Защо, когато индуктор произвежда високо напрежение, той не произвежда висок ток?

Когато индуктор се спира (например, когато ключ в цепта на индуктора внезапно се отваря), той произвежда високо напрежение, вместо висок ток. Това може да се обясни чрез основните свойства на индуктора и механизма за съхранение на енергия. Ето подробно обяснение:

Основни свойства на индуктора

Основното свойство на индуктора може да бъде изразено със следната формула:

където:

V е напрежението върху индуктора.

L е индуктивността на индуктора. dI/dt е скоростта на промяна на тока спрямо времето.

Тази формула показва, че напрежението върху индуктора е пропорционално на скоростта на промяна на тока. С други думи, индукторът се противопоставя на бързите промени в тока.

Съхранение на енергия

Индукторът съхранява енергия, когато ток протича през него, и тази енергия се съхранява в магнитното поле. Енергията 

E, съхранена в индуктора, може да бъде изразена със следната формула:

където:

• E е съхранената енергия.

• L е индуктивността.

• I е токът, протичащ през индуктора.

Когато ключът се отвори

Когато ключ в цепта на индуктора внезапно се отвори, токът не може мигновено да падне до нула, защото магнитното поле в индуктора трябва да получи време, за да освободи съхранената енергия. Тъй като токът не може мигновено да се промени, индукторът се опитва да поддържа съществуващия поток на тока.

Въпреки това, тъй като ключът е отворен, пътят за тока е прекъснат. Индукторът не може да продължи да поддържа тока, затова генерира много високо напрежение между своите крайни точки. Това високо напрежение се опитва да принуди тока да продължи да протича, но тъй като цепът е прекъснат, токът не може да мине, и индукторът освобождава съхранената енергия чрез високото напрежение.

Математическо обяснение

Според зависимостта напрежение-ток на индуктора V=L（dI/dt）, когато ключът внезапно се отвори, токът I трябва много бързо да падне до нула. Това означава, че скоростта на промяна на тока dI/dt става много голяма, което води до много високо напрежение V.

Практическо явление

В практиката това високо напрежение може да причини пробив или повреда на други компоненти в цепа. За да се предотврати това, често се свързва диод (известен като flyback диод или freewheeling диод) паралелно с индуктора. Това позволява на тока да продължи да протича през диода, когато ключът се отвори, по този начин се избягва генерирането на прекомерно високо напрежение.

Резюме

Когато ключ в цепта на индуктора внезапно се отвори, се произвежда високо напрежение, вместо висок ток, защото индукторът се опитва да поддържа съществуващия поток на тока. Въпреки това, тъй като цепът е прекъснат, токът не може да продължи да протича, и индукторът освобождава съхранената енергия чрез генериране на високо напрежение. Това високо напрежение е резултат от много голямата скорост на промяна на тока dI/dt.