Co je indukčnost?

Co je indukčnost?

Indukčnost nastává, když se využívá změna proudu pro cíl bránit průchodu signálům s vyšší frekvencí, zatímco umožňuje průchod signálům s nižší frekvencí. Proto jsou induktory někdy označovány jako "dusičky", protože efektivně dusí vyšší frekvence. Běžným použitím dusičky je v kmitočtovém zesilovači, kde je třeba poskytnout kolektor tranzistoru stejnosměrné napětí bez toho, aby kmitočtový signál (RF) byl veden zpět do zdroje stejnosměrného napětí.

Představte si drát o délce 1 000 000 mil (asi 1 600 000 kilometrů). Představte si, že tento drát uděláme do obrovské smyčky a pak jej připojíme ke koncům baterie, jak je znázorněno na obrázku 1, čímž povedeme proud skrz drát.

Pokud bychom pro tento experiment použili krátký drát, proud by začal okamžitě proudit a dosáhl by úrovně omezované pouze odporu v drátu a odporu v baterii. Ale protože máme extrémně dlouhý drát, elektrony potřebují nějaký čas, aby se dostaly z negativního terminálu baterie, kolem smyčky a zpět k pozitivnímu terminálu. Proto bude trvat nějaký čas, než proud naroste na svou maximální úroveň.

Magnetické pole vygenerované smyčkou bude počátečně malé, během prvních několika okamžiků, kdy proud teče pouze v části smyčky. Pole se bude postupně zvyšovat, jak se elektrony dostanou kolem smyčky. Jakmile elektrony dosáhnou pozitivního terminálu baterie a ustálí se proud celou smyčkou, množství magnetického pole dosáhne svého maxima a vyrovná se, jak je znázorněno na obrázku 2. V té době bude v magnetickém poli uložena určitá množství energie. Množství uložené energie závisí na indukčnosti smyčky, která závisí na její celkové velikosti. Indukčnost symbolizujeme jako vlastnost nebo matematickou proměnnou psaním kurzívu, velkého písmene L. Naše smyčka tvoří induktor. Pro zkrácení "induktor" píšeme velké, nekurzívní písmeno L.

Obr. 1. K ilustraci principu indukčnosti můžeme použít obrovskou, imaginární smyčku drátu

Samozřejmě, nemůžeme vytvořit drátovou smyčku o obvodu blízkém 1 000 000 mil. Ale můžeme namotat poměrně dlouhé délky drátu do kompaktních cívek. Když to uděláme, magnetický tok pro danou délku drátu se zvýší v porovnání s tokem generovaným jednotlivou smyčkou, což zvyšuje indukčnost. Pokud umístíme do cívky drátu ferromagnetický tyč, nazývaný jádro, můžeme zvýšit hustotu toku a dále zvýšit indukčnost.

S ferromagnetickým jádrem můžeme dosáhnout hodnot L mnohokrát vyšších než s podobně velkou cívkou s vzdušným jádrem, pevným plastovým jádrem nebo suchým dřevěným jádrem. (Plast a suché dřevo mají permeabilitu, která se neliší od vzduchu nebo vakuu; inženýři občas používají tyto materiály jako jádra civek nebo "formy" pro posílení struktury vinutí bez výrazného změny indukčnosti.) Proud, který může induktor zpracovat, závisí na průměru drátu. Ale hodnota L také závisí na počtu závitů cívky, průměru cívky a celkovém tvaru cívky.

Pokud udržíme všechny ostatní faktory konstantní, indukčnost šroubové cívky roste přímo úměrně k počtu závitů drátu. Indukčnost také roste přímo úměrně k průměru cívky. Pokud "prodloužíme" cívku s určitým počtem závitů a určitým průměrem, zatímco udržíme všechny ostatní parametry konstantní, její indukčnost klesne. Naopak, pokud "ztlustíme" prodlouženou cívku, zatímco udržíme všechny ostatní faktory konstantní, indukčnost se zvýší.

V normálních podmínkách zůstává indukčnost cívky (nebo jakéhokoli jiného zařízení navrženého pro funkci induktoru) konstantní bez ohledu na sílu aplikovaného signálu. V tomto kontextu "netypické okolnosti" odkazují na aplikovaný signál tak silný, že drát induktoru roztaje, nebo materiál jádra příliš zahřeje. Dobrý inženýrský rozum vyžaduje, aby takové podmínky nikdy nevznikly v dobře navrženém elektrickém nebo elektronickém systému.

Obr. 2. Relativní magnetický tok uvnitř a okolo obrovské smyčky drátu připojeného k zdroji proudu, jako funkce času.

Prohlášení: Respektujte původ, dobaře napsané články jsou hodné zdieľania, ak dojde k porušeniu autorských práv, kontaktujte nás pre odstránenie.