novice

Kako delujejo induktorji

Avtor: Marshall Brain

induktor

Ena velika uporaba induktorjev je njihova povezava s kondenzatorji za ustvarjanje oscilatorjev. HUNTSTOCK / GETTY IMAGES

Induktor je približno tako preprost, kot je lahko elektronska komponenta - je preprosto navitje žice. Izkazalo pa se je, da lahko tuljava žice naredi nekaj zelo zanimivih stvari zaradi magnetnih lastnosti tuljave.

V tem članku bomo izvedeli vse o induktorjih in za kaj se uporabljajo.

Vsebina

Osnove induktorja

Henries

Uporaba induktorja: Senzorji semaforjev

Osnove induktorja

V diagramu vezja je induktor prikazan takole:

Da bi razumeli, kako lahko induktor deluje v vezju, je ta slika v pomoč:

Tukaj vidite baterijo, žarnico, navitje žice okoli kosa železa (rumeno) in stikalo. Tuljava žice je induktor. Če ste prebrali Kako delujejo elektromagneti, boste morda prepoznali, da je induktor elektromagnet.

Če bi vzeli induktor iz tega vezja, bi imeli običajno svetilko. Zapreš stikalo in žarnica zasveti. Z induktorjem v vezju, kot je prikazano, je obnašanje popolnoma drugačno.

Žarnica je upor (upor ustvarja toploto, da žarilna nitka v žarnici sveti – za podrobnosti glejte Kako delujejo žarnice). Žica v tuljavi ima precej nižji upor (to je samo žica), zato bi pričakovali, ko vklopite stikalo, da bo žarnica zelo slabo svetila. Večina toka bi morala slediti poti nizkega upora skozi zanko. Namesto tega se zgodi, da ko zaprete stikalo, žarnica sveti močno in nato postane temnejša. Ko odprete stikalo, žarnica zelo močno zagori in nato hitro ugasne.

Razlog za to čudno obnašanje je induktor. Ko v tuljavi prvič začne teči tok, želi tuljava ustvariti magnetno polje. Med nastajanjem polja tuljava zavira pretok toka. Ko je polje zgrajeno, lahko tok normalno teče skozi žico. Ko se stikalo odpre, magnetno polje okoli tuljave ohranja tok v tuljavi, dokler se polje ne zruši. Ta tok ohranja žarnico prižgano nekaj časa, čeprav je stikalo odprto. Z drugimi besedami, induktor lahko shranjuje energijo v svojem magnetnem polju, induktor pa se upira kakršni koli spremembi količine toka, ki teče skozi njega.

Pomislite na vodo …

Eden od načinov za vizualizacijo delovanja induktorja je, da si predstavljamo ozek kanal, skozi katerega teče voda, in težko vodno kolo, ki ima vesla potopljena v kanal. Predstavljajte si, da voda v kanalu na začetku ne teče.

Zdaj poskusite zagnati vodo. Kolo z lopatico bo preprečilo pretok vode, dokler ne doseže hitrosti z vodo. Če nato poskušate ustaviti pretok vode v kanalu, bo vrteče se vodno kolo poskušalo ohraniti gibanje vode, dokler se njegova hitrost vrtenja ne upočasni nazaj na hitrost vode. Induktor počne isto stvar s pretokom elektronov v žici - induktor se upira spremembi toka elektronov.

PREBERITE VEČ

Henries

Kapaciteto induktorja nadzirajo štirje dejavniki:

Število tuljav – več tuljav pomeni večjo induktivnost.

Material, okoli katerega so ovite tuljave (jedro)

Prečni prerez tuljave – večja površina pomeni večjo induktivnost.

Dolžina tuljave – Kratka tuljava pomeni ožje (ali prekrivajoče se) tuljave, kar pomeni večjo induktivnost.

Dajanje železa v jedro induktorja daje veliko večjo induktivnost kot zrak ali katero koli nemagnetno jedro.

Standardna enota induktivnosti je henry. Enačba za izračun števila henrijev v induktorju je:

H = (4 * Pi * #obratov * #obratov * površina tuljave * mu) / (dolžina tuljave * 10.000.000)

Površina in dolžina tuljave sta v metrih. Izraz mu je prepustnost jedra. Zrak ima prepustnost 1, jeklo pa ima lahko prepustnost 2000.

Uporaba induktorja: Senzorji semaforjev

Recimo, da vzamete zvitek žice s premerom približno 6 čevljev (2 metra), ki vsebuje pet ali šest zank žice. Na cesti izrežete nekaj utorov in v utore položite tuljavo. Na tuljavo pritrdiš merilnik induktivnosti in vidiš, kakšna je induktivnost tuljave.

Zdaj parkirate avto nad tuljavo in ponovno preverite induktivnost. Induktivnost bo veliko večja zaradi velikega jeklenega predmeta, nameščenega v magnetnem polju zanke. Avto, parkiran nad tuljavo, deluje kot jedro induktorja in njegova prisotnost spremeni induktivnost tuljave. Večina senzorjev semaforjev uporablja zanko na ta način. Senzor nenehno testira induktivnost zanke na cesti in ko induktivnost naraste, ve, da čaka avto!

Običajno uporabite veliko manjšo tuljavo. Ena velika uporaba induktorjev je njihova povezava s kondenzatorji za ustvarjanje oscilatorjev. Za podrobnosti glejte Kako delujejo oscilatorji.