Какво е индуктивност?

Какво е индуктивност?

Индуктивността се появява, когато промяната в потока на тока се използва с цел предотвратяване на сигнали с високочестотен компонент, докато се позволи да минават сигнали с ниско честотен компонент. Това е причината индукторите понякога да бъдат наречени "душители", тъй като те ефективно спират високите честоти. Често срещано приложение на душител е в биасиращият цеп на радио усилвател, където колекторът на транзистор трябва да бъде подхранван с постоянен ток без да позволява радиочестотния сигнал да се провежда обратно в постоянното напрежение.

Представете си жica дълга 1,000,000 мили (около 1,600,000 километра). Представете си, че направим тази жica в огромен кръг и после я свържем с терминалите на батерия, както е показано на Фигура 1, за да пропуснем ток през жicата.

Ако използваме къса жica за този експеримент, токът ще започне да тече веднага, а ще достигне равнище, ограничено само от съпротивлението в жicата и съпротивлението в батерията. Но тъй като имаме изключително дълга жica, електроните ще изискат време, за да се преместят от отрицателния терминал на батерията, около кръга, и обратно до положителния терминал. Следователно, ще отнеме известно време токът да се увеличи до максималното си ниво.

Магнитното поле, произведено от кръга, ще започне малко, по време на първите няколко моменти, когато токът тече само в част от кръга. Полето ще се увеличи, когато електроните обикнат кръга. Когато електроните стигнат до положителния терминал на батерията, така че постоянно ток да тече около целия кръг, количеството на магнитното поле ще достигне максимума си и ще се изравни, както е показано на Фигура 2. В този момент, ще имаме определено количество енергия, съхранена в магнитното поле. Количеството съхранена енергия зависи от индуктивността на кръга, което зависи от общия му размер. Означаваме индуктивността, като свойство или като математическа променлива, като пишем курсивна, главна буква L. Нашата петля представлява индуктор. За да съкратим "индуктор", пишем главна, не-курсивна буква L.

Фиг. 1. Можем да използваме огромна, въображаема петля от жica, за да илюстрираме принципа на индуктивността

Очевидно, не можем да направим петля от жica, чийто обиколка е около 1,000,000 мили. Но можем да намотаме доста дълги дължини жica в компактни катушки. Когато го направим, магнитната индукция за дадена дължина жica се увеличава в сравнение с индукцията, произведена от единична петля, увеличавайки индуктивността. Ако поставим феромагнитен стержен, наречен ядро, във вътрешността на катушка от жica, можем да увеличим плътността на магнитната индукция и да повишим индуктивността още повече.

Можем да достигнем стойности на L много пъти по-големи с феромагнитно ядро, отколкото с аналогична по размер катушка, имаща въздушно ядро, твърдо пластмасово ядро или твърдо сухо дървено ядро. (Пластмасата и сухото дърво имат пермиабилитет, който се различава малко от въздуха или вакуума; инженерите понякога използват тези материали като ядра или "форми" на катушките, за да добавят конструктивна жесткост на намотките без значително да променят индуктивността.) Токът, който индукторът може да обработи, зависи от диаметъра на жicата. Но стойността на L също зависи от броя на завоите в катушката, диаметъра на катушката и общата форма на катушката.

Ако задържим всички други фактори константни, индуктивността на спираловидна катушка се увеличава пряко пропорционално на броя на завоите на жicата. Индуктивността също се увеличава пряко пропорционално на диаметъра на катушката. Ако "разтегнем" катушка с определен брой завои и определен диаметър, докато задържим всички останали параметри константни, индуктивността ѝ се намалява. Обратно, ако "свият" удължена катушка, докато задържим всички останали фактори константни, индуктивността се увеличава.

Под нормални обстоятелства, индуктивността на катушка (или всякакъв друг тип устройство, предназначено да функционира като индуктор) остава константна, независимо от силата на приложението. В този контекст, "ненормални обстоятелства" се отнасят до толкова силно приложено сигнал, че жicата на индуктора се разтопи, или материалът на ядрото се нагреете прекомерно. Добра инженерска практика изисква такива условия никога да не възникват в добре проектирана електрическа или електронна система.

Фиг. 2. Относителна магнитна индукция в и около огромна петля от жica, свързана с източник на ток, като функция от времето.

Заявление: Уважавайте оригинала, добри статии заслужават споделяне, ако има нарушение на правата, моля, се обратете за изтриване.