Hvorfor producerer en spole høj spænding og ikke høj strøm?
Når en spole kollapser (f.eks. når en kontaktpunkt i spolekredsen pludselig åbnes), producerer den en høj spænding snarere end en høj strøm. Dette kan forklares ved de grundlæggende egenskaber af en spole og dens energilagringsmekanisme. Her er en detaljeret forklaring:
Grundlæggende Egenskaber af en Spole
Den fundamentale egenskab af en spole kan udtrykkes ved følgende formel:
hvor:
V er spændingen over spolen.
L er spolens induktance. dI/dt er hastigheden for ændring af strøm med hensyn til tid.
Denne formel indikerer, at spændingen over spolen er proportional med hastigheden for ændring af strøm. Med andre ord modarbejder en spole hurtige ændringer i strømmen.
Energilagring
En spole lagrer energi, når strøm flyder gennem den, og denne energi lagres i det magnetiske felt. Energien E, der lagres i en spole, kan udtrykkes ved følgende formel:
hvor:
E er den lagrede energi.
L er induktancen.
I er strømmen, der flyder gennem spolen.
Når Kontaktpunktet Åbnes
Når et kontaktpunkt i spolekredsen pludselig åbnes, kan strømmen ikke øjeblikkeligt falde til nul, fordi det magnetiske felt i spolen har brug for tid til at frigive sin lagrede energi. Da strømmen ikke kan ændre sig øjeblikkeligt, forsøger spolen at opretholde den eksisterende strøm.
Men da kontaktpunktet er åbnet, er vejen for strømmen afbrudt. Spolen kan ikke fortsætte med at opretholde strømmen, så den genererer en meget høj spænding over sine terminaler. Denne høje spænding forsøger at tvinge strømmen til at fortsætte, men da kredsen er brudt, kan strømmen ikke passere, og spolen frigiver sin lagrede energi gennem den høje spænding.
Matematisk Forklaring
Ifølge spændings-strømrelationen for en spole V=L（dI/dt）, når kontaktpunktet pludselig åbnes, skal strømmen I falde til nul meget hurtigt. Dette betyder, at hastigheden for ændring af strøm dI/dt bliver meget stor, hvilket resulterer i en meget høj spænding V.
Praktisk Fænomen
I praktiske kredse kan denne høje spænding forårsage gnistdischarg eller skade andre komponenter i kredsen. For at undgå dette, er der ofte forbundet en diode (kendt som en flyback-diode eller freewheeling-diode) parallelt med spolen. Dette tillader, at strømmen fortsætter med at flyde gennem dioden, når kontaktpunktet åbnes, og dermed undgås, at der dannes for høje spændinger.
Oversigt
Når et kontaktpunkt i en spolekreds pludselig åbnes, produceres en høj spænding i stedet for en høj strøm, fordi spolen forsøger at opretholde den eksisterende strøm. Men da kredsen er brudt, kan strømmen ikke fortsætte, og spolen frigiver sin lagrede energi ved at generere en høj spænding. Denne høje spænding skyldes den meget store hastighed for ændring af strøm dI/dt.
