Hvordan virker induktoren?

En induktor er ikke andet end en isoleret ledning, der er viklet tæt omkring en magnetisk kerne. Kernen kan være et ferromagnetisk materiale eller plastik, eller i nogle tilfælde hul (luft). Dette bygger på princippet om, at den magnetiske flux udvikles omkring den strømførende leder. Hvis du kender til kondensatorer, vil du være bekendt med, at kondensatorer lagrer energi ved at lagre lige store og modsatte ladninger i deres plader. På samme måde lagrer en induktor energi i form af et magnetfelt, der udvikler sig omkring den. Induktorer reagerer forskelligt på AC og DC. Men før du dykker ned i "hvordan induktorer virker." Lad os se på dens struktur og egenskaber.

Induktorstruktur:

Induktorer er meget enkle at bygge af alle de andre komponenter, der bruges i elektronik. Dette er en guide til at lave en simpel induktor. Kun en isoleringstråd og et magnetisk kernemateriale er nødvendigt for at omvikle spolen. En magnetisk kerne er intet andet end et materiale, som ledninger vikles rundt om, som vist på billedet ovenfor. Der findes forskellige typer induktorer afhængigt af det anvendte kernemateriale. Nogle almindelige kernematerialer, der anvendes, er jern, jernmagneter osv. Ud over typen af ​​kernemateriale findes det også i forskellige størrelser og former, herunder cylinder, stang, Torode og plade. I modsætning hertil er der induktorer uden nogen fysisk magnetisk kerne. De kaldes hule induktorer eller hule induktorer. Den magnetiske kerne spiller en vigtig rolle i ændringen af ​​induktansens induktans.

Hvordan virker induktoren

Lad os begynde med at fastslå, at "magnetisk flux vil blive produceret på en strømførende leder." På samme måde, når en elektrisk strøm passerer gennem en induktor, skaber den en magnetisk flux omkring den. Med andre ord lagres energien på induktoren i form af magnetisk flux. Den magnetiske flux vil udvikle sig i den modsatte retning af strømmen. Induktoren er derfor modstandsdygtig over for pludselige ændringer i strømmen, der løber gennem den. Denne evne af induktorer kaldes induktans, og hver induktor vil have en vis induktans. Dette er givet ved symbolet L og i enheder af Henry.

Induktansen af ​​induktoren afhænger af spolens form, antallet af vindinger af den magnetiske kernevikling, arealet af den magnetiske kerne og permeabiliteten af ​​det magnetiske kernemateriale. Induktansen af ​​induktoren er givet ved følgende formel

L = μN2A/L

L - Spole induktans

μ - Permeabilitet af kernematerialet

A - Spoleareal (m2)

N - Antal vindinger i en spole

l - Gennemsnitlig længde af spole (m)

Induktorer i AC-kredsløb:

Som tidligere nævnt virker induktorer anderledes end AC- end DC-signalkilder. Når et AC-signal påføres en induktor, skaber det et magnetfelt, der varierer med tiden, fordi strømmen, der producerer selve magnetfeltet, varierer i tid. Ifølge Faradays lov skaber dette fænomen en selvinduktiv spænding på induktoren. Den selvinducerede spænding er udtrykt ved VL. Faktisk virker de spændinger, der genereres i begge ender af induktoren, i den modsatte retning af de strømme, der modstår dem. Spændingen i begge ender af induktoren er givet ved følgende formel

VL =L di / dt

VL - Selvinduceret spænding

di/dt - Ændring i strøm i forhold til tid

Hvis en strøm på 1 ampere løber gennem en Henry-induktor i forhold til 1 sekund, vil den blive genereret på induktoren

"v. Nu kan du se, hvordan strømmen, der flyder gennem induktoren, påvirker den spænding, der genereres i begge ender. Den resulterende spænding er det modsatte af strømmen, der løber gennem induktoren.

VI karakteristika af induktorer:

Lad os henvise til induktorens VI karakteristiske kurve for bedre at forstå ovenstående begreber. Når en positiv cyklus af AC-signalet passerer gennem induktoren, stiger strømmen. Vi ved, at induktoren hader ændringer i strøm, så den producerer en induceret spænding mod den strøm, der forårsager det. Du kan observere dette ved 0 grader i figuren ovenfor, hvor den inducerede spænding vil være den maksimale, når strømmen begynder at stige. Når strømmen når sit maksimum, bliver den inducerede spænding negativ i et forsøg på at forhindre strømmen i at falde.

Denne cyklus gentages, og fra figuren ovenfor kan vi observere, at den inducerede spænding, der genereres i induktoren, vil virke på den varierende strøm, der løber gennem den. Her siges spændingen og strømmen at være ude af fase med 90 grader. Gennem vekselstrømssignaler lagrer og frigiver induktoren således energi i form af et magnetfelt i en kontinuerlig cyklus.

Induktorer i et jævnstrømskredsløb:

Vi forstår nu, hvordan induktorer fungerer med AC-signalkilder. Lad os se, hvordan den reagerer, når den bruges med en DC-signalkilde. Husk, at formlen for den inducerede spænding i begge ender af induktoren er givet af følgende formel

VL =L di / dt

Ved brug af en DC-signalkilde vil ændringen i strøm i forhold til tiden være nul, hvilket resulterer i nul induceret spænding i begge ender af induktoren. Kort sagt, i et jævnstrømskredsløb opfører induktoren sig som en simpel almindelig ledning, og dens ledning genererer en vis modstand. Der er dog mere, når man bruger en induktor med en DC-signalkilde i et rigtigt kredsløb. I et rigtigt kredsløb tager strømmen meget kort tid at nå sit maksimum fra nul. I dette øjeblik vil der være en induceret spænding i begge ender af induktoren, som vil være et negativt maksimum, når strømmen begynder at bevæge sig fra nul til dets maksimum. Når strømmen når en stabil jævnstrømstilstand, falder den inducerede spænding kraftigt til nul og bliver forældet. Når den bruges sammen med en DC-signalkilde, vil induktoren udvise sådanne kortvarige inducerede spændingsspidser.

Induktiv reaktans:

En anden vigtig ting at vide om induktorer er reaktans. Dette er modstandskarakteristikken for komponenter såsom kondensatorer og induktorer til AC elektriske signaler. Reaktansen vist af induktoren kaldes induktiv reaktans og er givet ved formlen

XL=2πFL

Ud fra formlen kan det udledes, at reaktansen stiger, når frekvensen af ​​AC-signalet stiger, idet man husker på, at induktoren hader skiftende strømme, så den udviser større reaktans over for højfrekvente signaler. Når frekvensen er tæt på nul, eller DC-signalet passerer igennem, bliver reaktansen nul, ligesom den leder, som indgangssignalet passerer igennem.