Qu'est-ce que l'inductance

Qu'est-ce que l'inductance ?

L'inductance se produit lorsque le changement de courant est exploité dans le but d'empêcher les signaux à haute fréquence de passer tout en permettant aux signaux de basse fréquence de passer. C'est pourquoi les inducteurs sont parfois appelés "chokes", car ils empêchent efficacement le passage des hautes fréquences. Une application courante du choke est dans un circuit de polarisation d'amplificateur radio où le collecteur d'un transistor doit être alimenté avec une tension continue sans permettre au signal RF (radiofréquence) de se propager vers l'alimentation continue.

Imaginez un fil de 1 000 000 de miles (environ 1 600 000 kilomètres) de long. Imaginez que nous faisons de ce fil une grande boucle, et que nous connectons ses extrémités aux bornes d'une batterie comme illustré dans la Figure 1, pour faire circuler un courant dans le fil.

Si nous utilisions un fil court pour cette expérience, le courant commencerait à circuler immédiatement, et il atteindrait un niveau limité uniquement par la résistance du fil et la résistance de la batterie. Mais parce que nous avons un fil extrêmement long, les électrons nécessitent un certain temps pour parcourir le chemin depuis la borne négative de la batterie, autour de la boucle, et retourner à la borne positive. Par conséquent, il faudra un certain temps pour que le courant atteigne son niveau maximum.

Le champ magnétique produit par la boucle commencera par être petit, pendant les premiers moments où le courant ne circule que dans une partie de la boucle. Le champ s'intensifiera à mesure que les électrons feront le tour de la boucle. Une fois que les électrons atteignent la borne positive de la batterie, de sorte qu'un courant continu stable circule autour de toute la boucle, la quantité de champ magnétique atteindra son maximum et se stabilisera, comme illustré dans la Figure 2. À ce moment-là, nous aurons une certaine quantité d'énergie stockée dans le champ magnétique. La quantité d'énergie stockée dépendra de l'inductance de la boucle, qui dépend de sa taille globale. Nous symbolisons l'inductance, en tant que propriété ou variable mathématique, en écrivant une lettre majuscule italique L. Notre boucle constitue un inducteur. Pour abréger "inducteur", nous écrivons une lettre majuscule non-italique L.

Fig. 1. Nous pouvons utiliser une grande boucle imaginaire de fil pour illustrer le principe de l'inductance

Évidemment, nous ne pouvons pas fabriquer une boucle de fil mesurant près de 1 000 000 de miles de circonférence. Mais nous pouvons enrouler des longueurs de fil assez importantes en bobines compactes. Quand nous le faisons, le flux magnétique pour une longueur de fil donnée augmente par rapport au flux produit par une boucle à un tour, augmentant ainsi l'inductance. Si nous plaçons un noyau ferromagnétique à l'intérieur d'une bobine de fil, nous pouvons augmenter la densité de flux et augmenter encore plus l'inductance.

Nous pouvons atteindre des valeurs de L beaucoup plus grandes avec un noyau ferromagnétique que nous ne pouvons obtenir avec une bobine de taille similaire ayant un noyau d'air, un noyau solide en plastique, ou un noyau solide en bois sec. (Le plastique et le bois sec ont des valeurs de perméabilité qui diffèrent peu de l'air ou du vide ; les ingénieurs utilisent parfois ces matériaux comme noyaux de bobine ou "formes" afin d'ajouter de la rigidité structurelle aux enroulements sans modifier significativement l'inductance.) Le courant qu'un inducteur peut gérer dépend du diamètre du fil. Mais la valeur de L dépend également du nombre de spires dans la bobine, du diamètre de la bobine, et de la forme générale de la bobine.

Si nous maintenons tous les autres facteurs constants, l'inductance d'une bobine hélicoïdale augmente en proportion directe au nombre de spires de fil. L'inductance augmente également en proportion directe au diamètre de la bobine. Si nous "étirons" une bobine ayant un certain nombre de spires et un certain diamètre tout en maintenant tous les autres paramètres constants, son inductance diminue. Inversement, si nous "comprimons" une bobine allongée tout en maintenant tous les autres facteurs constants, l'inductance augmente.

Dans des circonstances normales, l'inductance d'une bobine (ou de tout autre type de dispositif conçu pour fonctionner en tant qu'inducteur) reste constante, indépendamment de l'intensité du signal que nous appliquons. Dans ce contexte, "circonstances anormales" font référence à un signal appliqué si fort que le fil de l'inducteur fond, ou que le matériau du noyau chauffe excessivement. Un bon sens de l'ingénierie exige que de telles conditions ne se produisent jamais dans un système électrique ou électronique bien conçu.

Fig. 2. Flux magnétique relatif dans et autour d'une grande boucle de fil connectée à une source de courant, en fonction du temps.

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