Kaj je induktivnost?

Kaj je induktanca?

Induktanca nastane, ko sprememba pretoka struje izkorišča za namen preprečevanja prehoda signalov z višjo frekvenco, medtem ko dovoljuje prehod signalov z nižjo frekvenco. Zato se induktorji nekateri čas imenujejo "zaključki", ker učinkovito zaključijo višje frekvence. Znan uporaba zaključka je v krivulji pristranskosti radio posiljnika, kjer je potrebno koliktor tranzistorja opremiti z enosmernim napetostjo, brez da bi omogočili, da RF (radio frekvenca) signal prodira nazaj v enosmerno napajanje.

Predstavljajte si žico dolgo 1.000.000 milj (okoli 1.600.000 kilometrov). Predstavljajte, da to žico naredimo v obliko ogromnega zanke in nato povežemo njena konca na terminalke baterije, kot je prikazano na Sliki 1, s tem prisilimo tok skozi žico.

Če bi za ta poskus uporabili kratko žico, bi tok začel teči takoj, in bi dosegel ravni, omejen le z upornostjo v žici in upornostjo v bateriji. Vendar ker imamo izjemno dolgo žico, elektroni potrebujejo nekaj časa, da se premaknejo od negativnega terminala baterije, okoli zanke, in nazaj k pozitivnemu terminalu. Zato bo trajalo nekaj časa, preden tok doseže svoj najvišji raven.

Magnetno polje, ki ga ustvari zanka, bo na začetku majhno, v prvih nekaj trenutkih, ko tok teče le delno skozi zanko. Polje se bo gradilo, ko bodo elektroni obiščali zanko. Ko bodo elektroni dosegli pozitiven terminal baterije, tako da bo stalni tok tekel skozi celotno zanko, bo količina magnetnega polja dosegla svoj maksimum in se stabilizirala, kot je prikazano na Sliki 2. V tem trenutku bo v magnetnem polju shranjena določena količina energije. Količina shranjene energije bo odvisna od induktance zanke, ki je odvisna od njenih skupnih razsežnosti. Induktanco označujemo kot lastnost ali matematično spremenljivko z napisom poševnega, velikega črke L. Naša zanka tvori induktor. Za okrajšavo "induktor" pišemo veliko, ne poševno črko L.

Slika 1. Z ogromno, domišljivo zanko žice lahko ilustriramo načelo induktance

Očitno, ne moremo narediti žične zanke, ki bi merila kakšno 1.000.000 milj v obsegu. Vendar lahko dlje žice ovijamo v kompaktna zvita. Ko to storimo, se magnetni tok za dano dolžino žice poveča v primerjavi s tokom, ki ga ustvari zanka z eno zavojnico, kar poveča induktanco. Če postavimo feromagnetni štap, imenovan jezgre, noter v zvitico žice, lahko povečamo gostoto magnetnega toka in še bolj povečamo induktanco.

Z feromagnetno jezgro lahko dosežemo vrednosti L mnogokrat večje, kot z podobno veliko zvitico, ki ima jezgro iz zraka, trdne plastike ali suhe lesene jezgre. (Plastika in suho drevo imata permeabilnost, ki se zelo malo razlikuje od zraka ali vakuum; inženirji občasno uporabljajo te materiale kot jezgra ali "forme" zvitic, da bi dodali strukturno trdoto navijanjem, brez značilne spremembe induktance.) Tok, ki ga lahko induktor obdelava, je odvisen od premera žice. Vrednost L pa je tudi odvisna od števila zavojnic v zviti, premera zviti in splošne oblike zviti.

Če držimo vse ostale dejavnike konstantnimi, se induktanca helikalne zviti poveča v neposredni sorazmerji s številom zavojnic žice. Induktanca se tudi poveča v neposredni sorazmerji s premerom zviti. Če "raztegnemo" zvitico z določenim številom zavojnic in določnim premerom, medtem ko držimo vse druge parametre konstantnimi, se njen induktancni padec. Obratno, če "shtisnemo" dolgo zvitico, medtem ko držimo vse druge dejavnike konstantnimi, se induktanca poveča.

Pod normalnimi okoliščinami ostane induktanca zviti (ali katerega koli drugega naprave, zasnovane za delovanje kot induktor) konstantna, ne glede na moč signala, ki ga uporabimo. V tem kontekstu "nenormalne okoliščine" se nanašajo na uporabljen signal, tako močan, da se žica induktorja stopi, ali material jezgra preveč segreje. Dobro inženirske smisel zahteva, da takšne pogoji nikoli ne bi smeli nastopiti v dobro zasnovani električni ali elektronski sistemi.

Slika 2. Relativni magnetni tok v in okoli ogromne zanke žice, povezane s virom toka, kot funkcija časa.

Izjava: Spoštujte original, dobre članke so vredne delitve, če je kršenje avtorskih pravic prosim kontaktirajte z zahtevo za brisanje.