Реклама на портале

От чего зависит величина индуктивности. Применение в технике. Электрическая цепь и индуктивность

Длина и расстояние Масса Меры объема сыпучих продуктов и продуктов питания Площадь Объем и единицы измерения в кулинарных рецептах Температура Давление, механическое напряжение, модуль Юнга Энергия и работа Мощность Сила Время Линейная скорость Плоский угол Тепловая эффективность и топливная экономичность Числа Единицы измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Угловая скорость и частота вращения Ускорение Угловое ускорение Плотность Удельный объем Момент инерции Момент силы Вращающий момент Удельная теплота сгорания (по массе) Плотность энергии и удельная теплота сгорания топлива (по объему) Разность температур Коэффициент теплового расширения Термическое сопротивление Удельная теплопроводность Удельная теплоёмкость Энергетическая экспозиция, мощность теплового излучения Плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи Объёмный расход Массовый расход Молярный расход Плотность потока массы Молярная концентрация Массовая концентрация в растворе Динамическая (абсолютная) вязкость Кинематическая вязкость Поверхностное натяжение Паропроницаемость Паропроницаемость, скорость переноса пара Уровень звука Чувствительность микрофонов Уровень звукового давления (SPL) Яркость Сила света Освещённость Разрешение в компьютерной графике Частота и длина волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Электрический заряд Линейная плотность заряда Поверхностная плотность заряда Объемная плотность заряда Электрический ток Линейная плотность тока Поверхностная плотность тока Напряжённость электрического поля Электростатический потенциал и напряжение Электрическое сопротивление Удельное электрическое сопротивление Электрическая проводимость Удельная электрическая проводимость Электрическая емкость Индуктивность Американский калибр проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Магнитодвижущая сила Напряженность магнитного поля Магнитный поток Магнитная индукция Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Радиоактивный распад Радиация. Экспозиционная доза Радиация. Поглощённая доза Десятичные приставки Передача данных Типографика и обработка изображений Единицы измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Конденсаторы имеют много применений в электрических цепях. Они используются для настройки радиосхем, для смягчения выпрямленного тока, подаваемого источником, для устранения искры, которая возникает, когда цепь с индуктивностью внезапно открывается. Система зажигания автомобильных двигателей имеет конденсатор для устранения искр при открытии и закрытии валиков.

Передача электронов приводит к тому, что проводник В становится все более отрицательным, а проводник А становится все более положительным. Это создает разность потенциалов между проводниками. Из материала, который теряет электроны, считается положительно заряженным, а заряд, который получает электроны, называется отрицательно заряженным.

1 генри [Гн] = 1000 миллигенри [мГн]

Исходная величина

Преобразованная величина

генри эксагенри петагенри терагенри гигагенри мегагенри килогенри гектогенри декагенри децигенри сантигенри миллигенри микрогенри наногенри пикогенри фемтогенри аттогенри вебер/ампер абгенри единица индуктивности СГСМ статгенри единица индуктивности СГСЭ

Когда это происходит, измеренное напряжение от проводника А до проводника В равно и противоположно напряжению возбуждения. Скорость движения электронов ограничена сопротивлением проводящих материалов. Поэтому для процесса зарядки потребуется больше времени, если используются более высокие резисторные материалы.

3-Энергия, хранящаяся в конденсаторе. Процесс передачи электрического заряда от одной конденсаторной пластины к другой приводит к накоплению энергии. Эта энергия в виде смещенных электрических зарядов сохраняется в течение некоторого времени после выключения напряжения возбуждения. Количество энергии, хранящейся в конденсаторе, зависит от емкости и напряжения на ней, в квадрате.

Подробнее об индуктивности

Введение

Если бы кому-нибудь пришла в голову идея провести опрос населения Земли на тему «Что вы знаете об индуктивности?», то подавляющее число опрашиваемых просто пожало бы плечами. А ведь это второй по многочисленности вслед за транзисторами технический элемент, на котором зиждется современная цивилизация! Любители детективов, припомнив, что в своей юности зачитывались захватывающими рассказами сэра Артура Конан Дойла о приключениях знаменитого сыщика Шерлока Холмса, с разной степенью уверенности пробормочут что-то о методе, которым вышеозначенный сыщик пользовался. При этом подразумевая метод дедукции, который, наравне с методом индукции, является основным методом познания в западной философии Нового времени.

Энергия, хранящаяся в конденсаторе, не выпускается в момент ее отсоединения от генератора. Длительность нагрузки зависит от таких факторов, как диэлектрическая прочность, диэлектрическая постоянная, влажность поверхности дисперсии и радиоактивность окружающей среды.

4-Конденсатор параллельных пластин. Наиболее распространенный тип конденсаторов состоит из двух параллельных проводящих пластин, разделенных небольшим расстоянием. Все поле конденсатора находится между этими двумя пластинами, и заряды на этих пластинах равномерно распределены на их противоположных поверхностях. Эта конструкция известна как параллельный пластинчатый конденсатор.

При методе индукции происходит исследование отдельных фактов, принципов и формирование общих теоретических концепций на основе полученных результатов (от частного к общему). Метод дедукции, наоборот, предполагает исследование от общих принципов, законов, когда положения теории распределяются на отдельные явления.

Следует отметить, что индукция, в смысле метода, не имеет сколько-нибудь прямого отношения к индуктивности, просто они имеют общий латинский корень inductio - наведение, побуждение - и обозначают совершенно разные понятия.

В радиосхемах очень часто используются переменные емкости конденсаторов. Эти конденсаторы обычно имеют несколько неподвижных параллельных металлических пластин, соединенных друг с другом, которые составляют «пластину» конденсатора, тогда как второй набор подвижных пластин образует другую «пластину».

Подвижные пластины устанавливаются на оси и могут вступать между фиксированными в большей или меньшей степени. Эффективной площадью конденсатора является площадь межламинированной части пластин. Переменный конденсатор представлен символом. 5-Конденсаторы последовательно и параллельно.

Лишь малая часть опрашиваемых из числа носителей точных наук - профессиональных физиков, инженеров-электротехников, радиоинженеров и студентов этих направлений - смогут дать внятный ответ на этот вопрос, а некоторые из них готовы прочитать с ходу целую лекцию на эту тему.

Определение индуктивности

В физике индуктивность, или коэффициент самоиндукции, определяется как коэффициент пропорциональности L между магнитным потоком Ф вокруг проводника с током и порождающим его током I или - в более строгой формулировке - это коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током:

Первоначально оба конденсатора разряжаются. Следовательно, в последовательном соединении величина нагрузки всех пластин одинакова. Основываясь на рисунке 1, мы имеем. Общая нагрузка, подаваемая источником, равна. Большинство конденсаторов имеют между своими пластинами твердый непроводящий или диэлектрический материал. Конденсатор нормального типа состоит из полос из листового металла, которые составляют пластины, разделенные полосками вощеной бумаги или пластиковыми листами, такими как майлар, которые действуют как диэлектро.

В электролитических конденсаторах диэлектро представляет собой очень тонкую пленку из непроводящего оксида, расположенного между металлической пластиной и проводящим раствором. Емкость конденсатора заданных размеров больше, когда между пластинами имеется диэлектрон, чем когда они разделены воздухом или вакуумом. Этот эффект можно продемонстрировать с помощью чувствительного электрометра, устройства, которое может измерять разность потенциалов между двумя проводниками без какого-либо заряда, проходящего от одного к другому.

Ф = L∙I

L = Ф/I

Для понимания физической роли катушки индуктивности в электрических цепях можно использовать аналогию формулы энергии, запасаемой в ней при протекании тока I, с формулой механической кинетической энергии тела.

При заданной силе тока I индуктивность L определяет энергию магнитного поля W, создаваемого этим током I:

Когда диэлектро удаляется, разность потенциалов возвращается к его начальному значению, что показывает, что начальные заряды пластин не были затронуты введением диэлектро. Так как С всегда больше Со, диэлектрические постоянные всех диэлектронов больше единицы.

Индуктивность - это свойство схемы или элемента схемы для замедления изменения проходящего через него тока. Задержка сопровождается поглощением или высвобождением энергии и связана с изменением величины магнитного поля, окружающего проводники. В любой цепи весь магнитный поток вокруг проводников, несущих ток, проходит в одном направлении через окно, образованное контуром.

Аналогично, механическая кинетическая энергия тела определяется массой тела m и его скоростью V:

То есть индуктивность, подобно массе, не позволяет энергии магнитного поля мгновенно увеличиться, равно как и масса не позволяет проделать такое с кинетической энергией тела.

Проведём исследование поведения тока в индуктивности:

Когда выключатель электрической цепи закрыт, увеличение тока в цепи вызывает увеличение расхода. Изменение расхода генерирует напряжение в цепи, которое противостоит текущему изменению. Это действие оппозиции является проявлением закона Ленца, в котором любое индуцированное магнитное напряжение всегда генерируется в таком направлении, которое противоположно действию, которое его вызывает.

Источником магнитного поля является движущийся заряд или ток. Если ток изменяется со временем, магнитное поле также изменяется со временем. Поле, которое изменяется со временем, индуцирует напряжение в любом проводнике, присутствующем в поле. Параметр схемы индуктивности связывает индуцированное напряжение с током. Величина напряжения, индуцированного в любой катушке переменным магнитным потоком, пропорциональна числу витков катушки и скорости изменения потока через его окно. Это отношение известно как закон Фарадея.


Из-за инерционности индуктивности происходит затягивание фронтов входного напряжения. Такая цепь в автоматике и радиотехнике называется интегрирующей, и применяется для выполнения математической операции интегрирования.

Выражается в математических выражениях. Знак минус исходит из закона Ленца и указывает, что напряжение генерируется в направлении, противоположном изменению потока, которое его вызывает. Из-за его противоположного действия магнитоиндуцированное напряжение часто называют противоэлектродвижущей силой.

Изменение величины или направления тока в любом проводнике или катушке всегда будет устанавливать напряжение в направлении, противоположном изменению. Таким образом, направление индуцированного напряжения будет зависеть от того, увеличивается или уменьшается ток.

Проведём исследование напряжения на катушке индуктивности:


В моменты подачи и снятия напряжения из-за присущей катушкам индуктивности ЭДС самоиндукции, возникают выбросы напряжения. Такая цепь в автоматике и радиотехнике называется дифференцирующей, и применяется в автоматике для корректировки процессов в управляемом объекте, носящих быстрый характер.

Аналогично, любое изменение скорости электронного потока в проводнике в катушке будет устанавливать напряжение, которое может задерживаться, но не препятствовать такому изменению. Собственную индуктивность схемы можно увеличить, добавив последовательно концентрированную индуктивность, называемую индуктивностью или индуктором. Концентрированная индуктивность представляет собой катушку провода с ферромагнитным сердечником или без него. Если сосредоточенная индуктивность намного больше, чем сама индуктивность, создаваемая соединительными проводами, что является обычным случаем, индуктивностью соединительных проводов можно пренебречь.

Единицы измерения

В системе единиц СИ индуктивность измеряется в генри, сокращённо Гн. Контур с током обладает индуктивностью в один генри, если при изменении тока на один ампер в секунду на выводах контура будет возникать напряжение в один вольт.

При анализе схем, содержащих концентрированные индуктивности, необходимо учитывать сопротивление катушки и падение напряжения из-за этого сопротивления. Если ток следует по направлению увеличения напряжения в индукторе, уравнение записывается с отрицательным знаком. При просмотре уравнения напряжение между выводами индуктора пропорционально изменению со временем тока в индукторе. На этом этапе можно сделать два замечания. Во-первых, если ток постоянный, напряжение в идеальном индукторе равно нулю.

Таким образом, индуктор ведет себя как короткое замыкание для постоянного тока. Во-вторых, ток не может мгновенно измениться в индукторе; т.е. ток не может изменяться на конечную величину за нулевое время. Уравнение говорит нам, что для этого изменения потребуется бесконечное напряжение, а бесконечные напряжения невозможны.

В вариантах системы СГС - системе СГСМ и в гауссовой системе индуктивность измеряется в сантиметрах (1 Гн = 10⁹ см; 1 см = 1 нГн); для сантиметров в качестве единиц индуктивности применяется также название абгенри. В системе СГСЭ единицу измерения индуктивности либо оставляют безымянной, либо иногда называют статгенри (1 статгенри ≈ 8,987552 10⁻¹¹ генри, коэффициент перевода численно равен 10⁻⁹ от квадрата скорости света, выраженной в см/с).

2-Энергия, хранящаяся в катушке. Чтобы установить поток вокруг токопровода, источник подает электроэнергию. Вся эта энергия хранится в поле как магнитная энергия; ничего не потребляется. Когда ток уменьшается, поток, окружающий окружающую среду, уменьшается, вызывая высвобождение энергии.

Энергия, запасенная в магнитном поле, отличается от потерь энергии в проводниках, которые преобразуются в тепловую энергию. Таким образом, при анализе энергетических отношений в индукторе удобно создавать эквивалентную схему схемы, которая показывает индуктивность и сопротивление отдельно.

Историческая справка

Символ L, используемый для обозначения индуктивности, был принят в честь Эмилия Христиановича Ленца (Heinrich Friedrich Emil Lenz), который известен своим вкладом в изучение электромагнетизма, и который вывел правило Ленца о свойствах индукционного тока. Единица измерения индуктивности названа в честь Джозефа Генри (Joseph Henry), который открыл самоиндукцию. Сам термин индуктивность был предложен Оливером Хевисайдом (Oliver Heaviside) в феврале 1886 года.

Энергия, хранящаяся в магнитном поле индуктора в момент времени, пропорциональна индуктору самого индуктора и квадрату тока в этот момент. Выраженные в математических выражениях. С точки зрения потенциала можно сказать, что для поддержания электрического тока необходимо, чтобы между концами проводника была постоянная разность потенциалов. Если он уменьшается в результате движения зарядов, электрическое поле становится равным нулю, и движение прекращается.

Это та ситуация, которая соответствует тем сдвигам нагрузки, которые возникают, когда изолированный проводник заряжается или разряжается электрически. Нагрузка способна свободно перемещаться между двумя точками электрического поля при условии, что между этими точками считается разность потенциалов. Поэтому для того, чтобы электрический ток возникал в проводнике, необходимо, чтобы между его концами была разность потенциалов.

В числе учёных, принявших участие в исследованиях свойств индуктивности и разработке различных её применений, необходимо упомянуть сэра Генри Кавендиша, который проводил эксперименты с электричеством; Майкла Фарадея, который открыл электромагнитную индукцию; Николу Тесла, который известен своей работой над системами передачи электричества; Андре-Мари Ампера, которого считают первооткрывателем теории об электромагнетизме; Густава Роберта Кирхгофа, который исследовал электрические цепи; Джеймса Кларка Максвелла, который исследовал электромагнитные поля и частные их примеры: электричество, магнетизм и оптику; Генри Рудольфа Герца, который доказал, что электромагнитные волны действительно существуют; Альберта Абрахама Майкельсона и Роберта Эндрюса Милликена. Конечно, все эти ученые исследовали и другие проблемы, о которых здесь не упоминается.

Из-за простоты использования в электрокинетике для описания свойств поля внутри проводника понятие разности потенциалов также называется электрическим напряжением, поскольку оно зависит от движения свободных зарядов от одной точки к другой, Направление электрического тока зависит не только от знака разности потенциалов, но и от знака несущих нагрузку элементов или движущихся нагрузок, присутствующих в проводнике. Движение электронов, отрицательно заряженных в одном направлении, эквивалентно потоку положительных зарядов в противоположном направлении.

Катушка индуктивности

По определению, катушка индуктивности - это винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Как следствие, при протекании через катушку переменного электрического тока, наблюдается его значительная инерционность, которую можно наблюдать в описанном выше эксперименте. В высокочастотной технике катушка индуктивности может состоять из одного витка или его части, в предельном случае на сверхвысоких частотах для создания индуктивности используется отрезок проводника, который обладает так называемой распределённой индуктивностью (полосковые линии).

В металлическом проводнике носителями заряда являются электроны, поэтому их смещение будет происходить от конца проводника до нижнего потенциала до предела при больших мощностях или в виде знаков от отрицательного полюса до положительного. В солевом растворе носители заряда представляют собой как положительные, так и отрицательные ионы; когда такое растворение подвергается постоянной разности потенциалов, например, возникающей между выводами ячейки, генерируется движение зарядов противоположных направлений; положительные заряды будут смещены путем растворения конца большего потенциала по сравнению с положительным полюсом стека на отрицательный полюс, а также с отрицательным потенциалом в противоположном направлении.

Применение в технике

Катушки индуктивности применяются:

  • Для подавления помех, сглаживания пульсаций, накопления энергии, ограничения переменного тока, в резонансных (колебательный контур) и частотно-избирательных цепях; создания магнитных полей, датчиков перемещений, в считывающих устройствах кредитных карт, а также в самих бесконтактных кредитных картах.
  • Катушки индуктивности (совместно с конденсаторами и резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и других. Такие катушки, соответственно, так и называют: контурная катушка, катушка фильтра и так далее.
  • Две индуктивно связанные катушки образуют трансформатор.
  • Катушка индуктивности, питаемая импульсным током от транзисторного ключа, иногда применяется в качестве источника высокого напряжения небольшой мощности в слаботочных схемах, когда создание отдельного высокого питающего напряжения в блоке питания невозможно или экономически нецелесообразно. В этом случае на катушке из-за самоиндукции возникают выбросы высокого напряжения, которые можно использовать в схеме.
  • При использовании для подавления помех, сглаживания пульсаций электрического тока, изоляции (развязки) по высокой частоте разных частей схемы и накопления энергии в магнитном поле сердечника катушку индуктивности называют дросселем.
  • В силовой электротехнике (для ограничения тока при, например, коротком замыкании ЛЭП) катушку индуктивности называют реактором.
  • Ограничители тока сварочных аппаратов выполняются в виде катушки индуктивности, ограничивая ток сварочной дуги и делая её более стабильной, тем самым позволяя получить более ровный и прочный сварочный шов.
  • Катушки индуктивности используются также в качестве электромагнитов - исполнительных механизмов. Цилиндрическую катушку индуктивности, длина которой намного превышает диаметр, называют соленоидом. Кроме того, зачастую соленоидом называют устройство, выполняющее механическую работу за счёт магнитного поля при втягивании ферромагнитного сердечника.
  • В электромагнитных реле катушки индуктивности называют обмоткой реле.
  • Нагревательный индуктор - специальная катушка индуктивности, рабочий орган установок индукционного нагрева и кухонных индукционных печей.

По большому счёту, во всех генераторах электрического тока любого типа, равно как и в электродвигателях, их обмотки представляют собой катушки индуктивности. Следуя традиции древних изображения плоской Земли, стоящей на трёх слонах или китах, сегодня мы могли бы с большим основанием утверждать, что жизнь на Земле покоится на катушке индуктивности.

Ведь даже магнитное поле Земли, защищающее все земные организмы от корпускулярного космического и солнечного излучений, согласно основной гипотезе о его происхождении, связано с протеканием огромных токов в жидком металлическом ядре Земли. По сути дела, это ядро представляет собой катушку индуктивности планетарного масштаба. Подсчитано, что зона, в которой действует механизм «магнитного динамо», находится на расстоянии 0,25-0,3 радиуса Земли.

Намотаем на ферритовый стержень четыре десятка витков провода с небольшим шагом (расстоянием между витками). Это будет катушка №1. Затем намотаем такое же количество витков с таким же шагом, но с обратным направлением намотки. Это будет катушка №2. И затем намотаем 20 витков в произвольном направлении вплотную. Это будет катушка №3. Затем аккуратно снимем их с ферритового стержня. Магнитное поле таких катушек индуктивности выглядит примерно так, кака показано на рис. 8.

Катушки индуктивности делятся в основном на два класса: с магнитным и немагнитным сердечником. На рисунке 8 показана катушка с немагнитным сердечником, роль немагнитного сердечника исполняет воздух. На рис. 9 показаны примеры катушек индуктивности с магнитным сердечником, который может быть замкнутым или разомкнутым.

В основном используют сердечники из феррита и пластин из электротехнической стали. Сердечники повышают индуктивность катушек в разы. В отличие от сердечников в форме цилиндра, сердечники в виде кольца (тороидальные) позволяют получить большую индуктивность, так как магнитный поток в них замкнут.

Подключим концы мультиметра, включенного в режим измерения индуктивности, к концам катушки №1. Индуктивность такой катушки чрезвычайно мала, порядка нескольких долей микрогенри, поэтому прибор ничего не показывает (рис. 10). Начнём вводить в катушку ферритовый стержень (рис. 11). Прибор показывает порядка десятка микрогенри, причем при продвижении катушки к центру стержня её индуктивность возрастает примерно в три раза (рис. 12).

По мере продвижения катушки к другому краю стержня, значение индуктивности катушки опять падает. Вывод: индуктивность катушек может регулироваться путем перемещения в них сердечника, и максимальное её значение достигается при расположении катушки на ферритовом стержне (или, наоборот, стержня в катушке) в центре. Вот мы и получили настоящий, пусть и несколько неуклюжий, вариометр. Проделав вышеописанный опыт с катушкой №2, мы получим аналогичные результаты, то есть направление намотки на индуктивность не влияет.

Уложим витки катушки №1 или №2 на ферритовом стержне поплотнее, без зазоров между витками, и снова измерим индуктивность. Она увеличилась (рис. 13).

А при растягивании катушки по стержню её индуктивность уменьшается (рис. 14). Вывод: изменяя расстояние между витками можно подстраивать индуктивность, а для максимальной индуктивности наматывать катушку надо «виток к витку». Приёмом подстройки индуктивности путём растягивания или сжатия витков частенько пользуются радиотехники, настраивая свою приёмопередающую аппаратуру на нужную частоту.

Установим на ферритовый стержень катушку №3 и измерим её индуктивность (рис. 15). Число витков уменьшилось в два раза, а индуктивность уменьшилась в четыре раза. Вывод: чем меньше количество витков - тем меньше индуктивность, и нет линейной зависимости между индуктивностью и числом витков.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Для того, чтобы создать магнитное поле и сгладить в нем помехи и импульсы, используются специальные накопительные элементы. Катушки индуктивности в цепи переменного тока и постоянного применяются для накопления определенного количества энергии и ограничения электричества.

Конструкция

Главное назначение катушек индуктивности ГОСТ 20718-75 – это накопление электрической энергии в пределах магнитного поля для акустики, трансформаторов и т. д. Их используют для разработки и конструирования различных селективных схем и электрических устройств. От конструкции (материала, количества витков), наличия каркаса зависит их функциональность, размеры и область использования. Изготовление устройств производится на заводах, но можно сделать их самостоятельно. Самодельные элементы несколько уступают по надежности профессиональным, но обходятся в разы дешевле.

Фото - схема

Каркас катушки индуктивности выполняется из диэлектрического материала. На него наматывается изолированный проводник, который может быть как одножильным, так и многожильным. В зависимости от типа намотки, они бывают:

  1. Спиральными (на ферритовом кольце);
  2. Винтовыми;
  3. Винтоспиральными или комбинированными.

Примечательной особенностью катушки индуктивности для электрических схем является то, что её можно намотать как в несколько слоев, так и нированно, т. е., с обрывками Если используется толстый проводник, то элемент может обматываться без каркаса, если тонкий – то только на рамку. Эти каркасы катушек индуктивности бывают различного сечения: квадратные, круглые, прямоугольные. Полученная намотка может вставляться в специальный корпус какого-либо электрического устройства или использоваться в открытом виде.


Фото - конструкция самодельного элемента

Для увеличения индуктивности используются сердечники. В зависимости от назначения элемента, варьируется используемый материал стержня:

  1. С ферромагнитным и воздушным сердечником применяются при высоких частотах тока;
  2. Стальные используются в условиях низкого напряжения.

Исходя из принципа работы, бывают такие типы:

  1. Контурные. Преимущественно используются в радиотехнике для создания колебательных контуров платы, работают вместе с конденсаторами. Для соединения используется последовательное подключение. Это современный вариант плоской контурной катушки Тесла;
  2. Вариометры. Это высокочастотные перестраиваемые катушки, индуктивностью которыми можно при необходимости управлять при помощи дополнительных устройств. Они представляют собой соединение двух отдельных катушек, при этом, одна подвижна, а вторая нет;
  3. Сдвоенные и подстроечные дроссели. Основные характеристики этих катушек: малое сопротивление постоянному току и высокое переменному. Дроссели изготавливаются из нескольких катушек, соединенных обмотками между собой. Их часто используют в виде фильтра для различных радиотехнических приборов, устанавливают для контроля помех в антенны и т. д.;
  4. Трансформаторы связи. Их конструктивной особенностью является то, что на одном стержне установлено от двух и более катушек. Они используются в трансформаторах для обеспечения определенной связи между отдельными компонентами устройства.

Маркировка катушек индуктивности определяется по количеству витков и цвету корпуса.

Фото - маркировка

Принцип действия

Схема работы катушек индуктивности активного действия основан на том, что каждый отдельный виток намотки пересекается с магнитными силовыми линиями. Этот электрический элемент необходим для того, чтобы извлекать электрическую энергию из источника питания и преобразовывая её сохранять в виде электрического поля. Соответственно, если ток цепи увеличивается – то расширяется и магнитное поле, но если он уменьшается – поле будет неизменно сжиматься. Эти параметры также зависят от частоты и напряжения, но в целом, действие остается неизменным. Включение элемента производит сдвиг фаз тока и напряжения.


Фото - принцип работы

Помимо этого, индуктивные (каркасные и бескаркасные) катушки обладают свойством самоиндукции, его расчет производится исходя из данных номинальной сети. В многослойной и однослойной обмотке создается напряжение, которое противоположно напряжению электрического тока. Это называется ЭДС, определение электродвижущей магнитной силы зависит от показателей индуктивности. Её можно рассчитать по закону Ома. Стоит отметить, что независимо от напряжения сети, сопротивление в катушке индуктивности не изменяется.


Фото - соединение отдельных выводов элементов

Связь индуктивности и понятия (изменения) ЭДС можно найти по формуле ε c = - dФ/dt = - L*dI/dt, где ε – это значение ЭДС самоиндукции. И если скорость изменения электрической энергии будет равна dI/dt = 1 A/c, то и L = ε c .

Видео: расчет катушки индуктивности

Вычисление

Формула - формула колебательного контура

Где L – это сам элемент, накапливающая магнитную энергию.

В это же время, период свободных колебаний этого контура вычисляется по:

Формула - период свободных колебаний

Где C – это конденсатор, реактивный элемент схемы, отдающий накапливающий электрическую энергию конкретной цепи. Величина индуктивного сопротивления в такой цепи вычисляется по X L = U/I. Здесь X – это емкостное сопротивление. При расчете резистора в пример вставляются основные параметры этого элемента.

Индуктивность соленоида определяет формула:

Формула - индуктивность катушки-соленоида

Помимо этого, уровень индуктивности имеет определенную зависимость от температуры на плате. Параллельное подключение нескольких деталей, изменение плотности и размеров витков обмотки и прочие параметры влияют на основные свойства этого элемента.

Фото - зависимость от температуры

Чтобы узнать параметры катушки индуктивности, можно использовать различные методы: измерить мультиметром, испытать на осциллографы, проверить отдельно амперметром или вольтметром. Эти варианты очень удобны тем, что в них в качестве реактивных элементов применяются конденсаторы, электропотери которых очень малы и могут не учитываться в расчетах. Иногда с целью упростить задачу применяется специальная программа расчета и измерения нужных параметров. Это позволяет значительно упростить выбор нужных элементов для схем.

Купить катушки индуктивности (SMD 150 мкГн и другие) и провода для их намотки можно в любом электротехническом магазине, их цена варьируется от 2 долларов до нескольких десятков.