15.3: Фактори, що впливають на індуктивність

Last updated
Save as PDF

Page ID: 101633

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

КІЛЬКІСТЬ ДРОТЯНИХ ОБГОРТКІВ, АБО «ОБЕРТІВ» В КОТУШЦІ: Всі інші фактори, будучи рівними, більша кількість витків дроту в котушці призводить до більшої індуктивності; менше витків дроту в котушці призводить до меншої індуктивності.

Пояснення: Більше витків дроту означає, що котушка буде генерувати більшу кількість сили магнітного поля (вимірюється в ампер-витках!) , Для заданої кількості струму котушки.

00324. Вебп

ПЛОЩА КОТУШКИ: Всі інші фактори рівні, більша площа котушки (як вимірюється, дивлячись уздовж через котушку, в поперечному перерізі сердечника) призводить до більшої індуктивності; менша площа котушки призводить до меншої індуктивності.

Пояснення: Більша площа котушки представляє меншу опозицію утворенню потоку магнітного поля для заданої величини сили поля (ампер-витків).

00325. Вебп

ДОВЖИНА КОТУШКИ: Всі інші фактори рівні, чим більше довжина котушки, тим менше індуктивність; чим коротше довжина котушки, тим більше індуктивність.

Пояснення: Довший шлях для потоку магнітного поля призводить до більшої опозиції утворенню цього потоку для будь-якої заданої кількості сили поля (ампер-витків).

00326. Вебп

ОСНОВНИЙ МАТЕРІАЛ: Всі інші фактори рівні, чим більше магнітна проникність сердечника, навколо якого обмотана котушка, тим більше індуктивність; чим менше проникність сердечника, тим менше індуктивність.

Пояснення: Матеріал сердечника з більшою магнітною проникністю призводить до більшого потоку магнітного поля для будь-якої заданої кількості сили поля (ампер-витків).

00327 веб- п

Наближення індуктивності для будь-якої котушки дроту можна знайти за такою формулою:

10237. Вебп

Потрібно розуміти, що дана формула дає лише приблизні цифри. Однією з причин цього є той факт, що проникність змінюється в міру зміни інтенсивності поля (згадайте нелінійні криві «B/H» для різних матеріалів). Очевидно, що якщо проникність (μ) в рівнянні нестабільна, то індуктивність (L) також буде в деякій мірі нестабільною в міру зміни величини струму через котушку. Якщо гістерезис матеріалу сердечника значний, це також матиме дивний вплив на індуктивність котушки. Конструктори індукторів намагаються мінімізувати ці ефекти, проектуючи сердечник таким чином, щоб його щільність потоку ніколи не наближалася до рівнів насичення, і тому індуктор працює в більш лінійній частині кривої B/H.

Якщо індуктор розроблений таким чином, що будь-який з цих факторів може змінюватися за бажанням, його індуктивність буде відповідно змінюватися. Змінні індуктори зазвичай виготовляються шляхом надання способу варіювати кількість витків дроту, що використовуються в будь-який момент часу, або шляхом зміни матеріалу сердечника (ковзний сердечник, який може бути переміщений всередину і з котушки). Приклад колишньої конструкції показаний на цій фотографії:

Цей пристрій використовує ковзні мідні контакти для постукування в котушку в різних точках по її довжині. Показаний блок виявляється повітряним сердечником індуктивності, що використовується в ранній роботі радіо.

Індуктор фіксованого значення показаний на наступній фотографії, інший антикварний блок з повітряним сердечником, побудований для радіостанцій. Знизу можна побачити сполучні клеми, а також кілька витків відносно товстого дроту:

Ось ще один індуктор (більшого значення індуктивності), також призначений для радіопрограм. Його дротяна котушка обмотана навколо білої керамічної трубки для більшої жорсткості:

Індуктори також можуть бути зроблені дуже маленькими для друкованих плат додатків. Уважно вивчіть наступну фотографію і подивіться, чи зможете ви визначити дві індуктори один біля одного:

50016 (2) .jpg

Два індуктори на цій друкованій платі маркуються L ₁ і L ₂, і вони розташовані праворуч від центру плати. Два сусідніх компонента - R ₃ (резистор) і C ₁₆ (конденсатор). Ці індуктори називаються «тороїдальними», оскільки їх дротяні котушки намотані навколо сердечників у формі пончика («тора»).

Як і резистори та конденсатори, індуктори можуть бути упаковані як «пристрої поверхневого монтажу», а також. Наступна фотографія показує, наскільки маленьким може бути індуктор, коли він упакований як такий:

50023. Вебп

Пару індукторів можна побачити на цій друкованій платі, праворуч і по центру, з'являючись у вигляді невеликих чорних чіпів з цифрою «100», надрукованою на обох. Етикетку верхнього індуктора можна побачити надрукованою на зеленій платі як L ₅. Звичайно, ці індуктори дуже малі за значенням індуктивності, але це демонструє, наскільки крихітні вони можуть бути виготовлені для задоволення певних потреб у схемі.