Kako izračunati induktivitet
Kao što se tijelo s masom u mehanici opire ubrzanju u prostoru, manifestirajući inerciju, tako induktivitet sprječava promjenu struje u vodiču, manifestirajući EMF samoindukcije. Ovo je EMF samoindukcije, koji se suprotstavlja smanjenju struje, pokušavajući je održati, i povećanju struje, pokušavajući je smanjiti.
Činjenica je da se u procesu promjene (povećanja ili smanjenja) struje u krugu mijenja i magnetski tok stvoren ovom strujom, koji je lokaliziran uglavnom u području ograničenom ovim krugom. I kako se magnetski tok povećava ili smanjuje, on inducira EMF samoindukcije (prema Lenzovom pravilu — protiv uzroka koji ga uzrokuje, odnosno protiv struje spomenute na početku), sve u istom krugu. Induktivnost L ovdje se naziva faktor proporcionalnosti između struje I i ukupnog magnetskog toka Φ, a ovu struju stvara:
Dakle, što je veći induktivitet kruga, to je jače od rezultirajućeg magnetskog polja, ono sprječava promjenu struje (polje je to koje je stvara) i stoga će trebati više vremena da se struja promijeni kroz veći induktivitet, s istim primijenjenim naponom. Sljedeća tvrdnja je također istinita: što je veći induktivitet, veći će biti napon u krugu kada se mijenja magnetski tok kroz njega.
Pretpostavimo da mijenjamo magnetski tok u određenom području konstantnom brzinom, tada ćemo pokrivanjem tog područja različitim krugovima dobiti veći napon na tom krugu čiji je induktivitet veći (transformator, Rumkorfova zavojnica itd. radi na ovom principu).
Ali kako se izračunava induktivitet petlje? Kako pronaći faktor proporcionalnosti između struje i magnetskog toka? Prvo što treba zapamtiti je da se induktivitet mijenja u henryju (H). Na stezaljkama kruga s induktivitetom od 1 henryja, ako se struja u njemu promijeni za jedan amper u sekundi, pojavit će se napon od 1 volta.
Veličina induktiviteta ovisi o dva parametra: o geometrijskim dimenzijama strujnog kruga (duljina, širina, broj zavoja itd.) i o magnetskim svojstvima medija (ako se, na primjer, unutar kruga nalazi feritna jezgra). zavojnica, njegov induktivitet će biti veći nego ako unutra nema jezgre).
Da bi se izračunao proizvedeni induktivitet, potrebno je znati kakvog će oblika biti sama zavojnica i kakvu će magnetsku propusnost imati medij unutar nje (relativna magnetska propusnost medija je faktor proporcionalnosti između magnetske propusnosti vakuuma i magnetske propusnosti). propusnost određenog medija.Naravno, različito je za različite materijale) …
Pogledajmo formule za izračunavanje induktiviteta najčešćih oblika zavojnica (cilindrični solenoid, toroid i duga žica).
Ovdje je formula za izračunavanje induktiviteta solenoid — zavojnice čija je duljina mnogo veća od promjera:
Kao što vidite, znajući broj zavoja N, duljinu namota l i površinu poprečnog presjeka zavojnice S, nalazimo približnu induktivnost zavojnice bez jezgre ili s jezgrom, dok magnetska propusnost vakuuma je konstantna vrijednost:
Induktivitet toroidalnog svitka, gdje je h visina toroida, r unutarnji promjer toroida, R vanjski promjer toroida:
Induktivitet tanke žice (polumjer poprečnog presjeka mnogo je manji od duljine), gdje je l duljina žice, a r polumjer njezina poprečnog presjeka. Mu s indeksima i i e su relativne magnetske propusnosti unutarnjeg (unutarnji, materijali vodiča) i vanjskog (vanjski, materijali izvan vodiča) okruženja:
Tablica relativnih permitiviteta pomoći će vam da procijenite koliki induktivitet možete očekivati od kruga (žice, zavojnice) koji koristi određeni magnetski materijal kao jezgru:
