равным нулю, действуя как проводник для прохождения входного сигнала.

    ПРИМЕНЕНИЕ ИНДУКТОРА

    Теперь мы прошли немного скучную и расплывчатую рабочую часть индуктора. Давайте узнаем, как использовать индукторы в схемах. Для этого давайте взглянем на его приложения. Применение индуктора - самая захватывающая часть этого руководства. В этом разделе обсуждаются наиболее важные приложения / схемы, в которых используется индуктор.Если вы где-нибудь найдете индуктор в цепи, велика вероятность, что он подпадает под одно из следующих применений индукторов.

    ОСЦИЛЛЯТОРЫ / НАСТРОЕННЫЕ ЦЕПИ:

    Это схемы, которые используются в радиопередатчиках, приемниках, генераторах и приложениях, где важен выбор частоты. Здесь индуктор работает вместе с конденсатором. Если вы знаете о работе конденсатора, вы знаете, что он демонстрирует высокое реактивное сопротивление к низкочастотным сигналам, тогда как индуктор предлагает высокое реактивное сопротивление к высокочастотным сигналам.В этой схеме значение индуктора и конденсатора должно быть выбрано таким образом, чтобы обеспечить равное реактивное сопротивление на заданной входной частоте. Это состояние называется разумной частотой, а соответствующая частота называется разумной частотой. В Reasonance эта схема способна генерировать сигналы соответствующей частоты, чтобы действовать как осциллятор или принимать сигналы этой частоты из сложного сигнала.

    Когда конденсатор в этой цепи заряжается, он накапливает заряды между пластинами.После отключения питания ток от конденсатора проходит через индуктор, в результате чего вокруг него создается магнитное поле. К этому времени заряд, хранящийся в конденсаторе, будет исчерпан, и ток перестанет течь к индуктору. Как мы знаем, индуктор любит постоянный ток, и в результате он будет пытаться поддерживать постоянный ток, сжимая свое магнитное поле и позволяя току течь обратно к конденсатору. Конденсатор снова будет полностью заряжен. Заряд течет вперед и назад между конденсатором и индуктором, что приводит к генерации сигнала фиксированной разумной частоты.

    Причина определяется по формуле f 0 = 1 / 2π√ (LC)

    ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПУСКОВОГО ТОКА:

    Пусковые токи, также известные как импульсный ток или входной импульсный ток, в значительной степени способны разрушать цепи. Это мгновенные токи, потребляемые нагрузкой или электрическим устройством при их включении. Поразительно, что этот пусковой ток может быть в 40-50 раз выше, чем ток в установившемся режиме, и потенциально способен разрушать устройства.Пусковой ток обычно возникает из-за мгновенного высокого тока, необходимого для работы конденсаторов большой емкости, трансформаторов, которые должны быть защищены от попадания в оборудование.

    Индуктор - широко распространенный способ предотвращения повреждения цепи пусковым током. Когда цепь включена, течет мгновенный сильный ток, который изменяется во времени. Индуктор противодействует этому изменению тока, создавая вокруг себя магнитное поле, которое создает самоиндуцированное напряжение, которое противодействует этому высокому току от источника питания.Через некоторое время, когда ток возвращается в установившееся состояние, магнитное поле схлопывается и высвобождает накопленную энергию в цепь в виде тока. Как только ток станет постоянным, индуктор больше не будет противодействовать ему и предлагает свободный путь току, протекающему через него.

    ФИЛЬТРЫ:

    Это особый тип цепей, используемых для фильтрации или устранения сигналов нежелательной частоты, которые позволяют сигналам проходить только в желаемых пределах. Используя индуктор вместе с пассивными компонентами, такими как резистор и конденсатор, мы можем создать три различных типа фильтров, которые могут служить нашей цели фильтрации сигнала.

    ФИЛЬТР НИЗКОГО ПРОХОДА:

    Как следует из названия, этот фильтр используется в схемах, где вам необходимо отфильтровать сигналы с частотой выше, чем частота среза из входящего сигнала. Термин частота среза относится к пределу частоты, установленному значением компонентов, используемых в этом фильтре. Итак, здесь значение индуктора и резистора определяет частоту среза. Этот фильтр разрешает сигнал, частота которого ниже этого предела среза и выше этого предела, будет блокироваться этим фильтром.

    В этом фильтре происходит то, что когда входящий сигнал имеет высокую частоту, реактивное сопротивление индуктора будет очень высоким. Реактивное сопротивление определяется значением индуктивности и частотой, как мы видели в формуле X L = 2πFL. Катушка индуктивности вместе с резистором образует делитель напряжения, где при более высокой частоте реактивное сопротивление (сопротивление) катушки индуктивности будет выше. Более высокое реактивное сопротивление позволяет индуктору эффективно ослаблять сигналы, и поэтому на выходе будет нулевое напряжение или близкое к нулю.

    Частота среза этого фильтра нижних частот может быть рассчитана с использованием f c = R / 2πL

    ФИЛЬТР ВЫСОКОГО ПРОХОДА:

    Здесь в этом фильтре верхних частот поменяны местами индуктор и резистор. Этот фильтр пропускает только высокочастотные сигналы, в отличие от фильтра нижних частот. Здесь разрешены сигналы с частотой выше частоты среза. А сигналы с частотой ниже этой будут ослабляться / блокироваться. Когда сигнал низкой частоты проходит через цепь, реактивное сопротивление индуктора будет очень низким по сравнению с сопротивлением резистора, поэтому падение напряжения на резисторе будет очень высоким, а выходной сигнал будет нулевым или близким к нулю.

    Когда через цепь проходит высокочастотный сигнал, индуктор демонстрирует высокое реактивное сопротивление по сравнению с резистором R1. Следовательно, резистор обеспечивает очень меньшее затухание для входящих сигналов, заставляя высокочастотные сигналы выходить с очень меньшим или нулевым затуханием. Таким образом, пропускается высокочастотный сигнал, а низкочастотный сигнал блокируется.

    Частоту среза этого фильтра можно рассчитать, используя f c = R / 2πL

    ПОЛОСНЫЙ ПРОХОДНОЙ ФИЛЬТР:

    В этом фильтре через них может проходить только полоса частот, и все, что находится за пределами этой частоты, будет отклонено.В отличие от фильтра низких и высоких частот, полосовой фильтр имеет две частоты среза. Будет разрешено проходить только верхнюю и нижнюю частоту среза и сигнал частоты между этими частотами.

    Работа этого фильтра в основном зависит от параллельно подключенных индуктора и конденсатора. Это контур резервуара, как мы видели ранее в настроенном контуре. Если вы помните, что вы видели в разделе "Настроенная схема", то резонансная частота - это частота, при которой реактивное сопротивление индуктора и конденсатора на входящий сигнал будет одинаковым.Реактивное сопротивление, определяемое парой индуктивности и конденсатора, будет высоким по сравнению с сопротивлением резистора, когда входящий сигнал близок к разумной частоте или около нее. Следовательно, полоса частот, близкая к разумной, будет проходить через фильтр. Частоты вне этого диапазона будут заблокированы.

    УСИЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ:

    Бустеры напряжения - это схемы, которые используются для повышения входящего напряжения до определенного уровня. Он показывает более высокое выходное напряжение, чем входное.Катушки индуктивности являются наиболее важным элементом в схемах повышения напряжения из-за их способности создавать самоиндуцированную ЭДС при протекании через них тока переменного тока. Выше показана типичная схема усилителя, в которой на индуктор подается постоянный ток. С другой стороны, к нему подключен полевой МОП-транзистор. MOSFET будет включаться и выключаться с постоянными интервалами от источника сигнала.

    Когда MOSFET включен, ток течет от источника питания к индуктору, а затем проходит через MOSFET.Это создает магнитный поток, а также самоиндуцированное напряжение на индукторе. Когда MOSFET выключен с помощью источника сигнала, это приводит к уменьшению протекания тока. Индуктор теперь будет пытаться поддерживать постоянный ток. В результате самоиндуцированное напряжение переключает полярность, заставляя его действовать как напряжение, последовательно подключенное к источнику питания G1.

    Это комбинированное напряжение (напряжение от источника питания G1 и самоиндуцированное напряжение на L1) будет пропускать ток через диод и заряжать конденсатор до этого уровня напряжения.Когда полевой МОП-транзистор включается и выключается достаточно быстро, конденсатор будет сохранять это напряжение и показывать этот уровень напряжения на выходе. Таким образом, используя такие схемы, вы получите повышенное напряжение на выходе.

    КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИНДУКТОРОВ:

    • Индуктор - это пассивный элемент, что означает, что он не может генерировать энергию самостоятельно.
    • Противодействует изменениям тока, протекающего через него.
    • Индуктор предлагает путь с низким сопротивлением при подаче на него сигнала постоянного тока.
    • При подаче сигнала переменного тока вокруг индуктора формируется магнитное поле, в результате чего возникает самоиндуцированное напряжение, которое противодействует изменению тока, протекающего через него.
    • В отличие от конденсатора, индуктор обеспечивает высокую реактивность на высокочастотные сигналы и низкую реактивную способность на низкочастотные сигналы.
    • Важные области применения индукторов - в радиопередатчиках, приемниках, источниках питания, фильтрах сигналов и т. Д.

    Это в основном об индукторах и их применении в практических схемах.Мы предлагаем вам дважды прочитать это руководство по работе с индукторами и по применению, чтобы получить четкое представление об индукторах. Этот учебник, должно быть, помог вам определить цель использования индуктора в любых схемах в будущем. Есть также другие приложения Inductor, которые мы не рассмотрели в этом руководстве, но мы рассмотрим их в другом руководстве, которое будет опубликовано в ближайшие дни.

    На нашем веб-сайте вы можете найти учебные пособия по другим электронным компонентам. В будущем мы будем публиковать больше электронных руководств.Подпишитесь на нашу рассылку новостей и следите за нами через каналы социальных сетей, чтобы получать регулярные обновления с нашего веб-сайта. Если у вас есть какие-либо сомнения, которые нуждаются в разъяснении или дополнительном объяснении, оставьте свои вопросы в поле для комментариев ниже. Или, если вы считаете, что мы упустили что-то важное в этом уроке, дайте нам знать, мы добавим их.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *