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