59,4K подписчиков

Катушка индуктивности: доступно о сложном

3,4K прочитали

В радиоэлектронике частенько встречается такая штука, как катушка индуктивности. Ещё её называют индуктивным элементом. Эта деталь довольно важна и понимание принципа её функционирования важно для каждого грамотного человека, поэтому, давайте вместе разбираться для чего она нужна и как работает.

В радиоэлектронике частенько встречается такая штука, как катушка индуктивности. Ещё её называют индуктивным элементом.

Что такое индуктивность "на пальцах"

Прежде, чем вникать в принцип работы катушки индуктивности, давайте вспомним, что вообще такое индуктивность в курсе физики и для чего она нужна или из-за чего появляется.

Несмотря на то, что словом "индуктивность" часто упрощенно называют соответствующую радиодеталь, у термина есть и прототип в виде физического понятия.

Вы наверняка помните, что если пропускать через провод электрический ток, то вокруг провода появляется магнитное поле.

Вокруг проводника с током появляется магнитное поле
Вокруг проводника с током появляется магнитное поле

Если же согнуть этот проводник в бараний рог, то и линии магнитной индукции согнутся вместе с этим проводником. Получится довольно занятная картинка.

Магнитное поле вокруг согнутого проводника с током
Магнитное поле вокруг согнутого проводника с током

Силовые линии магнитного поля от каждого витка проводника будто круги на воде объединяются и формируют внутри такой нехитрой конструкции почти прямые линии магнитной индукции. Полученная котовасия внутри пружины носит название "магнитный поток" и обозначается буквой Ф.

Магнитный поток
Магнитный поток

Этот термин уже использовался в наших материалах и фактически он означает сколько линий магнитной индукции пронизывает ограниченную площадь контура. Больше таких линий и выше напряженность поля.

Логично теперь вспомнить, что у каждого тока есть такая характеристика, как сила тока.

Если соотнести магнитный поток и силу тока в проводнике, то мы получим некоторый коэффициент, называемый индуктивностью, который обозначается буквой L. Ну а формула простая L = Ф/I. Измеряется эта штука в Генри.

С физической точки зрения индуктивность - это способность извлекать энергию из источника тока и сохранять её в виде магнитного поля. Или превращать один вид энергии в другую. Или даже лучше сказать запасать энергию.

Ну и...Напрашивается сама катушка индуктивности

Собственно, логично предположить,что если скрутить такую пружинку особым образом, то можно получить разные индуктивности. Сделали пружинку и получили деталь с некоторой индуктивностью. Ну а если внутри такой детали разместить ещё и сердечник из определенного материала, то индуктивность тоже будет меняться.

Простенькая катушка
Простенькая катушка

Дальше, играясь с количеством витков, их размером, типом материала для их изготовления, их расположением и материалом сердечника стало возможно получать разные индуктивности в зависимости от цели и задачи. Соответственно, и типов катушек индуктивности существует огромное множество. Дроссель - это тоже один из типов катушек индуктивности.

Кроме того, если сделать стержень внутри катушки подвижным, то получится, что можно менять индуктивность всей катушки! А ещё можно менять расположение этого стержня или сердечника и это тоже скажется на индуктивности.

Страшная самоиндукция

Есть у катушек индуктивности и ещё одно важное свойство, про которое просто необходимо знать! Это самоиндукция.

Благодаря самоиндукции, сила тока в катушке индуктивности не может моментально увеличиваться или моментально падать. Она постепенно нарастает и постепенно уменьшается. Эффект по логике напоминает инертность в механике.

Происходит это из-за того, что сформированный в катушке ток будет направлен против тока от источника питания и тем самым окажет ему сопротивление.

Причиной порождения электрического тока в катушке является переменное магнитное поле. Мы ведь помним, что там, где магнитное поле, там и электрический ток. И наоборот.Вечная связка.

Схема появления
Схема появления

Вот и получается, что изменение магнитного поля катушки является причиной появления в ней нового электрического тока (или правильнее, но не понятнее говорить ЭДС самоиндукции), который препятствует прохождению основного тока. И пока он "раскочегарится" на максимальные значения выйти не получится. Как не получится и мгновенно всё отключить. А определяется всё это индуктивностью катушки или её способностью превращать электрический ток в магнитное поле.

Ситуация очень запутанная и довольно сложная. Да и наука не до конца может объяснить каждый процесс. Поэтому, мы пользуемся стандартным определением и просто принимаем как факт, что есть такая закономерность.

Ну и теперь логично предположить, что все эти фишки катушки индуктивности можно было бы удобно применить на практике. А как?

Для чего нужны катушки индуктивности?

Специфическая особенность этой детали позволяет делать весьма интересные схемы и получать самые разные результаты. Давайте перечислим только некоторые из них:

  • Создание фильтров - исходя из того, что мы отметили способность катушек индуктивности иметь некоторую инертность, можно использовать её как сетевой фильтр для исключения резких перепадов.
  • Накопление энергии - в схемах часто катушки индуктивности используются как накопители энергии. Ведь мы отметили, что они способны превращать один тип энергии в другой.
  • В колебательном контуре катушка индуктивности одна из самых важных (и не многих :)) деталей. Изменяя индуктивность катушки можно изменять и резонансную частоту. Если вам когда-нибудь доводилось разбирать старые приемники, то вы наверняка видели там такие металлические детальки с крутящимся внутри стержнем.
  • Электромагнитное реле - знания про индуктивность позволили сделать силовые выключатели. Они замыкают цепь посредством использования магнитных потоком нескольких катушек. Ну а их мощность определяется всё той же индуктивностью.
  • Трансформатор - это одна большая история, но тем не менее...Любой трансформатор есть две катушки индуктивности. Первичная и вторичная. Если сильно упрощать, то по одной проходит переменный ток, а во второй наводится постоянный. Ну а индуктивность катушек определяет коэффициенты преобразований.

Школа Инженерных знаний Юрия Трифонова

------------

Обязательно оцените статью лайком и подпишитесь на проект! Это очень важно для развития проекта. Виноваты алгоритмы дзена!

-------------

Советую также прочитать на нашем канале:

-----

Смотрите нас на YouTube и присоединяйтесь к нашему Телеграм!