катушки индуктивностью

Физика
Специальный поиск
Физика Теория вероятностей и мат. статистика Гидравлика Теор. механика Прикладн. механика Химия Электроника Витамины для ума	Главная Поиск по сайту Формулы Все задачи Помощь Контакты Билеты
	катушки индуктивностью Задача 10814 По катушке индуктивностью L = 5 мкГн течет ток силой I = 3 A. При выключении тока он изменяется практически до нуля за время Δt = 8 мс. Определить среднее значение э. д. с. самоиндукции, возникающей в контуре. Решение Задача 13595 Катушка индуктивностью L = 1,5 Гн и сопротивлением Rl = 15 Ом и резистор сопротивлением R2 = 150 Ом соединены параллельно и подключены к источнику, электродвижущая сила которого ε = 60 В, через ключ К. Определите напряжение на зажимах катушки через t1 = 0,01 с и t2 = 0,1 с после размыкания цепи. Решение Задача 70240 Ток, который изменяется по закону І = 3 cos 2t (время – в секундах, ток – в амперах), проходит по катушке индуктивностью L = 40 мГн. Установить закон изменения и максимальное значение ЭДС самоиндукции. Решение Задача 12293 Катушка индуктивностью L = 10 мГн соединена последовательно с резистором R = 47 Ом. Их подключают к источнику ЭДС. Определить постоянную времени цепи, и время в течении которого ток через катушку достигнет значения 0,95 от максимального значения. Решение Задача 13757 Определите, через какое время сила тока замыкания достигнет 95% от предельною значения, если источник ЭДС замыкают на катушку индуктивностью L = 0,5 Гн и сопротивлением R = 12 Ом. Решение Задача 14155 Ток, изменяющийся по синусоидальному закону с частотой равной 50 Гц, протекает по катушке с индуктивностью 2 мГн. Определить амплитуду данного тока, если значение ЭДС самоиндукции, возникающее за интервал времени, в течение которого ток в катушке изменяется от минимального до максимального значения, составляет 4 В. Решение Задача 19634 На графике показана зависимость от времени силы переменного электрического тока I, протекающего в катушке с индуктивностью l = 5 мГн. Чему равен модуль ЭДС самоиндукции в момент времени t = 10 мс? Решение Задача 19663 На графике показана зависимость от времени силы переменного электрического тока I, протекающего в катушке с индуктивностью L = 5 мГн. Чему равно ЭДС самоиндукции в момент времени t = 40 мс? Решение

в катушке индуктивностью 13,6 Гн… — Учеба и наука

Лучший ответ по мнению автора

Андрей Андреевич 08. 04.13 Лучший ответ по мнению автора

Михаил Александров от 0 p. Читать ответы

Андрей Андреевич от 70 p. Читать ответы

Владимир от 50 p. Читать ответы

Посмотреть всех экспертов из раздела Учеба и наука > Физика

Похожие вопросы

Решено

Коленчатый вал двигателя трактора за время t=50 с уменьшил частоту своего вращения с n₁=12 c⁻¹ до n₂=6 c⁻¹. Определить угловое ускорение вала β и число оборотов N, сделанных им за время торможения.

Решено

Термопара с сопротивлением r1 = 6 Ом

Концентрация молекул идеального газа увеличилась. ..

физика,помогите

Магнитное поле.Сила Ампера

Пользуйтесь нашим приложением

23.9 Индуктивность – College Physics

Глава 23 Электромагнитная индукция, цепи переменного тока и электрические технологии

Резюме

• Расчет индуктивности катушки индуктивности.
• Рассчитайте энергию, запасенную в катушке индуктивности.
• Рассчитайте ЭДС, создаваемую катушкой индуктивности.

Индукция – это процесс, при котором ЭДС индуцируется изменением магнитного потока. До сих пор обсуждалось множество примеров, некоторые из которых более эффективны, чем другие. Трансформаторы, например, спроектированы таким образом, чтобы быть особенно эффективными при наведении желаемого напряжения и тока с очень небольшой потерей энергии в другие формы. Существует ли полезная физическая величина, связанная с тем, насколько «эффективно» данное устройство? Ответ положительный, и эта физическая величина называется 9. 0017 индуктивность .

Взаимная индуктивность — это действие закона индукции Фарадея для одного устройства на другое, например, первичная катушка при передаче энергии вторичной обмотке в трансформаторе. См. рис. 1, где простые катушки наводят друг в друге ЭДС.

Рисунок 1. Эти катушки могут индуцировать ЭДС друг в друге, как неэффективный трансформатор. Их взаимная индуктивность М указывает на эффективность связи между ними. Здесь видно, что изменение тока в катушке 1 индуцирует ЭДС в катушке 2. (Обратите внимание, что « E ₂ индуцируемая» представляет ЭДС индукции в катушке 2.)

Во многих случаях, когда геометрия устройств фиксирована, поток изменяется при изменении тока. Поэтому мы сосредоточимся на скорости изменения тока [латекс] {\ дельта I / \ дельта t} [/ латекс] как на причине индукции. Изменение тока [латекс]{I_1}[/латекс] в одном устройстве, катушка 1 на рисунке, индуцирует [латекс]{\текст{ЭДС}_2}[/латекс] в другом. Мы выражаем это в форме уравнения как

[латекс] {\ текст {ЭДС} _2 = -M} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {\ Delta I_1} {\ Delta t}} [/ латекс],

, где [латекс]{М}[/латекс] определяется как взаимная индуктивность между двумя устройствами. Знак минус является выражением закона Ленца. Чем больше взаимная индуктивность [латекс]{М}[/латекс], тем эффективнее связь. Например, катушки на рисунке 1 имеют небольшой [латекс]{M}[/латекс] по сравнению с катушками трансформатора в главе 23.7. Рисунок 3. Единицами для [латекс]{М}[/латекс] являются [латекс]{( \text{V} \cdot \;\text{s})/ \text{A} = \Omega \cdot \;\text{s}}[/latex], который называется Генри (H), в честь Джозефа Генри. То есть [латекс]{1 \;\text{H} = 1 \Omega \cdot \;\text{s}}[/latex].

Природа здесь симметрична. Если мы изменим ток [латекс]{I_2}[/латекс] в катушке 2, мы индуцируем [латекс]{\текст{ЭДС}_1}[/латекс] в катушке 1, которая определяется как

[латекс] {\ текст {ЭДС} _1 = -M} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {\ Delta I_2} {\ Delta t}} [/ латекс],

, где [латекс]{М}[/латекс] — то же самое, что и для обратного процесса. Трансформаторы работают в обратном направлении с той же эффективностью или взаимной индуктивностью [латекс]{М}[/латекс] .

Большая взаимная индуктивность [латекс]{M}[/латекс] может быть или не быть желательной. Мы хотим, чтобы трансформатор имел большую взаимную индуктивность. Но такой прибор, как электрическая сушилка для белья, может индуцировать на своем корпусе опасную ЭДС, если взаимная индуктивность между его катушками и корпусом велика. Один из способов уменьшить взаимную индуктивность [латекс]{M}[/латекс] – это встречные катушки, чтобы нейтрализовать создаваемое магнитное поле. (См. рис. 2.)

Рисунок 2. Нагревательные спирали электрической сушилки для белья могут быть встречно намотаны, так что их магнитные поля компенсируют друг друга, что значительно снижает взаимную индуктивность с корпусом сушилки.

Самоиндукция , действие закона Фарадея об индукции устройства на себя, также существует. Когда, например, ток через катушку увеличивается, магнитное поле и поток также увеличиваются, индуцируя противо-ЭДС, как того требует закон Ленца. И наоборот, если ток уменьшается, индуцируется ЭДС, препятствующая уменьшению. Большинство устройств имеют фиксированную геометрию, поэтому изменение потока полностью связано с изменением тока [латекс] {\ дельта I} [/латекс], проходящего через устройство. ЭДС индукции связана с физической геометрией устройства и скоростью изменения тока. Это дается

[латекс] {\ текст {ЭДС} = -L} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {\ Delta I} {\ Delta t}} [/ латекс],

, где [латекс]{L}[/латекс] — собственная индуктивность устройства. Устройство, обладающее значительной собственной индуктивностью, называется катушкой индуктивности и обозначено символом на рисунке 3.

Рис. 3.

Знак минус является выражением закона Ленца, указывающим, что ЭДС противодействует изменению тока. Единицами самоиндукции являются генри (Гн), как и для взаимной индуктивности. Чем больше собственная индуктивность [латекс]{L}[/латекс] устройства, тем больше его сопротивление любому изменению тока через него. Например, большая катушка с большим количеством витков и железным сердечником имеет большой [латекс]{L}[/латекс] и не позволяет току быстро изменяться. Чтобы избежать этого эффекта, необходимо добиться малого [латекса]{L}[/латекса], например, за счет встречной намотки катушек, как показано на рис. 2.9.0005

Катушка индуктивности 1 Гн представляет собой большую катушку индуктивности. Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим устройство с [латексом]{L = 1,0 \;\text{H}}[/латекс], через которое протекает ток 10 А. Что произойдет, если мы попытаемся отключить ток быстро, возможно, всего за 1,0 мс? ЭДС, заданная как [латекс] {\ текст {ЭДС} = -L (\ Delta I / \ Delta t)} [/ латекс], будет препятствовать изменению. Таким образом, ЭДС будет индуцироваться по формуле )/(1,0 \;\text{ms})]=10 000 \;\text{V}}[/latex]. Положительный знак означает, что это большое напряжение направлено в том же направлении, что и ток, противодействуя его уменьшению. Такие большие ЭДС могут вызывать искрение, повреждая коммутационное оборудование, поэтому может потребоваться более медленное изменение тока.

Для такого большого наведенного напряжения есть применение. Вспышки камеры используют батарею, две катушки индуктивности, которые функционируют как трансформатор, и систему переключения или осциллятор для создания больших напряжений. (Помните, что нам нужно изменяющееся магнитное поле, вызванное изменяющимся током, чтобы индуцировать напряжение в другой катушке.) Система генератора будет делать это много раз, когда напряжение батареи повышается до более чем одной тысячи вольт. (Вы можете услышать пронзительный визг трансформатора во время зарядки конденсатора.) Конденсатор сохраняет высокое напряжение для последующего использования при питании вспышки. (См. рис. 4.)

Рисунок 4. Благодаря быстрому переключению катушки индуктивности батареи напряжением 1,5 В можно использовать для наведения ЭДС в несколько тысяч вольт. Это напряжение можно использовать для хранения заряда в конденсаторе для последующего использования, например, во вспышке фотоаппарата.

Можно рассчитать [латекс]{L}[/латекс] для индуктора, зная его геометрию (размер и форму) и зная создаваемое им магнитное поле. В большинстве случаев это сложно из-за сложности создаваемого поля. Итак, в этом тексте индуктивность [латекс]{L}[/латекс] обычно является заданной величиной. Единственным исключением является соленоид, потому что он имеет очень однородное поле внутри, почти нулевое поле снаружи и простую форму. Поучительно вывести уравнение для его индуктивности. Начнем с того, что заметим, что ЭДС индукции определяется законом индукции Фарадея как [латекс] {\ текст {ЭДС} = -N (\ Delta \ phi/ \ Delta t)} [/ латекс] -индуктивность, как [латекс] {\ текст {ЭДС} = -L (\ Delta I / \ Delta t)} [/ латекс]. Приравнивая эти выходы

[латекс] {\ текст {ЭДС} = -N} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {\ Delta \ phi} {\ Delta t}} [/латекс] [латекс] {= -L} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {\ Delta I} {\ Delta t}} [/латекс].

Решение для [латекс]{L}[/латекс] дает

[латекс] {L = N} [/латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {\ Delta \ phi} {\ Delta I}} [/ латекс].

Это уравнение для собственной индуктивности [латекс]{L}[/латекс] устройства всегда справедливо. Это означает, что самоиндукция [латекс]{L}[/латекс] зависит от того, насколько эффективен ток в создании потока; чем эффективнее, тем больше [латекс] {\ дельта \ фи \ дельта I} [/ латекс].

Воспользуемся этим последним уравнением, чтобы найти выражение для индуктивности соленоида. Поскольку площадь [латекс] {А} [/латекс] соленоида фиксирована, изменение потока равно [латекс] {\ Дельта \ фи = \ Дельта (ВА) = А \ Дельта В} [/латекс]. Чтобы найти [латекс]{\Delta B}[/латекс], заметим, что магнитное поле соленоида определяется выражением [латекс]{В = \mu _0 nI = \mu 0 \frac{NI}{\ell} }[/латекс]. (Здесь [латекс]{n = N/ \ell}[/латекс], где [латекс]{N}[/латекс] – количество витков, а [латекс]{\ell}[/латекс] – длина соленоида. .) Изменяется только ток, так что [латекс]{\Delta \phi = A \Delta B = \mu_0 NA \frac{\Delta I}{\ell}}[/latex]. Замена [латекс]{\Delta \phi}[/latex] на [латекс]{L = N \frac{\Delta \phi}{\Delta I}}[/latex] дает 92A}{\ell}}[/латекс] [латекс]{(\текст{соленоид})}.[/латекс]

Это собственная индуктивность соленоида с площадью поперечного сечения [латекс]{А}[/латекс] и длиной [латекс]{\ell}[/латекс]. Обратите внимание, что индуктивность зависит только от физических характеристик соленоида, соответствующих его определению.

Пример 1. Расчет собственной индуктивности соленоида среднего размера

Рассчитайте собственную индуктивность соленоида длиной 10,0 см и диаметром 4,00 см с 200 витками. 92) {0,100 \;\text{m}} \\[1em] \;= & {0,632 \;\text{mH}} \end{array}[/latex].

Обсуждение

Этот соленоид средних размеров. Его индуктивность около миллигенри также считается умеренной.

Одно из распространенных применений индуктивности используется в светофорах, которые могут определять, когда транспортные средства ожидают на перекрестке. Электрическая цепь с индуктором размещена на дороге под местом остановки ожидающего автомобиля. Кузов автомобиля увеличивает индуктивность, и схема меняется, посылая сигнал светофору изменить цвет. Точно так же металлоискатели, используемые для обеспечения безопасности в аэропортах, используют ту же технику. Катушка или индуктор в корпусе металлоискателя действует как передатчик и приемник. Импульсный сигнал в катушке передатчика индуцирует сигнал в приемнике. На самоиндукцию цепи влияет любой металлический предмет на пути. Такие детекторы могут быть настроены на чувствительность, а также могут указывать примерное местонахождение обнаруженного на человеке металла. (Но они не смогут обнаружить пластиковую взрывчатку, подобную той, что была обнаружена на «подрывнике в нижнем белье».) См. рис. 5.

Рисунок 5 Знакомые ворота безопасности в аэропорту могут не только обнаруживать металлы, но и указывать их приблизительную высоту над полом. (кредит: Alexbuirds, Wikimedia Commons)

Из закона Ленца мы знаем, что индуктивности противодействуют изменениям тока. Есть альтернативный взгляд на эту оппозицию, основанный на энергии. Энергия хранится в магнитном поле. Требуется время, чтобы накопить энергию, и также нужно время, чтобы истощить энергию; следовательно, существует оппозиция быстрым изменениям. В индукторе магнитное поле прямо пропорционально току и индуктивности устройства. Можно показать, что 92 = 0,284 \;\text{J}}. \end{array}[/latex]

Обсуждение

Этого количества энергии определенно достаточно, чтобы вызвать искру, если ток внезапно отключится. Он не может быть построен мгновенно, если только потребляемая мощность не бесконечна.

• Индуктивность — это свойство устройства, которое показывает, насколько эффективно оно индуцирует ЭДС в другом устройстве.
• Взаимная индуктивность — это действие двух устройств, индуцирующих ЭДС друг в друге.
• Изменение тока [латекс]{\Delta I_1 / \Delta t}[/латекс] в одном индуцирует ЭДС [латекс]{\текст{ЭДС}_2}[/латекс] во втором:

  [латекс] {\ текст {ЭДС} _2 = — М} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {\ Delta I_1} {\ Delta t}} [/ латекс],

  , где [латекс]{М}[/латекс] определяется как взаимная индуктивность между двумя устройствами, а знак минус соответствует закону Ленца.

• Симметрично изменение тока [latex]{\Delta I_2/\Delta t}[/latex] через второе устройство индуцирует ЭДС [latex]{\text{emf}_1}[/latex] в первом:

  [латекс] {\ текст {ЭДС} _1 = — М} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {\ Delta I_2} {\ Delta t}} [/ латекс],

  , где [латекс]{М}[/латекс] — та же взаимная индуктивность, что и в обратном процессе.

• Текущие изменения в устройстве индуцируют ЭДС в самом устройстве.
• Самоиндукция — это эффект устройства, индуцирующего ЭДС само по себе.
• Устройство называется катушкой индуктивности, а ЭДС, индуцируемая в нем изменением тока через него, равна

  [латекс] {ЭДС = -L} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {\ Delta I} {\ Delta t}} [/ латекс],

  , где [латекс]{L}[/латекс] — собственная индуктивность индуктора, а [латекс] {\Delta I / \Delta t}[/латекс] — скорость изменения тока через него. Знак минус указывает на то, что ЭДС противодействует изменению тока, как того требует закон Ленца. 92}[/латекс].

Задачи и упражнения

1: Две катушки расположены близко друг к другу в физической лаборатории, чтобы продемонстрировать закон индукции Фарадея. Ток 5,00 А в одном отключается за 1,00 мс, индуцируя ЭДС 9,00 В в другом. Чему равна их взаимная индуктивность?

2: Если две катушки, расположенные рядом друг с другом, имеют взаимную индуктивность 5,00 мГн, какое напряжение наводится в одной, когда ток 2,00 А в другой отключается через 30,0 мс?

3: Ток 4,00 А через катушку индуктивности 7,50 мГн отключается за 8,33 мс. Какая ЭДС индуцирует противодействие этому?

4: Устройство включено, и через него через 0,100 мс проходит ток 3,00 А. Чему равна собственная индуктивность прибора, если ей противодействует ЭДС наведенного напряжения 150 В?

5: Начиная с [латекс]{\текст{ЭДС}_2 = -M \frac{\Delta I_1}{\Delta t}}[/латекс], покажите, что единицами измерения индуктивности являются [латекс]{ (\text{V} \cdot \;\text{s})/ \text{A} = \Omega \cdot \;\text{s}}[/latex].

6: Вспышки камеры заряжают конденсатор до высокого напряжения, быстро включая и выключая ток через катушку индуктивности. За какое время необходимо включить или выключить ток 0,100 А через катушку индуктивности 2,00 мГн, чтобы индуцировать ЭДС 500 В?

7: Большой исследовательский соленоид имеет собственную индуктивность 25,0 Гн. а) Какая ЭДС наведения препятствует его отключению, если ток 100 А через него отключается за 80,0 мс? б) Сколько энергии запасается в катушке индуктивности при полном токе? в) С какой скоростью в ваттах должна рассеиваться энергия, чтобы ток выключился за 80,0 мс? (d) Принимая во внимание ответ на последнюю часть, удивительно ли, что так быстро закрыть его сложно?

8: (a) Рассчитайте собственную индуктивность соленоида длиной 50,0 см и диаметром 10,0 см, имеющего 1000 витков. б) Сколько энергии запасается в этом индукторе при протекании через него тока силой 20,0 А? в) Как быстро его можно выключить, если ЭДС индукции не может превышать 3,00 В?

9: Прецизионный лабораторный резистор изготовлен из витка проволоки диаметром 1,50 см и длиной 4,00 см и имеет 500 витков. а) Чему равна его собственная индуктивность? б) Какая средняя ЭДС индуцируется, если ток 12,0 А через него включается за 5,00 мс (одна четвертая периода для переменного тока частотой 50 Гц)? в) Какова его индуктивность, если его укоротить наполовину и намотать встречно (два слоя по 250 витков в противоположных направлениях)?

10: Нагревательные спирали в фене имеют диаметр 0,800 см, общую длину 1,00 м и 400 витков. а) Какова их полная собственная индуктивность, если предположить, что они действуют как одиночный соленоид? б) Сколько энергии запасается в них при токе 6,00 А? (c) Какая средняя ЭДС препятствует их отключению, если это делается за 5,00 мс (одна четвертая часть цикла для переменного тока с частотой 50 Гц)?

11: Когда ток 20,0 А через индуктор отключается за 1,50 мс, индуцируется ЭДС 800 В, противодействующая изменению. Каково значение собственной индуктивности?

12: Как быстро может быть отключен ток 150 А через дроссель 0,250 Гн, если ЭДС индукции не может превышать 75,0 В?

13: Integrated Concepts

Очень большой сверхпроводящий соленоид, например, используемый в МРТ, сохраняет 1,00 МДж энергии в своем магнитном поле при токе 100 А. а) Найдите его индуктивность. (б) Если катушки «идут нормально», они приобретают сопротивление и начинают рассеивать тепловую энергию. Какое повышение температуры произойдет, если вся запасенная энергия пойдет на нагрев магнита массой 1000 кг, если его средняя удельная теплоемкость равна 9{\circ} \text{C}}[/латекс]?

14: необоснованные результаты

Катушка индуктивности 25,0 Гн отключает ток 100 А за 1,00 мс. а) Какое напряжение индуцируется, чтобы противостоять этому? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка являются ответственными?

индуктивность

свойство устройства, описывающее, насколько эффективно оно создает ЭДС в другом устройстве

взаимная индуктивность

насколько эффективно пара устройств индуцирует ЭДС друг в друге 92}[/латекс]

 

Что такое индуктор, простым языком | ОРЕЛ

Можете ли вы назвать тройку пассивных компонентов для электронных устройств? Мы говорим о резисторах (R), конденсаторах (C) и катушках индуктивности (L). Это трио формирует основу для всех наших электронных устройств, открывая путь к созданию удивительных вещей с помощью таких простых концепций. Итак, в то время как резисторы сопротивляются потоку электричества, а конденсаторы изо всех сил стараются удерживать заряд, что же делают катушки индуктивности? Этот компонент немного более загадочен, чем другие, использующие магию магнетизма. Хотите узнать, какие тайны спрятаны внутри? Давай выясним!

Как яблоки на яблоки, вроде

Прежде чем мы углубимся в детали индуктора, давайте сначала начнем с того, что нам знакомо. Как и конденсатор, катушка индуктивности также выполняет функцию накопления электрической энергии. За исключением того, что вместо накопления энергии в электрическом поле, как это делает конденсатор, катушка индуктивности накапливает энергию в магнитном поле.

Вся энергия катушки индуктивности накапливается в магнитном поле. (Источник изображения)

Когда вы смотрите на тройку пассивных компонентов, конденсаторы и катушки индуктивности кажутся братьями-близнецами. Они оба выполняют схожие действия, сохраняя энергию, просто у них есть своя уникальная личность и способ выполнения этой работы. Там, где конденсатору нравится поддерживать постоянное напряжение, катушка индуктивности предпочитает поддерживать постоянный ток. Они оба достигают одной и той же конечной цели — хранения и препятствия потоку энергии, просто по-своему.

В отличие от сложной физической структуры конденсатора, катушки индуктивности немного проще и состоят из простой катушки проволоки вокруг магнита или даже воздуха. Но почему форма катушки? Если есть что-то, что нужно знать об электромагнетизме, так это то, что подача электрического тока по куску меди создает магнитное поле.

Индукторы

используют это естественное свойство, усиливая размер магнитного поля с помощью спирального провода. Когда ток проходит через медную проволоку индуктора, вы получаете магнитное поле, которое намного больше и намного сильнее, чем то, что вы получили бы на прямом медном пути.

Катушки индуктивности бывают всех форм и размеров, каждая со своим сердечником и медью. (Источник изображения)

Это настоящая красота индуктора. Создавая магнитное поле, вы можете преобразовывать электрическую энергию в магнитную и хранить ее там до тех пор, пока она не понадобится!

Еще одна аналогия с водой для понимания

Теперь, когда вы знаете, что такое катушка индуктивности, как именно она работает в цепи? Индукторы работают на основе свойства, называемого индуктивностью, которое представляет собой просто способность хранить некоторое количество энергии в магнитном поле.

Давайте подумаем о простом примере, таком как водяное колесо, чтобы понять, что здесь происходит. Допустим, у вас есть запруженная река с водяным колесом в русле реки, готовая вырабатывать электричество. Теперь предположим, что вы открываете этот барьер и направляете воду к водяному колесу. Когда он попадает в колесо, сначала вода замедляется, поскольку водяное колесо работает, чтобы соответствовать скорости воды. Это прямо здесь процесс «зарядки» индуктора, когда через него проходит ток.

Водяное колесо готово к «зарядке», как и наш индуктор! (Источник изображения)

А потом представьте, что вы решили снова запрудить реку. Это водяное колесо будет плавно и равномерно замедляться, пока снова не остановится. И точно так же, как в катушке индуктивности, процесс разрушения магнитного поля при отсутствии тока происходит постепенно, а не сразу.

Звучит достаточно просто, правда? Но какая польза от хранения и высвобождения электрического заряда? Вот несколько примеров:

Сглаживающий ток

Когда вам нужен очень плавный ток для чего-то вроде источника питания постоянного тока, магнитное поле в катушке индуктивности помогает стабилизировать ток, когда он проходит по цепи. И если у вас есть уменьшающийся ток в цепи, который должен оставаться стабильным, вы можете использовать резервы в магнитном поле катушки индуктивности, чтобы накачать ток обратно до его исходного уровня.

Работа в качестве сенсора

Вы также найдете индукторы, используемые в светофорах. Поместив индуктор под дорогу с датчиком, а затем проехав по нему большой металлический предмет, например, свой автомобиль, вы добавили сердечник к индуктору, создав большее магнитное поле! Затем датчик в стоп-сигнале может использовать эти данные, чтобы знать, что автомобиль ждет, и поэтому свет меняется.

Передающий ток

Когда вы ознакомитесь с большим семейством катушек индуктивности, вы также обнаружите, что они используются в системах передачи энергии. Здесь они отвечают за стабилизацию огромного количества тока и за то, чтобы ток оставался стабильным во время транзита.

Существует множество других применений катушек индуктивности в электронных устройствах, некоторые из которых зависят от определенного номинала индуктивности, например:

• Катушки индуктивности наногенри . Эти катушки индуктивности отфильтровывают очень высокие частоты, и вы обнаружите, что они используются в радиосхемах.
• Катушки индуктивности микрогенри . Эти катушки индуктивности отфильтровывают частоты от 50 кГц до нескольких МГц, и вы обнаружите, что они сглаживают напряжения в источниках питания.
• Катушки индуктивности миллигенри . Эти индукторы предназначены для разделения низкочастотных и высокочастотных звуков в цепях аудиокроссовера.

Катушки индуктивности для измерения индуктивности

Катушки индуктивности измеряются по их индуктивности, и они неохотно реагируют на то, как течет ток. Пока катушка индуктивности не получит свой полный магнитный заряд, они никогда не пропустят ток! Но какой заряд им нужен? Емкость индуктивности индуктора может быть определена несколькими факторами, в том числе:

Проницаемость ядра

Если у вас есть металлический сердечник в катушке индуктивности с низкой проницаемостью, такой как воздух, то вы получите низкую индуктивность. А если у вас высокая проницаемость как у железного сердечника, то и индуктивность у вас будет высокой.

Чем выше проницаемость, тем выше индуктивность. (Источник изображения)

Площадь поверхности катушки

Наконец, если вы разделите магнитную катушку посередине и измерите ее общую площадь поверхности, то катушка с большей площадью поверхности будет иметь большую индуктивность и большее магнитное поле.

Чем больше площадь поверхности, тем выше индуктивность. (Источник изображения)

Длина катушки

У вас может быть максимально возможное количество витков в катушке, но если вы будете растягивать эту катушку все дальше и дальше, вы обнаружите, что индуктивность уменьшается. Чем больше длина вашей катушки, тем меньше будет ваше магнитное поле.

Чем дальше вы его растянете, тем меньше будет индуктивность! (Источник изображения)

Повороты в катушке

По мере увеличения количества витков и витков в медном проводе увеличивается и индуктивность катушки индуктивности. Эта плотность медного провода в катушке индуктора также даст вам гораздо большее магнитное поле.

В вашей катушке есть еще витки? Вы получите более высокую индуктивность. (Источник изображения)

Все эти коэффициенты индуктивности объединяются, чтобы сформировать измерение для катушек индуктивности, называемое Генри. 1 Генри — это большая индуктивность, поэтому обычно используются меньшие единицы, например:

Префикс	Символ	Множитель	Сила десяти
милли	м	1/1000	10-3
микро	мкм	1/1 000 000	10-6
нано	н	1/1 000 000 000	10-9

Поиск катушек индуктивности на схеме

Как выглядит на схеме один из этих символов индуктора? Они удивительно похожи по своей физической форме и организованы на основе внутреннего ядра, которое у них есть. Обычно вы видите символы индуктора для воздушных сердечников, железных сердечников и ферритовых сердечников. Проверьте их ниже:

Некоторые из многих символов индуктора, которые вы встретите на схеме.

Теперь, определить все катушки индуктивности на принципиальной схеме — это одно, но что произойдет, если вы захотите узнать общую величину индуктивности для всех ваших катушек индуктивности? Это просто, и работает аналогично резисторам. Вот как:

Катушки индуктивности серии

Когда у вас есть несколько катушек индуктивности, соединенных последовательно, общая индуктивность равна сумме всех индуктивностей по отдельности:

Параллельные индукторы

И если у вас есть несколько катушек индуктивности, соединенных параллельно, то вы можете найти общую индуктивность по этому уравнению:

Заметили сходство? Найти общую индуктивность для ваших катушек индуктивности так же, как найти общее сопротивление для резисторов!

Трио создателей индукторов

Да, было время, когда магия магнитных полей и промышленности была полной загадкой для мира науки. Индуктивность впервые была обнаружена в 1830 году Майклом Фарадеем. Фарадей наткнулся на свое открытие, обмотав бумажный цилиндр проволокой и соединив концы проволоки с устройством, которое могло измерять электрический ток, называемым гальванометром.

Когда магнит входил и выходил из цилиндра, прибор регистрировал небольшой ток, так родилась теория индуктивности! После этого открытия преподобный Николас Каллан изобрел простую, но глубокую катушку индуктивности, и так вошла история.

Но, конечно, нельзя забывать и о нашем дорогом Джозефе Генри, который первым открыл электромагнитное свойство самоиндукции. Он смог измерить, как катушка провода может вызвать изменение напряжения в цепи под действием магнитной силы. Если бы только он опубликовал свои открытия раньше Фарадея, и он мог бы быть известен сегодня как отец самой индуктивности. Однако Генри продолжал строить большие и лучшие вещи, такие как электрический дверной звонок и электрические реле. И измерение Генри для индуктивности? Он назван в его честь.