چه چیزی اندوکتانس است

اندکتانس چیست؟

اندکتانس زمانی رخ می‌دهد که تغییر در جریان الکتریکی برای منع عبور سیگنال‌های با فرکانس بالاتر و اجازه دادن به عبور سیگنال‌های با فرکانس پایین‌تر استفاده می‌شود. به همین دلیل، گاهی از اندکتورها به عنوان "چوک" یا خفه‌کننده نام برده می‌شود، زیرا آنها به طور موثر فرکانس‌های بالاتر را خفه می‌کنند. یک کاربرد معمول چوک در مدار بایاس‌دهی یک تقویت‌کننده رادیویی است که در آن جمع‌کننده یک ترانزیستور نیاز به تأمین ولتاژ مستقیم (DC) دارد بدون اینکه سیگنال RF (فرکانس رادیویی) به تأمین DC بازگردد.

تصور کنید یک سیم به طول ۱۰۰۰۰۰۰ مایل (حدود ۱۶۰۰۰۰۰ کیلومتر). تصور کنید که این سیم را به یک حلقه بزرگ تبدیل کرده و سپس انتهای آن را به دوشاخه‌های یک باتری متصل می‌کنیم، مانند شکل ۱ که جریان را از طریق سیم می‌راند.

اگر از یک سیم کوتاه برای این آزمایش استفاده می‌کردیم، جریان فوراً شروع به جریان داشته و به سطحی محدود فقط توسط مقاومت در سیم و مقاومت در باتری می‌رسید. اما به دلیل داشتن یک سیم بسیار طولانی، الکترون‌ها به مدتی زمان نیاز دارند تا از ترمینال منفی باتری، دور حلقه و به ترمینال مثبت برسند. بنابراین، زمانی لازم خواهد بود تا جریان به سطح حداکثری خود برسد.

میدان مغناطیسی تولید شده توسط حلقه در ابتدا کوچک خواهد بود، در چند لحظه اول که جریان تنها در بخشی از حلقه وجود دارد. میدان مغناطیسی با حرکت الکترون‌ها دور حلقه افزایش می‌یابد. وقتی الکترون‌ها به ترمینال مثبت باتری می‌رسند و جریان ثابتی در کل حلقه جریان دارد، مقدار میدان مغناطیسی به حداکثر خود می‌رسد و ثابت می‌ماند، مانند شکل ۲. در آن زمان، مقداری انرژی در میدان مغناطیسی ذخیره خواهد شد. مقدار انرژی ذخیره شده به اندکتانس حلقه بستگی دارد که به اندازه کلی آن بستگی دارد. ما اندکتانس را به عنوان یک ویژگی یا یک متغیر ریاضی با نوشتن یک L بزرگ و ایتالیک نمادین می‌کنیم. حلقه ما یک اندکتور است. برای مخفف "اندکتور"، ما یک L بزرگ و غیرایتالیک می‌نویسیم.

شکل ۱. می‌توانیم از یک حلقه بسیار بزرگ و تخیلی از سیم برای نشان دادن اصل اندکتانس استفاده کنیم.

به وضوح، نمی‌توانیم یک حلقه سیم با محیط نزدیک به ۱۰۰۰۰۰۰ مایل ساخت. اما می‌توانیم طول‌های نسبتاً طولانی از سیم را به سیمهای کوچک و فشرده بپیچیم. وقتی این کار را انجام می‌دهیم، میدان مغناطیسی برای یک طول معین از سیم نسبت به میدان تولید شده توسط یک حلقه یک‌دور افزایش می‌یابد، اندکتانس را افزایش می‌دهد. اگر یک میله فرومغناطیس به نام هسته را در داخل یک سیم پیچ قرار دهیم، می‌توانیم تراکم میدان مغناطیسی را افزایش داده و اندکتانس را بیشتر کنیم.

می‌توانیم مقادیر L بسیار بیشتری با یک هسته فرومغناطیس نسبت به یک سیم پیچ مشابه با هسته هوا، پلاستیک صلب یا چوب خشک به دست آوریم. (پلاستیک و چوب خشک مقادیر نفوذپذیری دارند که تفاوت کمی با هوا یا خلاء دارند؛ مهندسان گاهی اوقات از این مواد به عنوان هسته‌های سیم پیچ یا "قالب‌ها" استفاده می‌کنند تا سختی ساختاری به پیچش‌ها اضافه کنند بدون اینکه اندکتانس را به طور قابل توجهی تغییر دهند.) جریانی که یک اندکتور می‌تواند تحمل کند به قطر سیم بستگی دارد. اما مقدار L نیز به تعداد دورها در سیم پیچ، قطر سیم پیچ و شکل کلی سیم پیچ بستگی دارد.

اگر تمام عوامل دیگر ثابت باشند، اندکتانس یک سیم پیچ حلزونی با تعداد دورهای سیم به طور مستقیم افزایش می‌یابد. اندکتانس نیز با قطر سیم پیچ به طور مستقیم افزایش می‌یابد. اگر یک سیم پیچ با تعداد معینی دور و قطر معین را در حالی که تمام پارامترهای دیگر ثابت هستند، "گسترش دهیم"، اندکتانس کاهش می‌یابد. برعکس، اگر یک سیم پیچ طولانی را در حالی که تمام عوامل دیگر ثابت هستند "فشرده کنیم"، اندکتانس افزایش می‌یابد.

در شرایط عادی، اندکتانس یک سیم پیچ (یا هر نوع دیگری از دستگاه طراحی شده برای عملکرد به عنوان یک اندکتور) مستقل از قدرت سیگنال اعمال شده می‌ماند. در این زمینه، "شرایط غیرعادی" به سیگنال اعمال شده به قدری قوی اشاره دارد که سیم اندکتور ذوب شود یا ماده هسته بیش از حد گرم شود. حس مهندسی خوب می‌طلبد که چنین شرایطی در یک سیستم الکتریکی یا الکترونیکی خوب طراحی شده هرگز رخ ندهد.

شکل ۲. شار مغناطیسی نسبی در و در اطراف یک حلقه بزرگ از سیم متصل به منبع جریان، به عنوان تابع زمان.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.