новини

Як працюють індуктори

Автор: Маршалл Брейн

індуктор

Одним із основних способів використання котушок індуктивності є їх об’єднання з конденсаторами для створення генераторів. HUNTSTOCK / GETTY IMAGES

Котушка індуктивності настільки ж проста, як і електронний компонент — це просто котушка дроту. Однак виявляється, що котушка дроту може робити деякі дуже цікаві речі завдяки магнітним властивостям котушки.

У цій статті ми дізнаємося все про котушки індуктивності та для чого вони використовуються.

Зміст

Основи індуктора

Генріс

Застосування індуктора: датчики світлофора

Основи індуктора

На електричній схемі котушка індуктивності зображена так:

Щоб зрозуміти, як котушка індуктивності може працювати в ланцюзі, цей малюнок допоможе:

Ви бачите тут батарею, лампочку, моток дроту навколо шматка заліза (жовтий) і вимикач. Котушка дроту є індуктором. Якщо ви прочитали «Як працюють електромагніти», то можете зрозуміти, що індуктор — це електромагніт.

Якби ви вилучили індуктор із цієї схеми, ви б отримали звичайний ліхтарик. Ви замикаєте вимикач, і лампочка загоряється. З індуктором у ланцюзі, як показано, поведінка зовсім інша.

Лампочка — це резистор (опір створює тепло, щоб нитка в лампочці світилася — подробиці див. у розділі «Як працюють лампочки»). Дріт у котушці має набагато нижчий опір (це просто дріт), тож ви очікуєте, коли вмикаєте вимикач, щоб лампочка світилася дуже тьмяно. Більша частина струму повинна проходити по шляху низького опору через петлю. Натомість відбувається те, що коли ви закриваєте вимикач, лампочка горить яскраво, а потім стає тьмянішою. Коли ви відкриваєте вимикач, лампочка горить дуже яскраво, а потім швидко гасне.

Причиною такої дивної поведінки є індуктор. Коли струм починає текти в котушці, котушка хоче створити магнітне поле. Поки поле наростає, котушка гальмує потік струму. Після створення поля струм може нормально протікати по дроту. Коли перемикач розмикається, магнітне поле навколо котушки підтримує струм, що протікає в котушці, доки поле не зникне. Цей струм утримує лампочку запаленою протягом певного періоду часу, навіть якщо вимикач розімкнено. Іншими словами, індуктор може накопичувати енергію у своєму магнітному полі, і індуктор прагне протистояти будь-якій зміні величини струму, що протікає через нього.

Подумайте про воду…

Один із способів візуалізації дії індуктора — це уявити вузький канал, через який тече вода, і важке водяне колесо, лопаті якого занурюються в канал. Уявіть, що спочатку вода в каналі не тече.

Тепер ви спробуйте запустити воду. Лопастне колесо намагатиметься запобігти течії води, доки воно не набере швидкості з водою. Якщо потім ви спробуєте зупинити потік води в каналі, обертове водяне колесо намагатиметься підтримувати рух води, доки швидкість його обертання не зменшиться до швидкості води. Індуктор робить те саме з потоком електронів у дроті — індуктор протидіє зміні потоку електронів.

ЧИТАТИ БІЛЬШЕ

Генріс

Ємність індуктора контролюється чотирма факторами:

Кількість котушок – більше котушок означає більшу індуктивність.

Матеріал, навколо якого обертаються котушки (сердечник)

Площа поперечного перерізу котушки – більша площа означає більшу індуктивність.

Довжина котушки – коротка котушка означає вужчі (або перекриваючі) котушки, що означає більшу індуктивність.

Поміщення заліза в сердечник індуктора дає йому набагато більшу індуктивність, ніж повітря чи будь-який немагнітний сердечник.

Стандартною одиницею індуктивності є генрі. Рівняння для обчислення кількості Генрі в індукторі таке:

H = (4 * Пі * # Витків * # Витків * Площа котушки * mu) / (Довжина котушки * 10 000 000)

Площа і довжина котушки в метрах. Термін mu - це проникність ядра. Повітря має проникність 1, тоді як сталь може мати проникність 2000.

Застосування індуктора: датчики світлофора

Скажімо, ви берете моток дроту діаметром приблизно 6 футів (2 метри), який містить п’ять або шість петель дроту. Ви вирізаєте кілька канавок на дорозі та розміщуєте в них котушку. Ви прикріплюєте вимірювач індуктивності до котушки і бачите, яка індуктивність котушки.

Тепер ви припаркуєте автомобіль над котушкою і знову перевірите індуктивність. Індуктивність буде набагато більшою через великий сталевий предмет, розташований у магнітному полі петлі. Автомобіль, припаркований над котушкою, діє як сердечник індуктора, і його присутність змінює індуктивність котушки. Більшість датчиків світлофора використовують петлю таким чином. Датчик постійно перевіряє індуктивність петлі на дорозі, і коли індуктивність зростає, він знає, що вас чекає автомобіль!

Зазвичай ви використовуєте набагато меншу котушку. Одним із основних способів використання котушок індуктивності є їх об’єднання з конденсаторами для створення генераторів. Докладніше див. у розділі «Як працюють осцилятори».