Hvad er Induktans?

Hvad er induktans?

Induktans opstår, når en ændring i strømflødet udnyttes med det formål at forhindre signaler med højere frekvenskomponenter i at passere, mens signaler med lavere frekvenskomponenter kan passere. Dette er grunden til, at induktorer nogle gange kaldes "chokes", da de effektivt kvæler højere frekvenser. En almindelig anvendelse af en choke er i en radioforstærker-biasing-kredsløb, hvor kollektoren på en transistor skal forsynes med en DC-spænding uden at tillade, at RF (radiofrekvens)-signalet passerer tilbage til DC-forsyningen.

Forestil dig et ledning, der er 1.000.000 engelske mil (ca. 1.600.000 kilometer) lang. Forestil dig, at vi laver denne ledning til en enorm løkke og derefter forbinder dens ender til terminalerne på en batteri, som vist i figur 1, hvilket danner strøm i ledningen.

Hvis vi havde brugt en kort ledning til dette eksperiment, ville strømmen begynde at flyde øjeblikkeligt, og den ville opnå et niveau, der kun er begrænset af modstanden i ledningen og modstanden i batteriet. Men fordi vi har en ekstremt lang ledning, kræver elektronerne noget tid til at arbejde sig fra den negative batteriterminal, rundt om løkken, og tilbage til den positive terminal. Derfor vil det tage noget tid, før strømmen opbygger sig til sit maksimale niveau.

Magnetfeltet, der dannes af løkken, vil starte småt under de første få øjeblikke, hvor strøm kun flyder i en del af løkken. Feltet vil bygge sig op, som elektronerne kommer rundt i løkken. Når elektronerne når den positive batteriterminal, så der flyder en stabil strøm rundt i hele løkken, vil magnetfeltets størrelse opnå sit maksimum og stabilisere sig, som vist i figur 2. På dette tidspunkt har vi en bestemt mængde energi lagret i magnetfeltet. Mængden af lagret energi afhænger af løkkens induktans, som afhænger af dens samlede størrelse. Vi symboliserer induktans, som en egenskab eller som en matematisk variabel, ved at skrive et kursiveret stort bogstav L. Vores løkke udgør en induktor. For at forkorte "induktor" skriver vi et ikke-kursiveret stort bogstav L.

Fig. 1. Vi kan bruge en enorm, imaginær løkke af ledning til at illustrere principperne bag induktans

Selvfølgelig kan vi ikke lave en ledningsløkke, der måler nogenlunde 1.000.000 engelske mil i omkreds. Men vi kan vindings længere strækninger af ledning ind i kompakte spoler. Når vi gør det, øges magnetfluen for en given længde af ledning sammenlignet med fluen, der produceres af en enkeltomgangs-løkke, hvilket øger induktansen. Hvis vi placerer en ferromagnetisk stang, kaldet en kjerne, ind i en spole af ledning, kan vi øge fluxtætheden og hæve induktansen endnu mere.

Vi kan opnå værdier af L mange gange større med en ferromagnetisk kjerne end med en lignende størrelses spole, der har en luftkjerne, en solid plastikkern eller en solid tørr trækern. (Plastik og tørt træ har permeabilitetsværdier, der adskiller sig lidt fra luft eller vakuum; ingeniører bruger nogle gange disse materialer som spolekerner eller "former" for at tilføje strukturel rigiditet til vindingerne uden at betydeligt ændre induktansen.) Strømmen, som en induktor kan håndtere, afhænger af ledningens diameter. Men værdien af L afhænger også af antallet af vindinger i spolen, spolens diameter og spolens samlede form.

Hvis vi holder alle andre faktorer konstante, øges induktansen af en spiralformet spole i direkte proportion til antallet af vindinger af ledning. Induktans øges også i direkte proportion til spolens diameter. Hvis vi "strækker ud" en spole med et bestemt antal vindinger og en bestemt diameter, mens vi holder alle andre parametre konstante, går induktansen ned. Omvendt, hvis vi "trykker sammen" en forlænget spole, mens vi holder alle andre faktorer konstante, stiger induktansen.

Under normale omstændigheder forbliver induktansen af en spole (eller enhver anden type enhed, der er designet til at fungere som en induktor) konstant uanset styrken af det signal, vi anvender. I denne kontekst refererer "anormale omstændigheder" til et anvendt signal, der er så stærkt, at induktorledningen smelter, eller kernen opvarmes for meget. God ingeniørforstand kræver, at sådanne forhold aldrig opstår i et godt designet elektrisk eller elektronisk system.

Fig. 2. Relativ magnetisk flux i og omkring en enorm løkke af ledning forbundet til en strømkilde, som en funktion af tid.

Erklæring: Respektér originaliteten, godt artikel værd at deles, hvis der er overtrædelse bedes kontakt slettes.