Što je induktivitet

Induktivitet se naziva idealizirani element električnog kruga u kojem je pohranjena energija magnetskog polja. U njemu se ne događa skladištenje energije električnog polja niti pretvaranje električne energije u druge vrste energije.

Ono što je najbliže idealiziranom elementu - induktivitet - je stvarni element električnog kruga - induktivni svitak.

Za razliku od induktiviteta, zavojnica induktiviteta također pohranjuje energiju električnog polja i pretvara električnu energiju u druge vrste energije, posebno toplinu.

Kvantitativno, sposobnost stvarnih i idealiziranih elemenata električnog kruga da pohranjuju energiju magnetskog polja karakterizirana je parametrom koji se naziva induktivitet.

Dakle, pojam "induktivitet" koristi se kao naziv idealiziranog elementa električnog kruga, kao naziv parametra koji kvantitativno karakterizira svojstva ovog elementa i kao naziv glavnog parametra induktivnog svitka.

Riža. 1. Uobičajeni grafički zapis induktiviteta

Određuje se odnos napona i struje u induktivnom svitku zakon elektromagnetske indukcije, iz čega slijedi da kada se promijeni magnetski tok koji prodire kroz induktivni svitak, u njemu se inducira elektromotorna sila e, proporcionalna brzini promjene fluksnog spoja zavojnice ψ i usmjerena na takav način da struja uzrokovana nastoji spriječiti promjenu magnetskog toka:

e = — dψ / dt

Veza toka zavojnice jednaka je algebarskom zbroju magnetskih tokova koji prodiru kroz njegove pojedinačne zavoje:

gdje je N broj zavoja zavojnice.

U SI sustavu jedinica, magnetski tok i veza toka izraženi su u Weberu (Wb).

Magnetski tok F koji prodire kroz svaki od zavoja zavojnice, u općem slučaju, može sadržavati dvije komponente: magnetski tok za samoindukciju Fsi i magnetski tok vanjskih polja Fvp: F — Fsi + Fvp.

Prva komponenta je magnetski tok uzrokovan strujom koja teče kroz zavojnicu, druga je određena magnetskim poljima čije postojanje nije povezano sa strujom u zavojnici — magnetsko polje Zemlje, magnetska polja drugih zavojnica i stalni magneti… Ako je druga komponenta magnetskog toka uzrokovana magnetskim poljem druge zavojnice, tada se naziva magnetski tok međusobne indukcije.

Tok zavojnice ψ, kao i magnetski tok Φ, može se predstaviti kao zbroj dviju komponenti: samoindukcijske fluks veze ψsi i vanjske fluks veze ψvp

ψ= ψsi + ψvp

EMF e induciran u induktivnom svitku, pak, može se predstaviti kao zbroj samoinduciranog EMF-a, koji je uzrokovan promjenom magnetskog toka samoindukcije, i EMF-a uzrokovanog promjenom u magnetski tok iz polja izvan zavojnice:

e = esi + dvp,

ovdje je eu EMF samoindukcije, evp je EMF vanjskih polja.

Ako su magnetski tokovi polja izvan induktivne zavojnice jednaki nuli i samo inducirani tok prodire kroz zavojnicu, tada samo EMF samoindukcije.

Odnos toka induktiviteta ovisi o struji koja teče kroz zavojnicu. Ova ovisnost, nazvana Weber - amperska karakteristika induktivnog svitka, općenito ima nelinearni karakter (slika 2, krivulja 1).

U posebnom slučaju, na primjer, za zavojnicu bez magnetske jezgre, ova ovisnost može biti linearna (slika 2, krivulja 2).

Riža. 2. Karakteristike Weber-ampera induktivnog svitka: 1 — nelinearna, 2 — linearna.

U SI jedinicama, induktivitet se izražava u henrijima (H).

Pri analizi krugova obično se ne uzima u obzir vrijednost EMF-a induciranog u svitku, već napon na njegovim stezaljkama, čiji je pozitivni smjer odabran tako da se podudara s pozitivnim smjerom struje:

Idealizirani element električnog kruga - induktivitet - može se promatrati kao pojednostavljeni model induktivne zavojnice, odražavajući sposobnost zavojnice da pohranjuje energiju magnetskog polja.

Za linearni induktivitet, napon na njegovim stezaljkama proporcionalan je brzini promjene struje. Kada istosmjerna struja teče kroz induktivitet, napon na njegovim stezaljkama je nula, stoga je otpor induktiviteta istosmjernoj struji jednak nuli.