Hva er induktans?

Hva er induktans?

Induktans oppstår når en endring i strømflyt utnyttes for å hindre signaler med høyfrekvente komponenter fra å passere, mens signaler med lavfrekvente komponenter tillates å passere. Dette er grunnen til at spoler noen ganger refereres til som "chokes", da de effektivt kvæler av høyfrekvenser. En vanlig anvendelse av en choke er i en radios forforsterkerbiasingssirkel, der kollektoren til en transistor må forsynes med en DC-spennning uten å la RF (radio frekvens) signalet conducere tilbake til DC-forsyningen.

Tenk deg et ledning på 1,000,000 mil (omkring 1,600,000 kilometer) lang. Tenk deg at vi lager denne ledningen til en enorm løkke, og så kobler vi sluttene til terminalene på en batteri som vist i figur 1, for å drive strøm gjennom ledningen.

Hvis vi hadde brukt en kort ledning for dette eksperimentet, ville strømmen begynt å flyte umiddelbart, og den ville nått et nivå som bare var begrenset av motstanden i ledningen og motstanden i batteriet. Men siden vi har en ekstremt lang ledning, trenger elektronene litt tid på seg for å arbeide seg fra den negative batteriterminalen, rundt løkken, og tilbake til den positive terminalen. Derfor vil det ta litt tid før strømmen bygger seg opp til sitt maksimale nivå.

Magnetfeltet produsert av løkka vil starte med å være lite, under de første få øyeblikkene da strømmen kun flyter i en del av løkken. Feltet vil bygge seg opp som elektronene kommer rundt løkken. Når elektronene når den positive batteriterminalen slik at en jevn strøm flyter rundt hele løkken, vil magnetfeltets størrelse nå sitt maksimum og stabilisere seg, som vist i figur 2. Da vil vi ha en viss mengde energi lagret i magnetfeltet. Mengden lagret energi vil avhenge av induktansen i løkken, som avhenger av dens totale størrelse. Vi symboliserer induktanse, som en egenskap eller som en matematisk variabel, ved å skrive et kursivert, versal bokstav L. Vår løkke utgjør en spole. For å forkorte "spole", skriver vi en versal, ikke-kursivert bokstav L.

Fig. 1. Vi kan bruke en enorm, imaginær løkke av ledning for å illustrere prinsippet om induktans

Selvfølgelig kan vi ikke lage en ledningsløkke med en omtrentlig omkrets på 1,000,000 mil. Men vi kan vinde ganske lange lengder av ledning inn i kompakte spoler. Når vi gjør det, øker magnetflaksen for en gitt lengde av ledning sammenlignet med flaksen produsert av en enkeltsvingingsløkke, noe som øker induktansen. Hvis vi plasserer en ferromagnetisk stang kalt en kjern inne i en spole av ledning, kan vi øke flaksdensiteten og øke induktansen enda mer.

Vi kan oppnå verdier av L mange ganger større med en ferromagnetisk kjern enn vi kan få med en likstørrelses spole med luftkjern, en solid plastikkjern, eller en solid tørr trekjern. (Plastikk og tørt tre har permeabilitetsverdier som skiller seg lite fra luft eller vakuum; ingeniører bruker noen ganger disse materiale som kjerner eller "former" for å gi strukturtilføyelse til vindinger uten å endre induktansen betydelig.) Strømmen en spole kan håndtere avhenger av diameteren på ledningen. Men verdien av L avhenger også av antallet svinginger i spolen, diameteren på spolen, og den totale formen på spolen.

Hvis vi holder alle andre faktorer konstant, øker induktansen til en spireformet spole i direkte proporsjon til antallet svinginger av ledning. Induktans øker også i direkte proporsjon til diameteren på spolen. Hvis vi "strækker ut" en spole med et visst antall svinginger og en gitt diameter mens vi holder alle andre parametre konstant, går induktansen ned. Omvendt, hvis vi "presser sammen" en forlenget spole mens vi holder alle andre faktorer konstant, går induktansen opp.

Under normale forhold, forbli induktansen til en spole (eller enhver annen type enhet designet for å fungere som en spole) konstant uavhengig av styrken på det signal vi anbringer. I denne konteksten, refererer "unnormale forhold" til et anbrakt signal så sterkt at spoleledningen smelter, eller kjernemateriale hevner seg for mye. God ingeniørpraksis krever at slike forhold aldri skal oppstå i et godt designet elektrisk eller elektronisk system.

Fig. 2. Relativ magnetflaks i og rundt en enorm løkke av ledning koblet til en strømkilde, som en funksjon av tid.

Erklæring: Respekt for originaliteten, godt artikler verdt å deles, hvis det er infringing kontakt for sletting.