Mis on induktiivsus?

Mida on induktiivsus?

Induktiivsus tekib, kui virta muutust kasutatakse selleks, et takistada signaalide läbimist, mis sisaldavad suuremaid sageduskomponente, samal ajal lubades läbimist signaalidel, mis sisaldavad väiksemaid sageduskomponente. See on põhjus, miks induktoritele mõnikord öelda "tõrkeid", sest need tõhusalt tõrkestavad suuremaid sagedusi. Tavaline tõrke rakendus on radiovõimsusega suurendamise hariliku ühendusskeemis, kus tranzistori kollektil peab saama DC-voltagit ilma, et RF (radio sageduse) signaal ei jõua tagasi DC-tarnele.

Kujutlege joont, mis on 1,000,000 miili (umbes 1,600,000 kilomeetrit) pikk. Kujutlege, et me teeme selle joone suureks ringiks ja seejärel ühendame selle otsad akule nagu näidatud Joonis 1, juhtides virta läbi joone.

Kui me selle katse jaoks kasutasime lühikest joont, hakkaks virta voolama kohe, ja see saavutaks taseme, mis on piiratud ainult joone vastandega ja aku vastandega. Kuid kuna meil on äärmiselt pikk joon, võtab elektronidel aega liikuda negatiivsest aku terminaalist, ringi ja tagasi positiivsele terminaale. Seega võtab aega, kuni virta saavutab oma maksimaalse taseme.

Ringi poolt toodetud magnetväli alustab väikesena, esimesel paaris hetkel, kui virta voolab ainult osas ringist. Väli tugevaneb, kui elektronid jõuavad ringi ümber. Kui elektronid jõuavad positiivsele aku terminaale, nii et stabiilne virta voolab terve ringi ümber, saavutab magnetväli kvantum oma maksimumi ja tasustub, nagu näidatud Joonis 2. Sel ajal on meil salvestatud teatud hulk energiat magnetvälis. Salvestatud energia hulk sõltub ringi induktiivsusest, mis sõltub selle üldist suurust. Induktiivsust, kui omadust või matemaatilist muutujat, tähistatakse kirjutades kursiiviga, suure tähega L. Meie ring moodustab induktorit. Induktori lühendamiseks kirjutatakse suure tähega, mitte-kursiiviga L.

Joonis 1. Suure, imelise joonerinna abil saame illustreerida induktiivsuse printsiipi

Ilmselgelt ei saa me luua joonerinna, mille ümbermõõt oleks umbes 1,000,000 miili. Kuid me saame viia suheldes pikki joondes kompaktsesse spiraali. Kui me seda teeme, suureneb antud joone pikkusega toodetud magnetflussi võrdlusega ühe ringi poolt toodetud flussi, suurendades induktiivsust. Kui me paneme ferromagnetilise tiibi, mida nimetatakse südameks, spiraali sisse, saame suurendada flussitihedust ja veelgi rohkem tõsta induktiivsust.

Me saame saavutada palju suuremaid L väärtusi ferromagnetilise südamega, kui saame sarnase suurusega spiraaliga, millel on õhu, tervikliku plastika või kuiv puu süda. (Plastik ja kuiv puu permeabilitet erineb vähe õhust või vakuumist; insenerid kasutavad mõnikord neid materiale spiraalsüdameid või "vorme" struktuurse jätkvuse lisamiseks keertidele ilma, et oluliselt muuta induktiivsust.) Induktori toimetava virta sõltub joone läbimõõtust. Kuid L väärtus sõltub ka spiraali keertide arvust, spiraali läbimõõtust ja spiraali üldist kuju.

Kui me hoiame kõiki muud faktoreid konstandina, siis helikaalse spiraali induktiivsus suureneb otseproporatsionaalselt keertide arvuga. Induktiivsus suureneb ka otseproporatsionaalselt spiraali läbimõõduga. Kui me "venitame" spiraali, millel on teatud arv keere ja teatud läbimõõt, hoides kõiki muud parameetreid konstandina, siis selle induktiivsus langeb. Vastupidi, kui me "püstitame" venitatud spiraali, hoides kõiki muud tegureid konstandina, siis induktiivsus tõuseb.

Tavalistes tingimustes jääb spiraali (või mis tahes muu seadme, mis on disainitud induktorina töötama) induktiivsus konstandina, olenemata sellest, kui tugevalt me signaali rakendame. Selle konteksti "mitte-tavalised tingimused" viitavad rakendatud signaalile, mis on nii tugev, et induktorijoon sulgub või südamematerjal segeneb liiga palju. Hea inseneri mõtte nõuab, et sellised tingimused peaksid kunagi ilmnema hästi disainitud elektrilises või elektroonilises süsteemis.

Joonis 2. Suure joonerinna ja tema ümbruses asuvate relativne magnetfluss, mis on ühendatud virta allikaga, ajafunktsioonina.

Deklaratsioon: Austa algtekst, hea artikkel on jaotamiseks, kui on rikkumine, palun kontakti loobumiseks.