Wat is inductie?
Wat is inductie?
Inductie treedt op wanneer een verandering in de stroomstroom wordt benut om signalen met hogere frequentiecomponenten te blokkeren, terwijl signalen met lagere frequentiecomponenten doorlaten. Daarom worden spoelen soms "chokes" genoemd, omdat ze effectief hogere frequenties blokkeren. Een veelvoorkomende toepassing van een choke is in een radioversterkerbiasingsschakeling waarbij de collector van een transistor moet worden voorzien van een gelijkspanning zonder dat het RF (radiofrequentie) signaal terug naar de gelijkspanningsvoeding kan leiden.
Stel je een draad voor van 1.000.000 mijl (ongeveer 1.600.000 kilometer) lang. Stel je voor dat we deze draad tot een enorme lus maken en vervolgens de einden verbinden aan de aansluitingen van een batterij zoals getoond in figuur 1, waardoor stroom door de draad loopt.
Als we een korte draad voor dit experiment hadden gebruikt, zou de stroom onmiddellijk beginnen te stromen en zou hij een niveau bereiken dat alleen beperkt wordt door de weerstand in de draad en de weerstand in de batterij. Maar omdat we een extreem lange draad hebben, hebben de elektronen wat tijd nodig om zich van de negatieve batterijpool, rond de lus, en terug naar de positieve pool te bewegen. Daarom zal het enige tijd duren voordat de stroom zijn maximale niveau heeft bereikt.
Het magnetisch veld dat door de lus wordt geproduceerd, begint klein, tijdens de eerste paar momenten wanneer de stroom alleen in een deel van de lus stroomt. Het veld zal toenemen naarmate de elektronen de lus ronden. Zodra de elektronen de positieve batterijpool bereiken en er een constante stroom door de hele lus stroomt, zal de hoeveelheid magnetisch veld zijn maximum bereiken en stabiliseren, zoals getoond in figuur 2. Op dat moment hebben we een bepaalde hoeveelheid energie opgeslagen in het magnetisch veld. De hoeveelheid opgeslagen energie hangt af van de inductie van de lus, die afhankelijk is van de algehele grootte. We symboliseren inductie, als eigenschap of als wiskundige variabele, door een cursieve, hoofdletter L te schrijven. Onze lus vormt een spoel. Om "spoel" af te korten, schrijven we een niet-cursieve, hoofdletter L.
Figuur 1. We kunnen een enorme, denkbeeldige lus van draad gebruiken om het principe van inductie te illustreren
Uiteraard kunnen we geen draadlus maken met een omtrek van bijna 1.000.000 mijl. Maar we kunnen redelijk lange lengtes draad in compacte spoelen winden. Wanneer we dat doen, neemt de magnetische flux toe voor een gegeven lengte draad vergeleken met de flux die door een enkele lus wordt geproduceerd, waardoor de inductie toeneemt. Als we een ferromagnetische staaf, genaamd een kern, binnen een spoel draad plaatsen, kunnen we de fluxdichtheid verhogen en de inductie nog meer verhogen.
We kunnen waarden van L vele malen groter bereiken met een ferromagnetische kern dan we kunnen krijgen met een vergelijkbaar grote spoel met een lucht-, massief plastic- of massief droog houten kern. (Plastic en droog hout hebben permeabiliteitswaarden die weinig verschillen van lucht of een vacuüm; ingenieurs gebruiken deze materialen soms als spoelkernen of "vormen" om de structuur van de windingen te versterken zonder de inductie significant te veranderen.) De stroom die een spoel kan hanteren, hangt af van de diameter van de draad. Maar de waarde van L hangt ook af van het aantal windingen in de spoel, de diameter van de spoel en de algemene vorm van de spoel.
Als we alle andere factoren constant houden, neemt de inductie van een spiraalspoel recht evenredig toe met het aantal windingen draad. Inductie neemt ook recht evenredig toe met de diameter van de spoel. Als we een spoel met een bepaald aantal windingen en een bepaalde diameter "uitrekken" terwijl we alle andere parameters constant houden, gaat de inductie omlaag. Omgekeerd, als we een uitgerekt spoel "samendrukken" terwijl we alle andere factoren constant houden, gaat de inductie omhoog.
Onder normale omstandigheden blijft de inductie van een spoel (of elk ander type apparaat ontworpen om als een spoel te functioneren) constant, ongeacht de sterkte van het signaal dat we toepassen. In deze context verwijzen "abnormale omstandigheden" naar een toegewezen signaal dat zo sterk is dat de spoeldraad smelt of het kernmateriaal te veel opwarmt. Goede ingenieurszin vereist dat dergelijke omstandigheden nooit zullen optreden in een goed ontworpen elektrisch of elektronisch systeem.
Figuur 2. Relatieve magnetische flux in en rond een enorme lus van draad verbonden met een stroombron, als functie van de tijd.
Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de moede gedeeld, indien er een inbreuk is neem dan contact op voor verwijdering.
