Mikä on induktanssi?
Mikä on induktanssi?
Induktanssi tapahtuu, kun virtasignaalin muutosta käytetään estämään korkeamman taajuuden signaalit kuljemasta läpi, samalla kun alhaisempia taajuutta sisältävät signaalit pääsevät kulkemaan. Tämän vuoksi induktoreita kutsutaan joskus "tukahduttajiksi", koska ne tukahduttavat tehokkaasti korkeampia taajuudet. Yleinen tukahduttajan sovellus on radiovahvistimen virranjohto-kytkentässä, jossa transistornin kerroksen tarvitsee saada jatkuvavirta (DC) ilman, että radiofrekvenssin (RF) signaali kulkee takaisin DC-pitoon.
Kuvittele sata miljoonaa mailia (noin 1,6 miljoonaa kilometriä) pitkä johto. Kuvittele, että teemme tästä johtosta valtavan silmukan ja yhdistämme sen päät akun polteihin kuten kuvassa 1 näytetään, jotta virta kulkee johtoa pitkin.
Jos käytämme lyhyttä johtoa tähän kokeeseen, virta alkaa kulkea välittömästi, ja se saavuttaa tasolle, joka rajoittuu vain johtimien vastustuksella ja akun vastustuksella. Mutta koska meillä on äärimmäisen pitkä johto, elektronit tarvitsevat aikaa siirtyä negatiivisesta akun poltimesta, ympäri silmukkaa, ja takaisin positiiviseen poltimesta. Siksi virtalle kestää aikaa nousta maksimitasolleen.
Silmukan tuottama magneettikenttä alkaa pienellä, kun virta kulkee vain osassa silmukkaa ensimmäisten hetkien aikana. Kenttä kasvaa, kun elektronit kiertävät silmukkaa. Kun elektronit saavuttavat positiivisen akun poltteen, jolloin vakiovirta kulkee koko silmukkaa pitkin, magneettikentän määrä saavuttaa maksiminsa ja tasautuu, kuten kuvassa 2 näytetään. Silloin meillä on tietty määrä energiaa varastoituna magneettikentässä. Varastoidun energian määrä riippuu silmukan induktanssista, joka riippuu sen kokonaiskokoisesta. Induktanssin symboloimme ominaisuutena tai matemaattisena muuttujana kirjoittamalla kursiiviä, isoa kirjainta L. Meidän silmukka on induktori. Lyhennämme "induktori" kirjoittamalla iso, ei-kursiivi kirjain L.
Kuva 1. Voimme käyttää valtavaa, kuvitelmaa silmukkaa induktanssin periaatteen havainnollistamiseen
Ei tietenkään ole mahdollista tehdä sata miljoonaa mailia ympärysmittaista johtosilmukkaa. Mutta voimme pyörittää melko pitkiä johtoja tiiviisiin spiraaleihin. Kun teemme niin, johto tuottama magneettifluxti kasvaa verrattuna yhden kierroksen silmukan tuottamaan fluxtiin, mikä lisää induktanssia. Jos laitamme ferromagneettisen nivelen, jota kutsutaan ytimen sisään johtospiraalin sisään, voimme lisätä fluxti-tiheyttä ja nostaa induktanssia entisestään.
Voimme saavuttaa L:n arvoja, jotka ovat moninkertaisesti suurempia ferromagneettisella ytimellä kuin samankokoisella spiraalilla, jolla on ilmakehä, kiinteä muoviydin tai kuiva puuydin. (Muovi ja kuiva puu ovat permeabiliteettiarvoissaan lähellä ilmaa tai tyhjiötä; insinöörit käyttävät joskus näitä materiaaleja spiraalytiminä tai "muodostaina" lisätäkseen rakenteellista jäykyyttä kierroksiin ilman, että induktanssi muuttuu merkittävästi.) Virta, jota induktori voi käsitellä, riippuu johtojen halkaisijasta. Mutta L:n arvo riippuu myös kierrosten määrästä spiraalissa, spiraalin halkaisijasta ja spiraalin kokonaismuodosta.
Jos pidämme kaikki muut tekijät vakiona, helikaalispiraan induktanssi kasvaa suoraan verrannollisesti johtojen kierrosten määrään. Induktanssi kasvaa myös suoraan verrannollisesti spiraalin halkaisijaan. Jos "venytämme" spiraalia, jolla on tietty määrä kierroksia ja tietty halkaisija, ja pidämme kaikki muut parametrit vakiona, sen induktanssi laskee. Vastaavasti, jos "puristamme" venyneen spiraalin, kun kaikki muut tekijät pysyvät vakiona, induktanssi kasvaa.
Normaalissa tilanteessa spiraalin (tai muun laitteen, joka on suunniteltu toimimaan induktorina) induktanssi pysyy vakiona riippumatta siitä, miten vahva signaali sovelletaan. Tässä yhteydessä "poikkeukselliset olosuhteet" viittaavat sellaiseen sovellettavaan signaaliin, joka on niin vahva, että induktorin johto sulaa, tai ytimateriaali lämpenee liikaa. Hyvä insinööritaito vaatii, että tällaiset olosuhteet eivät tulisi esiintymään hyvin suunnitellussa sähkö- tai elektroniikkajärjestelmässä.
Kuva 2. Suhteellinen magneettifluxti suuren silmukan sisällä ja sen ympärillä, kun sitä yhdistetään virtalähdeeseen, ajan funktiona.
Lauseke: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jaettava, jos on loukkausta, otathan yhteyttä poistamaan.
