Mengapa induktor menghasilkan tegangan tinggi dan bukan arus tinggi?
Apabila induktor runtuh (contohnya, apabila suis dalam litar induktor tiba-tiba dibuka), ia menghasilkan voltan yang tinggi berbanding arus yang tinggi. Ini boleh diterangkan melalui sifat asas induktor dan mekanisme penyimpanan tenaganya. Berikut adalah penjelasan terperinci:
Sifat Asas Induktor
Sifat asas induktor boleh diungkapkan melalui formula berikut:
di mana:
V adalah voltan merentasi induktor.
L adalah induktansi induktor. dI/dt adalah kadar perubahan arus berkenaan dengan masa.
Formula ini menunjukkan bahawa voltan merentasi induktor berkadar dengan kadar perubahan arus. Dengan kata lain, induktor menolak perubahan arus yang cepat.
Penyimpanan Tenaga
Induktor menyimpan tenaga apabila arus mengalir melaluinya, dan tenaga ini disimpan dalam medan magnet. Tenaga E yang disimpan dalam induktor boleh diungkapkan melalui formula berikut:
di mana:
E adalah tenaga yang disimpan.
L adalah induktansi.
I adalah arus yang mengalir melalui induktor.
Apabila Suis Dibuka
Apabila suis dalam litar induktor tiba-tiba dibuka, arus tidak dapat segera jatuh kepada sifar kerana medan magnet dalam induktor memerlukan masa untuk melepaskan tenaga yang disimpannya. Kerana arus tidak dapat berubah secara segera, induktor cuba untuk mengekalkan aliran arus yang sedia ada.
Namun, kerana suis telah dibuka, laluan bagi arus diputuskan. Induktor tidak dapat meneruskan aliran arus, maka ia menghasilkan voltan yang sangat tinggi merentasi terminalnya. Voltan yang tinggi ini cuba memaksa arus untuk terus mengalir, tetapi kerana litar telah putus, arus tidak dapat melalui, dan induktor melepaskan tenaga yang disimpannya melalui voltan yang tinggi.
Penjelasan Matematik
Berdasarkan hubungan antara voltan dan arus dalam induktor V=L（dI/dt）apabila suis tiba-tiba dibuka, arus I harus jatuh kepada sifar dengan sangat cepat. Ini bermaksud kadar perubahan arus dI/dt menjadi sangat besar, menghasilkan voltan V yang sangat tinggi.
Fenomena Amalan
Dalam litar praktikal, voltan yang tinggi ini boleh menyebabkan percikan atau merosakkan komponen lain dalam litar. Untuk mencegah ini, diod (dikenali sebagai diod flyback atau diod freewheeling) sering dihubungkan selari dengan induktor. Ini membolehkan arus terus mengalir melalui diod apabila suis dibuka, seterusnya mengelakkan penghasilan voltan yang terlalu tinggi.
Kesimpulan
Apabila suis dalam litar induktor tiba-tiba dibuka, voltan yang tinggi dihasilkan berbanding arus yang tinggi kerana induktor cuba mengekalkan aliran arus yang sedia ada. Namun, kerana litar telah putus, arus tidak dapat terus mengalir, dan induktor melepaskan tenaga yang disimpannya dengan menghasilkan voltan yang tinggi. Voltan yang tinggi ini disebabkan oleh kadar perubahan arus dI/dt yang sangat besar.
