อะไรคืออินดักแทนซ์

อะไรคืออินดักแทนซ์?

อินดักแทนซ์เกิดขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าที่ถูกใช้เพื่อป้องกันสัญญาณที่มีองค์ประกอบความถี่สูงจากการผ่านไป ในขณะเดียวกันอนุญาตให้สัญญาณที่มีองค์ประกอบความถี่ต่ำผ่านได้ นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมอินดักเตอร์จึงมักถูกเรียกว่า "ช็อก" เนื่องจากพวกมันสามารถปิดกั้นความถี่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ การใช้งานที่พบบ่อยของช็อกคือในวงจรเบียสแอมปลิฟายเออร์วิทยุ โดยที่คอลเล็กเตอร์ของทรานซิสเตอร์ต้องได้รับแรงดันไฟฟ้าตรงโดยไม่อนุญาตให้สัญญาณวิทยุ (RF) ไหลกลับเข้าไปในแหล่งจ่ายไฟ

ลองจินตนาการถึงสายไฟยาว 1,000,000 ไมล์ (ประมาณ 1,600,000 กิโลเมตร) ลองทำให้สายไฟนี้เป็นวงกลมใหญ่แล้วเชื่อมปลายของมันกับเทอร์มินัลของแบตเตอรี่ตามที่แสดงในรูปที่ 1 ซึ่งจะขับเคลื่อนกระแสผ่านสายไฟ

หากเราใช้สายไฟสั้นสำหรับการทดลองนี้ กระแสจะเริ่มไหลทันที และจะมีระดับจำกัดโดยความต้านทานในสายไฟและแบตเตอรี่ แต่เนื่องจากเรามีสายไฟที่ยาวมาก ดังนั้นอิเล็กตรอนจำเป็นต้องใช้เวลาในการเคลื่อนที่จากเทอร์มินัลลบของแบตเตอรี่ รอบวงกลม แล้วกลับมาที่เทอร์มินัลบวก ดังนั้น จะต้องใช้เวลาสักพักสำหรับกระแสให้เพิ่มขึ้นสู่ระดับสูงสุด

สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยวงกลมจะเริ่มต้นเล็ก ในช่วงแรกๆ เมื่อมีกระแสไหลผ่านเฉพาะส่วนหนึ่งของวงกลม สนามแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนวนรอบวงกลม ครั้นเมื่ออิเล็กตรอนถึงเทอร์มินัลบวกของแบตเตอรี่และมีกระแสคงที่ไหลผ่านทั้งวงกลม ปริมาณสนามแม่เหล็กจะถึงระดับสูงสุดและคงที่ ตามที่แสดงในรูปที่ 2 ณ ขณะนั้น เราจะมีพลังงานบางจำนวนที่สะสมอยู่ในสนามแม่เหล็ก ปริมาณพลังงานที่สะสมขึ้นอยู่กับอินดักแทนซ์ของวงกลม ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดโดยรวม เราใช้ตัวอักษร L แบบตัวเอียง ตัวใหญ่ เพื่อแสดงอินดักแทนซ์ ไม่ว่าจะเป็นคุณสมบัติหรือตัวแปรทางคณิตศาสตร์ วงกลมของเราเป็นอินดักเตอร์ ในการย่อคำว่า "อินดักเตอร์" เราใช้อักษร L ตัวใหญ่ ไม่ตัวเอียง

รูปที่ 1. เราสามารถใช้วงกลมสายไฟขนาดใหญ่ที่จินตนาการขึ้นมาเพื่อแสดงหลักการของอินดักแทนซ์

แน่นอนว่าเราไม่สามารถสร้างวงกลมสายไฟที่มีเส้นรอบวง 1,000,000 ไมล์ได้ แต่เราสามารถพันสายไฟยาวๆ ให้เป็นวงโค้งขนาดกะทัดรัดได้ เมื่อเราทำเช่นนั้น ฟลักซ์แม่เหล็กสำหรับความยาวของสายไฟที่กำหนดจะเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับฟลักซ์ที่สร้างโดยวงกลมที่มีวงเดียว ทำให้อินดักแทนซ์เพิ่มขึ้น หากเราใส่แกนเฟอร์โรแมกเนติกภายในวงพันของสายไฟ เราสามารถเพิ่มความหนาแน่นของฟลักซ์และเพิ่มอินดักแทนซ์ได้มากขึ้น

เราสามารถได้ค่า L ที่มากกว่าหลายเท่าเมื่อมีแกนเฟอร์โรแมกเนติก เมื่อเทียบกับวงพันที่มีขนาดใกล้เคียงกันที่มีแกนอากาศ แกนพลาสติกแข็ง หรือแกนไม้แห้ง (พลาสติกและไม้แห้งมีค่าความพรุนที่แตกต่างจากอากาศหรือสุญญากาศน้อย วิศวกรบางครั้งใช้วัสดุเหล่านี้เป็นแกนของวงพันหรือ "ฟอร์ม" เพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้กับการพันโดยไม่เปลี่ยนแปลงอินดักแทนซ์อย่างมาก) กระแสที่อินดักเตอร์สามารถรองรับได้ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของสายไฟ แต่ค่า L ยังขึ้นอยู่กับจำนวนรอบของวงพัน เส้นผ่านศูนย์กลางของวงพัน และรูปร่างโดยรวมของวงพัน

หากเราคงค่าอื่นๆ ไว้คงที่ อินดักแทนซ์ของวงพันทรงเกลียวจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนรอบของสายไฟ อินดักแทนซ์ยังเพิ่มขึ้นตามเส้นผ่านศูนย์กลางของวงพัน หากเรา "ยืด" วงพันที่มีจำนวนรอบและเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนดไว้แล้ว ขณะที่คงค่าอื่นๆ ไว้คงที่ อินดักแทนซ์จะลดลง กลับกัน หากเรา "บีบ" วงพันที่ยืดออกไป ขณะที่คงค่าอื่นๆ ไว้คงที่ อินดักแทนซ์จะเพิ่มขึ้น

ภายใต้สถานการณ์ปกติ อินดักแทนซ์ของวงพัน (หรืออุปกรณ์ใดๆ ที่ออกแบบมาเพื่อทำงานเป็นอินดักเตอร์) จะคงที่ไม่ว่าจะมีสัญญาณที่ใช้แรงแค่ไหน แต่ในบริบทนี้ "สถานการณ์ผิดปกติ" หมายถึงสัญญาณที่ใช้แรงมากจนสายไฟของอินดักเตอร์ละลาย หรือวัสดุแกนร้อนเกินไป ความรู้ทางวิศวกรรมที่ดีควรป้องกันไม่ให้เกิดสภาพเช่นนี้ในระบบไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ที่ออกแบบอย่างดี

รูปที่ 2. ฟลักซ์แม่เหล็กสัมพัทธ์ภายในและรอบวงกลมสายไฟขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดกระแส ตามฟังก์ชันของเวลา

คำแถลง: ขอให้เคารพต้นฉบับ บทความที่ดีควรแชร์ หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อให้ลบ