Что такое индуктивность и как она влияет на электрические цепи. Каковы основные характеристики и параметры индуктивности. Где применяются катушки индуктивности в электротехнике и электронике. Как рассчитать индуктивность катушки.
Что такое индуктивность и ее физический смысл
Индуктивность — это физическая величина, характеризующая способность проводника накапливать энергию магнитного поля при протекании через него электрического тока. Единицей измерения индуктивности в системе СИ является генри (Гн).
Физический смысл индуктивности заключается в следующем:
- При протекании тока через проводник вокруг него возникает магнитное поле
- При изменении тока изменяется и магнитное поле, что приводит к возникновению ЭДС самоиндукции
- ЭДС самоиндукции препятствует изменению тока в проводнике
- Индуктивность численно равна ЭДС самоиндукции при изменении силы тока на 1 А за 1 секунду
Таким образом, индуктивность характеризует инерционные свойства электрической цепи по отношению к изменению тока.
Основные характеристики и параметры индуктивности
Ключевыми характеристиками индуктивности являются:
- Номинальное значение индуктивности (в генри)
- Максимальный допустимый ток
- Активное сопротивление обмотки
- Собственная емкость обмотки
- Добротность
- Температурный коэффициент индуктивности
- Рабочая частота
Основной параметр — это номинальное значение индуктивности, измеряемое в генри. От него зависит способность катушки накапливать энергию магнитного поля. Чем выше индуктивность, тем сильнее катушка противодействует изменениям тока.
Виды и конструкции катушек индуктивности
Существуют следующие основные виды катушек индуктивности:
- Воздушные — без магнитопровода
- С магнитным сердечником (ферритовым, железным и др.)
- Тороидальные
- Многослойные
- Спиральные
- Печатные — в виде дорожек на печатной плате
По конструкции различают:
- Неподстроечные катушки с фиксированной индуктивностью
- Подстроечные катушки с регулируемой индуктивностью
- Вариометры — катушки с плавной регулировкой индуктивности
Выбор типа катушки зависит от требуемых параметров и условий применения.
Применение катушек индуктивности в электротехнике и электронике
Катушки индуктивности широко используются в различных электронных устройствах и системах:
- Фильтры высоких и низких частот
- Колебательные контуры
- Дроссели в источниках питания
- Трансформаторы
- Электромагниты и реле
- Антенны
- Датчики
- Системы беспроводной передачи энергии
Одно из важных применений — это использование катушек в качестве фильтров для подавления высокочастотных помех в цепях питания и сигнальных линиях.
Как рассчитать индуктивность катушки
Индуктивность катушки зависит от ее геометрических размеров, числа витков и магнитных свойств сердечника. Для расчета можно использовать следующую формулу:
L = μ0 * μr * N^2 * S / l
Где:
- L — индуктивность в генри
- μ0 — магнитная постоянная (4π * 10^-7 Гн/м)
- μr — относительная магнитная проницаемость сердечника
- N — число витков
- S — площадь поперечного сечения катушки
- l — длина катушки
Для более точных расчетов необходимо учитывать дополнительные факторы, такие как форма катушки, расположение витков и краевые эффекты.
Влияние индуктивности на электрические цепи
Индуктивность оказывает существенное влияние на работу электрических цепей:
- Создает фазовый сдвиг между током и напряжением в цепях переменного тока
- Ограничивает скорость нарастания тока при включении
- Препятствует резким изменениям тока в цепи
- Накапливает энергию в магнитном поле
- Вызывает перенапряжения при отключении индуктивной нагрузки
Учет индуктивности особенно важен при проектировании высокочастотных и импульсных устройств, а также силовых цепей с большими токами.
Индуктивность в цепях переменного тока
В цепях переменного тока индуктивность проявляет себя как индуктивное сопротивление:
XL = ω * L = 2π * f * L
Где:
- XL — индуктивное сопротивление (Ом)
- ω — угловая частота (рад/с)
- f — частота (Гц)
- L — индуктивность (Гн)
Индуктивное сопротивление растет с увеличением частоты. Это свойство используется для создания частотно-зависимых цепей и фильтров.
Подбор катушек индуктивности для конкретных применений
При выборе катушек индуктивности для конкретного применения необходимо учитывать следующие факторы:
- Требуемое значение индуктивности
- Рабочий ток и напряжение
- Частотный диапазон
- Допустимые потери
- Температурный диапазон
- Габаритные размеры
- Стоимость
Важно также учитывать возможные паразитные параметры катушки, такие как собственная емкость и активное сопротивление обмотки. Для ответственных применений рекомендуется проводить моделирование работы катушки в составе схемы.
Что такое индуктивность
Содержание
- Что такое индуктивность
- Закон Ленца
- ЭДС самоиндукции
- Что такое дроссель
- Подводим ИТОГИ:
Что такое индуктивность
Что такое индуктивность — это физическая величина, которая рассказывает нам о магнитных свойствах электрической цепи. Индуктивность измеряют в Гн (Генри).
Если вы вообще не понимаете о чём речь, то советую ознакомиться сначала с вот с этой статьей.
В электрических схемах например, нам встречаются какие-то непонятные катушки, дроссели и многие даже не знают их функциональную роль. В этой статье я постараюсь доступным языком рассказать, что такое индуктивность и как это явление применить на своей любимой работе.
Давайте посмотрим на рисунок
Давайте начнём движение проводника в магнитном поле таким образом, чтобы он пересек силовые линии постоянного магнита. Если это условие выполняется, то тогда в нашем проводнике появляется электродвижущая сила (ЭДС).
Или наоборот проводник остаётся на месте, а магнит передвигают таким образом, чтобы силовые линии магнита пересекали проводник. Сейчас был пример электромагнитной индукции. Значение индуцированной электродвижущей силы в проводнике прямо пропорциональна магнитной индукции поля, скорости перемещения и длине проводника
Направление возникшей электродвижущей силы в проводнике определяют через правило правой руки.
Правая рука находится в таком положении чтобы силовые линии магнита заходили в ладонь. Следовательно, большой палец показывает нам направление перемещения проводника, а остальные пальцы покажут нам направление возникшей электродвижущей силы.
Для усиления электродвижущей силы индукции применяют электрические катушки
А если подать напряжение на катушку, то по её виткам потечёт ток, который создаёт своё магнитное поле.
Закон Ленца
Закон Ленца говорит нам, что индуцированный ток направлен
так, чтобы препятствовать той причине, которая его вызвала.
Если подавать (а) и снимать (б) напряжение с катушки, то произойдёт следующее. Магнитное поле будет то появляться, то исчезать. В результате изменяющееся магнитное поле будет пересекать витки катушки и индуцировать в ней ЭДС.
Новое понятие ЭДС самоиндукции. Давайте рассмотрим её поподробнее.
ЭДС самоиндукции
Если подавать и снимать напряжение с электрической катушки, то магнитное поле будет появляться, исчезать, появляться, исчезать… В итоге получаем магнитное поле, которое постоянно меняется. Проходя через витки катушки магнитное поле будет индуцировать в ней электродвижущую силу, которая называется ЭДС самоиндукции.
Коэффициент самоиндукции – это величина ЭДС самоиндукции,
возникающей при изменении тока в единицу времени.
Коэффициент самоиндукции
измеряется в Генри (Гн).
Индуктивностью в 1 Генри обладает катушка. В которой при изменении тока на 1 Ампер в 1 секунду возникает ЭДС самоиндукции в 1 Вольт.
Давайте напряжение цепи катушки обозначим через U, результирующее напряжение Uр, а ЭДС самоиндукции Ес, тогда получим следующие формулы:
В момент замыкания цепи результирующее напряжение будет следующим:
А в момент размыкания цепи:
Величина ЭДС самоиндукции может многократно превышать напряжение источника тока. Поэтому при размыкании цепей с большой индуктивностью появляется дуга, и соответственно обгорают контакты.
Что такое дроссель
Дроссель — это вид катушки индуктивности, которая оказывает высокое сопротивление переменному току и малое постоянному.
Применяется дроссель в следующих случаях:
- Защита устройств от резких скачков напряжения;
- Для уменьшения скорости увеличения тока короткого замыкания ;
- Уменьшения импульсных помех;
И это только перечислена маленькая часть того где применяются
дроссели.
Пример:
Давайте представим, что у нас стоит дроссель перед электродвигателем. И в какой-то момент происходит скачок тока, что происходит: Мы знаем, что в момент пропускания тока через дроссель, формируется электромагнитное поле вокруг катушки. А для формирования поля нам нужна энергия, поэтому в самом начале протекания тока он тратится на формирование электромагнитного поля. По закону Ленца, мы знаем, что ток в катушке не может измениться мгновенно. А явление самоиндукции при изменении тока, направлено навстречу основному току. Таким образом дроссель просто скушает скачок тока в сети.
Подводим ИТОГИ:
- Возникший индуктированный ток всегда направлен так, чтобы препятствовать той причине, которая его вызвала;
- При изменении тока в цепи, у нас изменяется магнитный поток. А согласно закону электромагнитной индукции, в цепи возникает индуцированная ЭДС. Это и есть – самоиндукция;
- Величина ЭДС самоиндукции может многократно превышать напряжение источника;
- Дроссель- это вид катушки индуктивности, которая оказывает высокое сопротивление переменному току и малое постоянному.
Индуктивность что это
При течении тока по проводнику всегда вокруг движущихся зарядов возникает магнитное поле. Для случая, когда в цепи имеется место с несколькими витками, вокруг них возникающее магнитное поле пронизывает собственный проводник, действуя как дополнительная ЭДС помимо основного источника питания. Под действием этой ЭДС в проводнике возникает ток самоиндукции , который в случае сети переменного напряжения также носит знакопеременный характер. В соответствии с правилом Ленца, сила самоиндукции во всех случаях противодействует сите, вызвавшей её. Поскольку ЭДС самоиндукции согласно данному условию противодействует изменениям в цепи, то в сети переменного тока этот фактор учитывается и обозначается как индуктивное сопротивление ХL , измеряющееся аналогично активному сопротивлению в Омах. Величина индуктивного сопротивления определяется величиной ЭДС самоиндукции, которая в свою очередь зависит от индуктивности катушки и частоты изменения напряжения в катушке.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Индуктивность/катушка в цепи переменного тока — работа и влияние на цепь
- Катушка индуктивности
- Индуктивность и катушка индуктивности (дроссель)
- Что такое катушка индуктивности и для чего она нужна
- Что такое индуктивность и ее свойства
- Индуктивность
- От чего зависит индуктивность
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок №8.
Катушка индуктивности
Индуктивность/катушка в цепи переменного тока — работа и влияние на цепь
Явление самоиндукции. Электромагнитное поле 1. Опыты по самоиндукции. ЭДС самоиндукции. Энергия магнитного поля. Распространенные ошибки. Явление самоиндукции заключается в появлении ЭДС индукции в самом проводнике при изменении тока в нем, частный случай электромагнитной индукции. Примером явления самоиндукции является опыт с двумя лампочками, подключенными параллельно через ключ к источнику тока, одна из которых подключается через катушку рис.
При замыкании ключа лампочка 2, включенная через катушку, загорается позже лампочки 1. Это происходит потому, что после замыкания ключа ток достигает максимального значения не сразу, магнитное поле нарастающего тока породит в катушке индукционную ЭДС, которая в соответствии с правилом Ленца будет мешать нарастанию тока.
Общение Контакты. Электромагнитное поле. Используя закон электромагнитной индукции, можно получить такое следствие: ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока в проводнике. Коэффициент пропорциональности называют индуктивностью. Индуктивность — это величина, равная ЭДС самоиндукции при изменении силы тока в проводнике на 1 А за 1 с.
Единица индуктивности — генри Гн. Индуктивность характеризует магнитные свойства электрической цепи проводника , зависит от магнитной проницаемости среды сердечника, размеров и формы катушки и числа витков в ней.
При отключении катушки индуктивности от источника тока лампа, включенная параллельно катушке, дает кратковременную вспышку рис. Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции. Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки. Энергия магнитного поля находится по формуле. Энергия магнитного поля зависит от индуктивности проводника и силы тока в нем.
Эта энергия может и преходить в энергию электрического поля.
Вихревое электрическое поле порождается переменным магнитным полем, а переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле, т. Их взаимосвязь позволяет cделать вывод о существовании единого электромагнитного поля. Электромагнитное поле — это поле, посредством которого осуществляется взаимодействие электрически заряженных частиц.
Электромагнитное поле характеризуется напряженностью электрического поля и магнитной индукцией. Связь между этими величинами и распределением в пространстве электрических зарядов и токов была установлена в х гг. XIX в. Эта связь носит название основных уравнений электродинамики, которые описывают электромагнитные явления в различных средах и в вакууме.
Получены эти уравнения как обобщение установленных на опыте законов электрических и магнитных явлений. Оставить комментарий Сообщить об ошибке.
Катушка индуктивности
Один из важных элементов электротехники и электроники — индуктивность. В этой статье рассказывается о том, что это такое, и от чего зависит эта величина.
При изменении силы тока в проводнике наводится ЭДС самоиндукции. Соотношение между скоростью изменения тока и ЭДС — это коэффициент самоиндукции, или индуктивность проводника.
В статье мы рассмотрим понятие индуктивности, что такое катушка индуктивности, подробно разберем закон Неймана или по-другому.
Индуктивность и катушка индуктивности (дроссель)
Индуктивность — это физическая электрическая величина, которая характеризует магнитные свойства электрической цепи. Как известно электрический ток , протекающий через проводящий контур, создает вокруг него магнитное поле. Это происходит потому, что ток изначально несет в себе энергию. Проходя через проводник, он частично отдает ее, и она превращается в энергию магнитного поля. Индуктивность, по сути, является коэффициентом пропорциональности между протекающим током и возникающим при этом магнитным полем. Чем выше индуктивность проводника , тем больше будет магнитное поле при одном и том же значении электрического тока. Физически индуктивность в электрической цепи — это катушка, состоящая из пассивного диэлектрик или активного ферромагнитный материал, железо сердечника и намотанного на него электрического провода.
Это один из самых обсуждаемых электрических компонентов на форумах любителей электроники. Если протекающий ток изменяет свою величину во времени, то есть является не постоянным, а переменным, то в индуктивном контуре меняется магнитное поле, вследствие чего возникает ЭДС электродвижущая сила самоиндукции. Эта ЭДС также как и электрическое напряжение измеряется в вольтах В.
Что такое катушка индуктивности и для чего она нужна
Словосочетание «катушка ниток» знакомо всем, но про катушку индуктивности слышали, думаю, не все. Вот что вы себе представляете под словом «катушка»? Катушка индуктивности представляет из себя точь-в-точь то же самое, но вместо нитки, лески или чего-нибудь еще там намотана обыкновенная медная проволока в изоляции. Изоляция может быть из бесцветного лака, из проводной изоляции, и даже из матерчатой. Тут фишка такая, хоть и провода в катушке индуктивности очень плотно прилегают к друг другу, они все равно изолированы друг от друга.
Катушка индуктивности представляет из себя точь-в-точь то же самое, но вместо нитки, лески или чего-нибудь еще там намотана обыкновенная медная проволока в изоляции.
Изоляция может быть из бесцветного лака, из ПВХ-изоляции и даже из матерчатой.
Что такое индуктивность и ее свойства
Одним из основных и важных элементов, используемых в радиотехнике, является катушка индуктивности. Эта наиболее распространенная деталь радиоаппаратуры характеризуется рядом специфических и неповторимых физических свойств, без понимания которых невозможно полноценно осознавать процессы, происходящие в цепях. В году датским ученым Хансом Эрстедом была найдена зависимость магнитного поля от тока: при протекании электрического тока по проводу вокруг него образовывается магнитное поле. С целью охарактеризовать магнитное поле был введен некий критерий — это магнитная индукция. Поскольку магнитная индукция имеет свою ориентацию, то она является векторной величиной и описывает силу поля в конкретной точке пространства и объясняет влияние поля на контур катушку или элементарные заряженные частицы.
Индуктивность
Проводник с электрическим током имеет способность накапливать энергию в магнитном поле.
Подобное явление называется индуктивностью. У обычного проводника, имеющего прямую форму, эта величина имеет небольшое значение, но если проводнику придать вид спирали и одинаковую направленность тока с соседними проводниками, то их поля будут взаимодействовать. При этом усилится индуктивность. Но есть факт того, что воздух значительно их ослабляет. Оглавление: Свойства Как найти индуктивность Определение индуктивности Применение катушек в технике. Человеческий мозг предположил следующее: поле должно протекать вокруг проводников не по воздуху, а по железу, сопротивляемость которого магнитному полю намного меньше.
Основным свойством катушки индуктивности, как понятно из названия – индуктивность. Индуктивность – это свойство преобразовать энергию.
От чего зависит индуктивность
При самоиндукции, как и при всяком процессе индукции, индуцированная в катушке э. Магнитный же поток пропорционален силе тока в цепи. В, то индуктивность подобной катушки принимают за единицу для измерения индуктивности.
Эта единица получила название генри Гн в честь американского физика Джозефа Генри
Содержание: Определение и принцип действия Виды и типы катушек Для чего нужны и какие бывают Основные параметры Маркировка. Катушка индуктивности — это катушка смотанного в спираль или другую форму изолированного проводника. Основные особенности и свойства: высокая индуктивность при низкой ёмкости и активном сопротивлении. Она накапливает энергию в магнитном поле. На рисунке ниже вы видите её условное графическое обозначение на схеме УГО в разных видах и функциональных назначениях. Она может быть с сердечником и без него.
Индуктивностью называется идеализированный элемент электрической цепи, в котором происходит запасание энергии магнитного поля. Запасания энергии электрического поля или преобразования электрической энергии в другие виды энергии в ней не происходит.
Используются в научно-технических эффектах совместно с данным эффектом естественнонаучные эффекты. Соленоиды бывают различных типов: многовитковые многослойные катушки, спирали плоские и геликоидальные, набранные из дисков и цельноточеные из металлических прутков, одновитковые и др.
По своему значению они делятся на два больших класса: соленоиды для получения стационарных магнитных полей, то есть таких полей, которые могут по желанию экспериментатора долго держаться при определенных фиксированных значениях, и соленоиды для получения импульсных магнитных полей, существование которых возможно лишь в течение короткого времени в общем случае не более 1 секунды. Рассмотрим соленоиды стационарного магнитного поля. Они делятся на резистивные и сверхпроводящие. Резистивные соленоиды изготавливаются из материалов, имеющих электрическое сопротивление.
Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Мегапосты: Криминальный квест HR-истории Путешествия гика.
| электроника | Британика
Джозеф Генри
Просмотреть все СМИ
- Похожие темы:
- Генри взаимная индуктивность самоиндукция обратная ЭДС цепь переменного тока
См.
все связанное содержимое →
индуктивность , свойство проводника (часто в форме катушки), которое измеряется величиной электродвижущей силы или напряжения, индуцируемого в нем, по сравнению со скоростью изменения электрический ток, создающий напряжение. Постоянный ток создает стационарное магнитное поле; постоянно меняющийся ток, переменный ток или флуктуирующий постоянный ток создают переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует электродвижущую силу в проводнике, находящемся в поле. Величина индуцированной электродвижущей силы пропорциональна скорости изменения электрического тока. Коэффициент пропорциональности называется индуктивностью и определяется как значение электродвижущей силы, индуцируемой в проводнике, деленное на величину скорости изменения тока, вызывающего индукцию.
Если электродвижущая сила индуцируется в проводнике, отличном от того, в котором изменяется ток, явление называется взаимной индукцией, примером которого является трансформатор.
Однако изменяющееся магнитное поле, вызванное переменным током в проводнике, также индуцирует электродвижущую силу в самом проводнике, по которому течет изменяющийся ток. Такое явление называется самоиндукцией, а отношение индуцированной электродвижущей силы и скорости изменения тока определяется как самоиндукция.
Самоиндуцированная электродвижущая сила противодействует вызывающему ее изменению. Следовательно, когда ток начинает течь через катушку с проводом, он испытывает сопротивление своему течению в дополнение к сопротивлению металлического провода. С другой стороны, когда электрическая цепь с постоянным током и катушкой внезапно размыкается, разрушающееся и, следовательно, уменьшающееся магнитное поле вызывает индуцированную электродвижущую силу, которая стремится поддерживать ток и магнитное поле и может вызвать искру. между контактами выключателя. Таким образом, самоиндукцию катушки или просто ее индуктивность можно рассматривать как электромагнитную инерцию, свойство, которое противодействует изменениям как токов, так и магнитных полей.
Индуктивность зависит от размера и формы данного проводника, количества витков, если это катушка, и типа материала вблизи проводника. Катушка, намотанная на сердечник из мягкого железа, гораздо эффективнее подавляет возрастание тока, чем такая же катушка с воздушным сердечником. Железный сердечник увеличивает индуктивность; при той же скорости изменения тока в катушке присутствует большая противодействующая электродвижущая сила (противоэдс), которая подавляет ток.
Единицей магнитной индуктивности является генри, названный в честь 19Американский физик 19-го века Джозеф Генри впервые обнаружил явление самоиндукции. Один генри равен одному вольту, деленному на один ампер в секунду. Если ток, изменяющийся со скоростью один ампер в секунду, индуцирует электродвижущую силу в один вольт, цепь имеет индуктивность в один генри, что является относительно большой индуктивностью.
Эта статья была недавно пересмотрена и обновлена Адамом Августином.
Hitachi Часто задаваемые вопросы | Что такое индуктивность?
В: Что такое индуктивность?
A: Катушка индуктивности представляет собой электронный компонент, состоящий просто из катушки провода . Если по проводу течет постоянный электрический ток, то возникает магнитное поле. Если ток меняется, то меняется и магнитное поле. Единицей измерения индуктивности является генри (H), названный в честь Джозефа Генри, американского физика, который открыл ее независимо примерно в то же время, что и английский физик Майкл Фарадей.
Один генри — это величина индуктивности, необходимая для создания одного вольта электродвижущей силы при изменении тока со скоростью один ампер в секунду. Есть три закона, которые связаны с индуктивностью. Это:
- Закон Эрстеда: , который гласит, что постоянный электрический ток создает вокруг проводника магнитное поле.
- Закон Фарадея: , который гласит, что изменяющееся магнитное поле индуцирует ток в проводнике.
- Закон Ленца: , который гласит, что этот индуцированный ток имеет направление, противоположное изменению тока, создавшему магнитное поле. Это явление называется самоиндукцией.
Итак, что все это значит и в чем польза? Ну, поскольку индуктор изменяет свое магнитное поле в противовес всплеску или падению тока, он имеет тенденцию поддерживать ток на прежнем уровне, тем самым сопротивляясь изменению. Это имеет тенденцию поддерживать ток на постоянном уровне. Другими словами, индуктор создает своего рода инерцию в потоке тока, который сопротивляется быстрым колебаниям почти так же, как большое тело сопротивляется изменениям своей скорости.
Одним из важных применений катушек индуктивности является то, что они имеют тенденцию блокировать высокочастотные сигналы, пропуская низкочастотные колебания. Это противоположная функция конденсаторов, которые позволяют переменному току свободно течь, блокируя постоянный ток после зарядки конденсатора.
Вот почему конденсаторы постоянного тока часто используются в качестве фильтров нижних или верхних частот. Если цепь представляет собой цепь переменного тока и она чувствительна к шуму постоянного тока (как в случае с микрофонными входами или соединениями между аудиокомпонентами), то конденсатор постоянного тока, включенный последовательно перед остальной частью цепи, будет пропускать только сигналы переменного тока. Это известно как блокировка цепи. Однако, если конденсатор находится между сигналом и землей, он будет препятствовать прохождению сигналов переменного тока. Это известно как схема развязки постоянного тока, и они часто используются для устранения пульсаций напряжения в источниках питания постоянного тока, чтобы они обеспечивали более чистое напряжение.
Таким образом, комбинируя два компонента (т. е. конденсаторы и катушки индуктивности) в любой цепи, можно избирательно фильтровать или генерировать колебания практически любой желаемой частоты. Однако в современной схемотехнике катушки индуктивности используются редко, потому что практически всех тех же результатов можно добиться с помощью микросхем и конденсаторов.
