감응이란 무엇인가?

인덕턴스란 무엇인가?

인덕턴스는 전류의 변화를 이용하여 높은 주파수 성분의 신호가 통과하지 못하도록 하면서 낮은 주파수 성분의 신호는 통과할 수 있도록 하는 데 사용됩니다. 이로 인해 인덕터는 때때로 "초크"라고 불리기도 합니다. 왜냐하면 인덕터는 효과적으로 높은 주파수를 차단하기 때문입니다. 초크의 일반적인 응용 사례 중 하나는 트랜지스터의 콜렉터에 DC 전압을 공급하면서 RF(라디오 주파수) 신호가 DC 전원으로 되돌아가는 것을 방지하는 라디오 앰플리파이어 바이어싱 회로입니다.

1,000,000마일(약 1,600,000킬로미터) 길이의 도선을 상상해보세요. 이 도선을 거대한 고리를 만들고, 그 다음 양쪽 끝을 배터리의 단자에 연결하여 도선을 통해 전류를 흘려보내는 것을 상상해보세요.

이 실험에서 짧은 도선을 사용했다면, 전류는 즉시 흐르기 시작했을 것이며, 도선과 배터리의 저항만이 제한 요소였을 것입니다. 그러나 매우 긴 도선을 사용했기 때문에, 전자는 부정전극에서부터 고리를 돌고 다시 정전극으로 돌아가는 데 시간이 필요합니다. 따라서, 전류가 최대 수준까지 축적되기 위해서는 시간이 걸립니다.

고리에 의해 생성된 자기장은 처음 몇 순간에는 작게 시작되지만, 전류가 고리의 일부만 흐르는 동안입니다. 전자가 고리를 돌면서 자기장은 증가합니다. 전자가 정전극에 도달하여 고리 전체를 따라 안정적인 전류가 흐르면, 자기장의 크기는 최대치에 도달하고 안정화됩니다. 그 시점에서, 우리는 자기장에 일정량의 에너지를 저장하게 됩니다. 저장된 에너지의 양은 고리의 인덕턴스에 따라 달라지며, 이는 고리의 전체 크기에 따라 달라집니다. 인덕턴스를 속성이나 수학적 변수로 표시할 때, 기울임꼴 대문자 L로 작성합니다. 우리의 고리는 인덕터를 구성합니다. "인덕터"를 줄여서 표현할 때는 기울임꼴이 아닌 대문자 L로 작성합니다.

도표 1. 거대한 가상의 도선 고리를 사용하여 인덕턴스의 원리를 설명할 수 있습니다.

물론, 실제로 1,000,000마일 둘레의 도선 고리를 만들 수는 없습니다. 그러나 우리는 비교적 긴 길이의 도선을 컴팩트한 코일로 감을 수 있습니다. 그렇게 하면, 단일 고리보다 주어진 길이의 도선에서 발생하는 자기 유속이 증가하여 인덕턴스가 증가합니다. 만약 코일 내부에 페로자성 막대를 삽입하면, 자기 유속 밀도가 증가하여 인덕턴스를 더욱 높일 수 있습니다.

페로자성 코어를 사용하면, 비슷한 크기의 공기 코어, 플라스틱 코어 또는 건조한 나무 코어를 사용하는 것보다 훨씬 더 큰 L 값을 얻을 수 있습니다. (플라스틱과 건조한 나무는 공기나 진공과 크게 다르지 않은 투자율 값을 가지며, 엔지니어들은 때때로 이러한 재료를 코일 코어 또는 "폼"으로 사용하여 구조적 강성을 추가하면서 인덕턴스를 크게 변경하지 않습니다.) 인덕터가 처리할 수 있는 전류는 도선의 직경에 따라 달라집니다. 그러나 L 값은 코일의 회전 수, 코일의 직경, 그리고 코일의 전체 모양에도 영향을 받습니다.

다른 모든 요소를 일정하게 유지할 때, 헬리컬 코일의 인덕턴스는 도선의 회전 수에 비례하여 직접적으로 증가합니다. 또한 코일의 직경에 비례하여 직접적으로 증가합니다. 특정 수의 회전과 특정 직경을 가진 코일을 "늘어뜨리면", 다른 모든 매개변수를 일정하게 유지하면서 인덕턴스는 감소합니다. 반대로, "축소"시키면, 인덕턴스는 증가합니다.

일반적인 상황에서는, 코일(또는 인덕터로서 기능하도록 설계된 어떠한 장치)의 인덕턴스는 적용되는 신호의 강도와 관계없이 일정하게 유지됩니다. 여기서 "비정상적인 상황"은 인덕터 도선이 녹거나 코어 재료가 과도하게 가열되는 정도의 강력한 신호를 적용하는 경우를 말합니다. 좋은 엔지니어링 감각은 이러한 조건이 잘 설계된 전기 또는 전자 시스템에서는 절대 발생해서는 안 됩니다.

도표 2. 시간에 따른 거대한 도선 고리와 연결된 전류 소스 주변의 상대적인 자기 유속.

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