Что такое индуктивность
Содержание
- Что такое индуктивность
- Закон Ленца
- ЭДС самоиндукции
- Что такое дроссель
- Подводим ИТОГИ:
Что такое индуктивность
Что такое индуктивность — это физическая величина, которая рассказывает нам о магнитных свойствах электрической цепи. Индуктивность измеряют в Гн (Генри).
Если вы вообще не понимаете о чём речь, то советую ознакомиться сначала с вот с этой статьей.
В электрических схемах например, нам встречаются какие-то непонятные катушки, дроссели и многие даже не знают их функциональную роль. В этой статье я постараюсь доступным языком рассказать, что такое индуктивность и как это явление применить на своей любимой работе.
Давайте посмотрим на рисунок
Давайте начнём движение проводника в магнитном поле таким образом, чтобы он пересек силовые линии постоянного магнита. Если это условие выполняется, то тогда в нашем проводнике появляется электродвижущая сила (ЭДС).
Или наоборот проводник остаётся на месте, а магнит передвигают таким образом, чтобы силовые линии магнита пересекали проводник. Сейчас был пример электромагнитной индукции. Значение индуцированной электродвижущей силы в проводнике прямо пропорциональна магнитной индукции поля, скорости перемещения и длине проводника
Направление возникшей электродвижущей силы в проводнике определяют через правило правой руки.
Правая рука находится в таком положении чтобы силовые линии магнита заходили в ладонь. Следовательно, большой палец показывает нам направление перемещения проводника, а остальные пальцы покажут нам направление возникшей электродвижущей силы.
Для усиления электродвижущей силы индукции применяют электрические катушки
А если подать напряжение на катушку, то по её виткам потечёт ток, который создаёт своё магнитное поле.
Закон Ленца
Закон Ленца говорит нам, что индуцированный ток направлен
так, чтобы препятствовать той причине, которая его вызвала.
Если подавать (а) и снимать (б) напряжение с катушки, то произойдёт следующее. Магнитное поле будет то появляться, то исчезать. В результате изменяющееся магнитное поле будет пересекать витки катушки и индуцировать в ней ЭДС.
ЭДС самоиндукции
Если подавать и снимать напряжение с электрической катушки, то магнитное поле будет появляться, исчезать, появляться, исчезать… В итоге получаем магнитное поле, которое постоянно меняется. Проходя через витки катушки магнитное поле будет индуцировать в ней электродвижущую силу, которая называется ЭДС самоиндукции.
Коэффициент самоиндукции – это величина ЭДС самоиндукции,
возникающей при изменении тока в единицу времени.
Коэффициент самоиндукции
измеряется в Генри (Гн).
Индуктивностью в 1 Генри обладает катушка. В которой при изменении тока на 1 Ампер в 1 секунду возникает ЭДС самоиндукции в 1 Вольт.
Давайте напряжение цепи катушки обозначим через U, результирующее напряжение Uр, а ЭДС самоиндукции Ес, тогда получим следующие формулы:
В момент замыкания цепи результирующее напряжение будет следующим:
А в момент размыкания цепи:
Величина ЭДС самоиндукции может многократно превышать напряжение источника тока. Поэтому при размыкании цепей с большой индуктивностью появляется дуга, и соответственно обгорают контакты.
Что такое дроссель
Дроссель — это вид катушки индуктивности, которая оказывает высокое сопротивление переменному току и малое постоянному.
Применяется дроссель в следующих случаях:
- Защита устройств от резких скачков напряжения;
- Для уменьшения скорости увеличения тока короткого замыкания ;
- Уменьшения импульсных помех;
И это только перечислена маленькая часть того где применяются
дроссели.
Пример:
Давайте представим, что у нас стоит дроссель перед электродвигателем. И в какой-то момент происходит скачок тока, что происходит: Мы знаем, что в момент пропускания тока через дроссель, формируется электромагнитное поле вокруг катушки. А для формирования поля нам нужна энергия, поэтому в самом начале протекания тока он тратится на формирование электромагнитного поля. По закону Ленца, мы знаем, что ток в катушке не может измениться мгновенно. А явление самоиндукции при изменении тока, направлено навстречу основному току. Таким образом дроссель просто скушает скачок тока в сети.
Подводим ИТОГИ:
- Возникший индуктированный ток всегда направлен так, чтобы препятствовать той причине, которая его вызвала;
- При изменении тока в цепи, у нас изменяется магнитный поток. А согласно закону электромагнитной индукции, в цепи возникает индуцированная ЭДС. Это и есть – самоиндукция;
- Величина ЭДС самоиндукции может многократно превышать напряжение источника;
- Дроссель- это вид катушки индуктивности, которая оказывает высокое сопротивление переменному току и малое постоянному.
Что такое индуктивность и какие она имеет свойства
Электрический ток, проходя по проводу, создает вокруг него магнитное поле. В то же время магнитное поле, пересекая провода, создает в них (индуктирует) э. д. с. (электродвижущую силу).
Магнитное поле может пересекать провода, когда они движутся в поле или когда движется само поле в месте расположения проводов. Последнее явление происходит, в частности, при возникновении магнитного поля (при включении тока) и при его исчезновении, (при выключении тока), а также при всевозможных изменениях величины поля, вызванных изменениями величины тока. Во всех этих случаях в проводах, находящихся в поле, в том числе и в проводах, по которым проходит вызвавший изменения поля ток, возникает (индуктируете) э. д. с.
Электродвижущая сила, индуктированная в проводе (катушке) под влиянием изменения ее собственного магнитного потока, называется электродвижущей силой самоиндукции.
Согласно закону Ленца электродвижущая сила самоиндукции всегда противодействует вызвавшей ее причине.
Если ток в проводе возрастает, то э. д. с. самоиндукции стремится задержать, замедлить нарастание тока. Если ток в цепи уменьшается, э. д. с. самоиндукции препятствует быстрому спаданию тока.
При питании цепи постоянным током э. д. с. самоиндукции появляется и оказывает влияние на изменение тока только в моменты замыкания или размыкания цепи. Когда цепь замкнута и в ней уже установился постоянный ток, а следовательно, и создаваемое током магнитное поле постоянно, э. д. с. самоиндукции не возникает.
Прямолинейный проводник имеет довольно слабое магнитное поле, и поэтому возникающая э. д. с. самоиндукции невелика. Она заметно сказывается только в очень длинных проводниках. Значительная э. д. с. возникает в проводниках, смотанных в катушку.
Если же в катушку ввести еще стальной сердечник, а тем более сделать его замкнутым, то магнитное поле катушки усилится во много раз и э. д. с. самоиндукции будет достигать очень большой величины по сравнению с э. д. с. самоиндукции прямого провода.
Различные катушки обладают различной способностью индуктировать э. д. с. самоиндукции, что зависит от числа витков, формы и конструкции катушек. Эту способность катушек называют индуктивностью.
Индуктивность катушек характеризуют величиной э. д. с. самоиндукции возникающей в катушке при изменении величины тока на 1 а в секунду.
Единицей измерения индуктивности является генри (гн).
Катушка индуктивности с замкнутым стальным сердечником.
Катушка обладает индуктивностью а один генри, если в ней при изменении величины тока на един ампер в одну секунду индуктируется э. д. с. самондукции в один вольт.
Генри — единица относительно большая. Практически чаще употребляются более мелкие единицы —доли генри: одна тысячная — миллигенри (мгн) и одгіа миллионная — микрогенри (мкгн).
Катушки, у которых для тех или иных целей используется их индуктивность, в отличие от катушек с другим назначением носят название катушек индуктивности.
Если в цепи постоянного тока индуктивность катушек и индуктированная э.
д. с. самоиндукции сказываются только при включении и выключении тока, то совсем иначе обстоит дело, когда по катушке протекает переменный ток.
Переменный ток создает и переменное магнитное поле. Переменное же поле непрерывно индуктирует в катушке э. д. с. самоиндукции, направленную навстречу напряжению питающего катушку генератора переменного тока и тем большую, чем больше частота переменного тока.
Появление э. д. с. самоиндукции приводит к тому, что при одном и том же напряжении источника электрической энергии величина переменного тока, протекающего через катушку, получается меньше величины постоянного тока.
Исходя из закона Ома, можно сделать вывод, что сопротивление одной и той же катушки переменному току больше, чем постоянному, так как при одинаковых напряжениях постоянный ток имеет большую величину, чем переменный.
Если бы удалось сделать такую катушку, которая совсем не оказывала бы сопротивления постоянному току, то при включении ее в цепь переменного тока она все равно оказывала бы этому току сопротивление, называемое индуктивным сопротивлением.
Индуктивное сопротивление катушки зависит от величины индуктивности катушки и пропорционально частоте переменного тока. Поэтому там, где необходимо возможно большее сопротивление переменному току, применяют катушки со стальными замкнутыми сердечниками.
Способность катушек оказывать переменному току значительно большее сопротивление, чем постоянному, позволяет использовать их в тех случаях, когда требуется отделить переменный ток от постоянного. В радиотехнике катушки, используемые для этой цели, носят название дросселей.
Казалось бы, что идея применения стальных сердечников для увеличения индуктивности катушек исключительно заманчива. Ведь можно получить необходимую индуктивность в сравнительно небольших катушках с малым количеством витков. Но, оказывается, применение стали связано с рядом неудобств.
Из них прежде всего следует отметить большие потери энергии в стальном сердечнике. Эти потери резко возрастают с увеличением частоты переменного тока. Поэтому сердечники из обычной мягкой стали можно применять только в цепях с относительно низкой частотой (не выше нескольких десятков тысяч герц).
Одна из причин потерь в сердечнике — появление в нем самом совершенно бесполезных вихревых токов (поскольку сердечник тоже находится в переменном магнитном поле, в нем индуктируется э. д. с., вызывающая появление этих токов).
Чтобы уменьшить величины .вихревых токов, сердечники катушек делают из тонких изолированных один от другого стальных листов. Но на высоких частотах и эта мера предосторожности не помогает, поэтому стали делать катушки либо вовсе без сердечников, либо изготовлять их из железного порошка, скрепленного особой изолирующей массой.
В таких веществах каждая мельчайшая пылинка железа изолирована от других, и поэтому в них не могут образоваться вихревые токи большой величины, а следовательно, и потери будут незначительны. К таким веществам относятся магнетит, альсифер, ферриты.
Другая причина потерь в стали — необходимость затраты энергии на перемагничивание стали. Полностью устранить потери на перемагничивание невозможно, и поэтому стремятся применять для сердечников катушек такие сорта стали, в которых эти потери были бы наименьшими.
Источник: Бурлянд В.А., Жеребцов И.П. Хрестоматия радиолюбителя. 1963 г.
Индуктивность Определение и значение | Dictionary.com
- Основные определения
- Викторина
- Примеры
- Британский
- Научный
- Культурный
Показывает уровень оценки в зависимости от сложности слова.
[in-duhk-tuhns]
/ ɪnˈdʌk təns /
Сохранить это слово!
Показывает уровень оценки в зависимости от сложности слова.
сущ. Электричество.
свойство цепи, благодаря которому изменение тока вызывает появление электродвижущей силы посредством электромагнитной индукции. Символ: LСравните индуктивную связь, взаимную индуктивность, самоиндукцию.
индуктор (по умолчанию 1).
ВИКТОРИНА
ВЫ ПРОЙДЕТЕ ЭТИ ГРАММАТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИЛИ НАТЯНУТСЯ?
Плавно переходите к этим распространенным грамматическим ошибкам, которые ставят многих людей в тупик. Удачи!
Вопрос 1 из 7
Заполните пропуск: Я не могу понять, что _____ подарил мне этот подарок.
Происхождение индуктивности
Впервые записано в 1885–1890 гг.; induct + -ance
Слова рядом inductance
индуцируемая радиоактивность, индуцированная реакция, индуктивность, индуктор, индуктивность, индуктивность, индуктивность, индуктивность, индукция, индукционная катушка, индукционная печь
Dictionary.com Полный текст На основе Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc. 2023
Как использовать индуктивность в предложении
Катушка с одной обмоткой, используемая для введения индуктивности в цепь, называется дроссельной катушкой.
Physics|Willis Eugene Tower
Для получения наилучших общих результатов следует попробовать прием УВЧ с проводом индуктивности и без него.
Руководство по эксплуатации телевизионного приемника Zenith|Zenith Radio Corporation
Эта частота зависит от двух электрических свойств цепи: емкости и индуктивности.
Чудеса научного изобретения|Thomas W. Corbin
Шунт состоит из провода, идущего от меди к угольному стержню, с конденсатором и катушкой индуктивности, вставленной в него.
Чудеса научных изобретений|Thomas W. Corbin
Определения индуктивности из Британского словаря
индуктивность
/ (ɪnˈdʌktəns) /
сущ.
Также называется: индукция свойство электрической цепи, в результате которого создается электродвижущая сила при изменении тока в той же цепи (самоиндукция) или в соседний контур (взаимная индуктивность). Обычно измеряется в генри Символ: L См. также самоиндукцию, взаимную индуктивность
другое название катушки индуктивности
Словарь английского языка Коллинза — полное и полное цифровое издание 2012 г.
© William Collins Sons & Co. Ltd. 1979, 1986 © HarperCollins
Научные определения индуктивности
индуктивности
изменения в протекании тока путем создания магнитного поля и индукции напряжения. Его единицей является генри.
Научный словарь American Heritage® Авторские права © 2011. Опубликовано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.
Культурные определения индуктивности
индуктивность
Процесс, при котором эффект индукции используется для изменения тока (см. также ток) в электрической цепи.
Новый словарь культурной грамотности, третье издание Авторское право © 2005 г., издательство Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Опубликовано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.
Понимание роли катушек индуктивности в силовой электронике
- Новостная рассылка
- Белая бумага
- Вебинары
Откройте для себя PCIM Europe
- Продукты и приложения
- Новости отрасли
- Исследования и разработки
- Инструменты и программное обеспечение
- Эксперты
- Услуги
От Люка Джеймса
Связанные поставщики
Файнпауэр ГмбХ Koki Deutschland Niederlassung KOKI Europe A/S РОМ Полупроводник ГмбХ Würth Elektronik ICS GmbH & Co. KGОдним из самых малоизвестных компонентов силовой электроники является индуктор: структура, похожая на катушку, которую можно найти в большинстве схем. Именно благодаря этим и их свойствам работают трансформаторы и другие схемы силовой электроники.
Что такое индукторы, как они устроены и какие бывают типы?(Источник: gemeinfrei / Pixabay)
Катушки индуктивности обычно используются в качестве накопителей энергии в импульсных силовых устройствах для получения постоянного тока. Катушка индуктивности, которая накапливает энергию, подает энергию в цепь для поддержания протекания тока в периоды «выключения», тем самым обеспечивая топографии, в которых выходное напряжение превышает входное напряжение.
Из-за того, как они работают — изменяя не только электрическое поле, но и магнитное поле вокруг него — многим людям трудно их понять.
Что такое индуктор?
Катушка индуктивности, пожалуй, самый простой из всех электронных компонентов. Это пассивный двухконтактный электрический компонент, который накапливает энергию в магнитном поле, когда через него протекает электрический ток. Как правило, катушка индуктивности состоит из изолированного провода, намотанного на катушку, как резистор. Этот дизайн был основан на обширных методах проб и ошибок, в которых учитывались такие методы, как кривые Ханны и произведение площади.
Когда ток, протекающий через катушку, изменяется, изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует напряжение в проводнике с полярностью, противодействующей изменению тока, который его создал. Таким образом, катушки индуктивности противодействуют любым изменениям тока, проходящего через них.
Индуцированное магнитное поле также индуцирует электрическое свойство, известное как индуктивность, — отношение напряжения к скорости изменения тока. Индуктивность определяет количество энергии, которую катушка индуктивности способна хранить.
Конструкция катушки индуктивности и основные компоненты
Конструкция катушки индуктивности определяется электрическими, механическими и тепловыми требованиями конкретного приложения. Как правило, это включает:
- Выбор материала сердцевины
- Определение формы и размера сердечника
- Выбор провода обмотки
Материал сердечника представляет собой магнитопровод с эмалевым покрытием, обычно изготовленный из меди, который затем покрывается слоями изолирующего полимерного материала. Обмотка может иметь различную форму, в том числе круглую, прямоугольную фольгу и квадратное сечение. Магнитный провод выбран для ограничения и направления магнитных полей, и он изолирован, чтобы предотвратить такие проблемы, как короткие замыкания и поломки.
Различные типы катушек индуктивности
Для различных применений требуются различные типы катушек индуктивности. Почти во всех случаях вы обнаружите, что индуктор в системе формируется вокруг материала сердечника — обычно железа или соединений железа — для поддержки создания сильного магнитного поля.
Катушки индуктивности с железным сердечником
Катушки индуктивности с железным сердечником производства Jantzen Audio для аудиоприложений.
(Источник: Hifi Collective)
Железо является классическим и наиболее узнаваемым магнитным материалом, что делает его идеальным выбором для использования в индукторах. Как и выше, железо в индукторах имеет форму железного сердечника. Они обычно используются для фильтрации низкочастотных линий из-за их относительно больших индуктивностей. Они также широко используются в звуковом оборудовании. Однако катушки индуктивности не всегда должны иметь железный сердечник.
Дроссель с воздушным сердечником
Дроссель с воздушным сердечником производства Wurth Elektronik.
(Источник: Farnell)
Как следует из названия, индукторы с воздушным сердечником не имеют сердечника — сердечник находится на открытом воздухе. Поскольку воздух имеет низкую проницаемость, индуктивность индукторов с воздушным сердечником очень мала.
Это означает, что скорость нарастания тока относительно высока для приложенного напряжения, что делает их способными работать с высокими частотами, характерными для таких приложений, как радиочастотные схемы.
Катушки индуктивности с ферритовым сердечником
Катушка индуктивности с ферритовым сердечником производства Wurth Elektronik.
(Источник: RS Components)
Феррит представляет собой керамический материал, изготовленный путем смешивания и обжига оксида железа (III) с добавлением небольшого количества одного или нескольких дополнительных металлических элементов, таких как никель и цинк. При использовании в катушках индуктивности ферритовый порошок смешивают с эпоксидной смолой и формуют, чтобы сформировать сердечник, вокруг которого можно намотать магнитный провод. Ферритовые индукторы являются наиболее широко используемым типом, поскольку их проницаемость можно точно контролировать, регулируя соотношение феррита и эпоксидной смолы.
Практическое применение
Катушки индуктивности из-за того, что для их изготовления используются материалы из меди и железа, как правило, дороги.
Это относит большинство их вариантов использования к приложениям в областях, где такие расходы могут быть оправданы, например, к телекоммуникационному оборудованию, радио и источникам питания.
В источниках питания роль катушки индуктивности заключается в предотвращении внезапных изменений используемого тока. Работая вместе с конденсатором, катушка индуктивности предотвращает внезапные изменения выходного напряжения и тока источника питания.
В целом, это очень простые компоненты, играющие важную роль в силовой электронике.
(ID:47041174)
Подпишитесь на рассылку новостей сейчас
Не пропустите наш лучший контент
Деловой адрес электронной почты
Нажимая «Подписаться на рассылку новостей», я даю согласие на обработку и использование моих данных в соответствии с формой согласия (пожалуйста, разверните для подробностей) и принимаю Условия использования. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашей Политикой конфиденциальности.
