Hvordan fungerer induktoren?

En induktor er ikke noe mer enn en isolert ledning som er viklet tett rundt en magnetisk kjerne. Kjernen kan være et ferromagnetisk materiale eller plast, eller i noen tilfeller hul (luft). Dette er avhengig av prinsippet om at den magnetiske fluksen utvikler seg rundt den strømførende lederen. Hvis du vet om kondensatorer, vil du være kjent med det faktum at kondensatorer lagrer energi ved å lagre like og motsatte ladninger i platene deres. På samme måte lagrer en induktor energi i form av et magnetfelt som utvikles rundt den. Induktorer reagerer forskjellig på AC og DC. Men før du fordyper deg i "hvordan induktorer fungerer." La oss se på dens struktur og egenskaper.

Induktorstruktur:

Induktorer er veldig enkle å bygge fra alle de andre komponentene som brukes i elektronikk. Dette er en guide til å lage en enkel induktor. Bare en isolerende ledning og et magnetisk kjernemateriale er nødvendig for å pakke spolen. En magnetisk kjerne er ikke noe mer enn et materiale som ledninger vikler seg rundt, som vist på bildet ovenfor. Det finnes forskjellige typer induktorer avhengig av kjernematerialet som brukes. Noen vanlige kjernematerialer som brukes er jern, jernmagneter osv. I tillegg til typen kjernemateriale kommer det også i forskjellige størrelser og former, inkludert sylinder, stang, Torode og ark. Derimot er det induktorer uten noen fysisk magnetisk kjerne. De kalles hule induktorer eller hule induktorer. Den magnetiske kjernen spiller en viktig rolle i å endre induktansen til induktoren.

Hvordan fungerer induktoren

La oss begynne med å slå fast det faktum at "magnetisk fluks vil bli produsert på en strømførende leder." På samme måte, når en elektrisk strøm passerer gjennom en induktor, skaper den en magnetisk fluks rundt den. Med andre ord, energien som påføres induktoren lagres i form av magnetisk fluks. Den magnetiske fluksen vil utvikle seg i motsatt retning av strømmen. Induktoren er derfor motstandsdyktig mot plutselige endringer i strømmen som flyter gjennom den. Denne evnen til induktorer kalles induktans, og hver induktor vil ha en viss induktans. Dette er gitt av symbolet L og i enheter av Henry.

Induktansen til induktoren avhenger av formen på spolen, antall omdreininger av den magnetiske kjerneviklingen, arealet til den magnetiske kjernen og permeabiliteten til det magnetiske kjernematerialet. Induktansen til induktoren er gitt av følgende formel

L = μN2A/L

L - Spole induktans

μ - Permeabilitet av kjernematerialet

A - Spoleareal (m2)

N - Antall omdreininger i en spole

l - Gjennomsnittlig lengde på spolen (m)

Induktorer i AC-kretser:

Som nevnt tidligere, virker induktorer annerledes enn AC- enn DC-signalkilder. Når et AC-signal påføres en induktor, skaper det et magnetfelt som varierer med tiden fordi strømmen som produserer selve magnetfeltet varierer over tid. I følge Faradays lov skaper dette fenomenet en selvinduktiv spenning på induktoren. Den selvinduserte spenningen uttrykkes ved VL. Faktisk virker spenningene som genereres i begge ender av induktoren i motsatt retning av strømmene som motstår dem. Spenningen i begge ender av induktoren er gitt av følgende formel

VL =L di / dt

VL - Selvindusert spenning

di/dt - Endring i strøm i forhold til tid

Hvis en strøm på 1 amp renner gjennom en Henry-induktor i forhold til 1 sekund, vil den bli generert på induktoren

"v. Nå kan du se hvordan strømmen som flyter gjennom induktoren påvirker spenningen som genereres i begge ender. Den resulterende spenningen er det motsatte av strømmen som flyter gjennom induktoren.

VI-egenskaper til induktorer:

La oss referere til induktorens VI karakteristiske kurve for bedre å forstå konseptene ovenfor. Når en positiv syklus av AC-signalet passerer gjennom induktoren, øker strømmen. Vi vet at induktoren hater endringer i strømmen, så den produserer en indusert spenning mot strømmen som forårsaker det. Du kan observere dette ved 0 grader i figuren ovenfor, der den induserte spenningen vil være maksimal når strømmen begynner å stige. Når strømmen når sitt maksimum, blir den induserte spenningen negativ i et forsøk på å forhindre at strømmen minker.

Denne syklusen gjentas, og fra figuren ovenfor kan vi observere at den induserte spenningen som genereres i induktoren vil virke på den varierende strømmen som flyter gjennom den. Her sies spenningen og strømmen å være 90 grader ute av fase. Således, gjennom vekselstrømsignaler, lagrer og frigjør induktoren energi i form av et magnetfelt i en kontinuerlig syklus.

Induktorer i en likestrømskrets:

Vi forstår nå hvordan induktorer fungerer med AC-signalkilder. La oss se hvordan den reagerer når den brukes med en DC-signalkilde. Husk at formelen for den induserte spenningen i begge ender av induktoren er gitt av følgende formel

VL =L di / dt

Når du bruker en DC-signalkilde, vil endringen i strøm i forhold til tid være null, noe som resulterer i null indusert spenning i begge ender av induktoren. Enkelt sagt, i en likestrømskrets, oppfører induktoren seg som en enkel vanlig ledning, og ledningen genererer en viss motstand. Det er imidlertid mer når du bruker en induktor med en DC-signalkilde i en ekte krets. I en ekte krets tar strømmen veldig kort tid å nå sitt maksimum fra null. I dette øyeblikket vil det være en indusert spenning i begge ender av induktoren, som vil være et negativt maksimum når strømmen begynner å bevege seg fra null til maksimum. Når strømmen når en stabil DC-tilstand, synker den induserte spenningen kraftig til null og blir foreldet. Når den brukes med en DC-signalkilde, vil induktoren vise slike induserte spenningstopper med kort spenn.

Induktiv reaktans:

En annen viktig ting å vite om induktorer er reaktans. Dette er motstandskarakteristikken til komponenter som kondensatorer og induktorer til elektriske AC-signaler. Reaktansen vist av induktoren kalles induktiv reaktans og er gitt av formelen

XL=2πFL

Fra formelen kan det utledes at reaktansen øker når frekvensen til AC-signalet øker, og husk at induktoren hater skiftende strømmer, så den viser større reaktans til høyfrekvente signaler. Når frekvensen er nær null eller DC-signalet går gjennom, blir reaktansen null, akkurat som lederen som inngangssignalet går gjennom.