Zašto je tako da induktor proizvodi visok napon a ne visok strujni tok?

Kada se induktor kolači (na primer, kada se prekidnik u krugu sa induktorom iznenada otvori), proizvodi visok napon umesto visokog struja. Ovo se može objasniti osnovnim osobinama induktora i mehanizmom čuvanja energije. Evo detaljnog objašnjenja:

Osnovne osobine induktora

Fundamentalna osobina induktora može se izraziti sledećom formulom:

gde:

V je napon na induktoru.

L je induktivnost induktora. dI/dt je brzina promene struje u odnosu na vreme.

Ova formula pokazuje da je napon na induktoru proporcionalan brzini promene struje. Drugim rečima, induktor se suprotstavlja brzim promenama struje.

Čuvanje energije

Induktor čuva energiju kada kroz njega teče struja, a ova energija je smeštena u magnetnom polju. Energija E smeštena u induktoru može se izraziti sledećom formulom:

gde:

• E je smeštena energija.

• L je induktivnost.

• I je struja koja teče kroz induktor.

Kada se prekidnik otvori

Kada se prekidnik u krugu sa induktorma iznenada otvori, struja ne može odmah pasti na nulu jer magnetno polje u induktoru treba vreme da ispušta svoju smeštenu energiju. Budući da se struja ne može istočno menjati, induktor pokušava održati postojeći tok struje.

Međutim, budući da je prekidnik otvoren, put za struju je prekinut. Induktor ne može nastaviti da održava struju, pa generiše veoma visok napon na svojim terminalima. Ovaj visok napon pokušava prisiliti struju da nastavi da teče, ali budući da je krug prekinut, struja ne može proći, a induktor ispušta svoju smeštenu energiju kroz visok napon.

Matematičko objašnjenje

Prema odnosu napona i struje induktora V=L（dI/dt）kada se prekidnik iznenada otvori, struja I mora brzo pasti na nulu. To znači da se brzina promene struje dI/dt postaje veoma velika, što rezultira veoma visokim naponom V.

Praktično pojava

U praktičnim krugovima, ovaj visok napon može dovesti do iskre ili oštećenja drugih komponenti u krugu. Da bi se to sprečilo, dioda (poznata kao flyback dioda ili freewheeling dioda) se često spaja paralelno sa induktorom. Ovo omogućava strujanju kroz diodu kada se prekidnik otvori, time se izbegava generisanje prekomerno visokih napona.

Sažetak

Kada se prekidnik u krugu sa induktorma iznenada otvori, generiše se visok napon umesto visoke struje, jer induktor pokušava održati postojeći tok struje. Međutim, budući da je krug prekinut, struja ne može nastaviti da teče, a induktor ispušta svoju smeštenu energiju generišući visok napon. Ovaj visok napon je posledica veoma velike brzine promene struje dI/dt.