Τι είναι η Εμφιαλοδιστικότητα;

Τι είναι η Επαγωγή;

Η επαγωγή παρουσιάζεται όταν μια αλλαγή στη ροή του ρεύματος εκμεταλλεύεται για να εμποδίσει τη διέλευση σημάτων με υψηλότερη συχνότητα, ενώ επιτρέπει τη διέλευση σημάτων με χαμηλότερη συχνότητα. Γι' αυτό, οι επαγωγικοί αντιστοί χαρακτηρίζονται κάποιες φορές ως "στενωποί", καθώς αποτελεσματικά αποκλείουν τις υψηλότερες συχνότητες. Μια κοινή εφαρμογή του στενωπού είναι σε μια περιβάλλουσα συμπληρωματική συσκευή ραδιοφωνικού ενισχυτή, όπου η συλλέκτρια ενός τρανζίστορ χρειάζεται να εφοδιαστεί με μια συνεχή τάση (DC) χωρίς να επιτρέπει την προέλαυση του ραδιοφωνικού σήματος (RF) πίσω στην DC εφοδιασμού.

Φανταστείτε έναν καλωδιακό χώρο 1.000.000 μιλίων (περίπου 1.600.000 χιλιόμετρα). Φανταστείτε ότι μετατρέπουμε αυτό το καλώδιο σε μια τεράστια λαστική σπείρα και συνδέουμε τα άκρα του στα καταλάβα της μπαταρίας, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, προκαλώντας ροή ρεύματος μέσω του καλωδίου.

Αν χρησιμοποιούσαμε ένα μικρό καλώδιο για αυτό το πείραμα, το ρεύμα θα ξεκινούσε να ρέει αμέσως, και θα έφτανε σε επίπεδο που θα περιορίζετο μόνο από την αντίσταση του καλωδίου και την αντίσταση της μπαταρίας. Ωστόσο, επειδή έχουμε ένα εξαιρετικά μεγάλο καλώδιο, τα ηλεκτρόνια χρειάζονται κάποιο χρόνο για να περάσουν από τον αρνητικό άκρο της μπαταρίας, γύρω από τη σπείρα, και πίσω στον θετικό άκρο. Συνεπώς, θα χρειαστεί κάποιος χρόνος για το ρεύμα να φτάσει στο μέγιστο επίπεδό του.

Το μαγνητικό πεδίο που παράγεται από τη σπείρα θα ξεκινήσει μικρό, κατά τα πρώτα λεπτά, όπου το ρεύμα ρέει μόνο σε μέρος της σπείρας. Το πεδίο θα αυξάνεται όσο τα ηλεκτρόνια περνούν γύρω από τη σπείρα. Όταν τα ηλεκτρόνια φτάσουν στο θετικό άκρο της μπαταρίας, έτσι ώστε να ρέει σταθερό ρεύμα γύρω από ολόκληρη τη σπείρα, το ποσό του μαγνητικού πεδίου θα φτάσει στο μέγιστο και θα σταθεροποιηθεί, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Σε αυτό το σημείο, θα έχουμε ένα συγκεκριμένο ποσό ενέργειας αποθηκευμένης στο μαγνητικό πεδίο. Το ποσό της αποθηκευμένης ενέργειας εξαρτάται από την επαγωγή της σπείρας, η οποία εξαρτάται από το συνολικό μέγεθός της. Συμβολίζουμε την επαγωγή, ως ιδιότητα ή ως μαθηματική μεταβλητή, γράφοντας το πεζογραφημένο, κεφαλαίο γράμμα L. Η σπείρα μας αποτελεί έναν επαγωγικό αντίστο. Για να επιτυχήσουμε την αποκοπή "επαγωγικό αντίστο", γράφουμε ένα κεφαλαίο, μη-πεζογραφημένο γράμμα L.

Σχήμα 1. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια τεράστια, φανταστική σπείρα καλωδίου για να εξηγήσουμε την αρχή της επαγωγής

Προφανώς, δεν μπορούμε να φτιάξουμε μια σπείρα καλωδίου με περίμετρο 1.000.000 μιλίων. Ωστόσο, μπορούμε να συλλάβουμε σχετικά μεγάλα τμήματα καλωδίου σε συμπαγείς σπείρες. Όταν το κάνουμε αυτό, η μαγνητική ροή για μια συγκεκριμένη μήκος καλωδίου αυξάνεται σε σύγκριση με τη ροή που παράγεται από μια μονοεπανάστροφη σπείρα, αυξάνοντας την επαγωγή. Αν τοποθετήσουμε ένα μαγνητικό στέλεχος, ονομαζόμενο πυρήνα, μέσα σε μια σπείρα καλωδίου, μπορούμε να αυξήσουμε την πυκνότητα της ροής και να αυξήσουμε ακόμα περισσότερο την επαγωγή.

Μπορούμε να επιτευχθούμε τιμές L πολλαπλά μεγαλύτερες με ένα μαγνητικό πυρήνα από ό,τι μπορούμε να πάρουμε με μια παρόμοια σε μέγεθος σπείρα με πυρήνα αέρα, στερεού πλαστικού ή στερεού ξηρού ξύλου. (Το πλαστικό και το ξηρό ξύλο έχουν τιμές διατρέχουσας που διαφέρουν λίγο από τον αέρα ή την κενότητα; οι μηχανικοί συχνά χρησιμοποιούν αυτά τα υλικά ως πυρήνες σπείρας ή "μορφές" για να προσθέσουν δομική ακτίνα στις εναποτεταγμένες χωρίς να αλλάξουν σημαντικά την επαγωγή.) Το ρεύμα που μπορεί να αντιμετωπίσει ένας επαγωγικός αντίστος εξαρτάται από το διάμετρο του καλωδίου. Ωστόσο, η τιμή του L εξαρτάται επίσης από τον αριθμό των επαναστροφών στη σπείρα, το διάμετρο της σπείρας και τη συνολική μορφή της σπείρας.

Εάν κρατήσουμε όλους τους άλλους παράγοντες σταθερούς, η επαγωγή μιας ελικοειδούς σπείρας αυξάνεται ανάλογα με τον αριθμό των επαναστροφών καλωδίου. Η επαγωγή αυξάνεται επίσης ανάλογα με το διάμετρο της σπείρας. Εάν "επεκτείνουμε" μια σπείρα με συγκεκριμένο αριθμό επαναστροφών και συγκεκριμένο διάμετρο, κρατώντας όλους τους άλλους παράμετρους σταθερούς, η επαγωγή μειώνεται. Αντίστροφα, εάν "συμπιέζουμε" μια επεκταμένη σπείρα, κρατώντας όλους τους άλλους παράγοντες σταθερούς, η επαγωγή αυξάνεται.

Κατά τις συνήθεις συνθήκες, η επαγωγή μιας σπείρας (ή οποιουδήποτε άλλου τύπου συσκευής που σχεδιάζεται να λειτουργεί ως επαγωγικός αντίστος) παραμένει σταθερή ανεξάρτητα από την ένταση του σήματος που εφαρμόζουμε. Σε αυτό το πλαίσιο, "ανόμαλες συνθήκες" αναφέρονται σε ένα εφαρμοσμένο σήμα τόσο ισχυρό που το καλώδιο του επαγωγικού αντίστου ζεσταίνει, ή το υλικό του πυρήνα ζεσταίνει υπερβολικά. Η καλή μηχανική λογική απαιτεί ότι τέτοιες συνθήκες δεν πρέπει ποτέ να παρουσιάζονται σε ένα καλά σχεδιασμένο ηλεκτρικό ή ηλεκτρονικό σύστημα.

Σχήμα 2. Σχετική μαγνητική ροή μέσα και γύρω από μια τεράστια σπείρα καλωδίου που συνδέεται σε μια πηγή ρεύματος, ως συνάρτηση του χρόνου.

Δήλωση: Να τιμάτε το αρχικό, καλά άρθρα αξίζουν να μοιράζονται, εάν υπάρχει παραβίαση πνευματικών δικαιωμάτων παρακαλώ επικοινωνήστε για διαγραφή.