Kā aprēķināt induktivitāti
Tāpat kā ķermenis ar masu mehānikā pretojas paātrinājumam telpā, izpaužot inerci, tāpat induktivitāte neļauj mainīt strāvu vadītājā, izpaužot pašindukcijas EMF. Tas ir pašindukcijas EMF, kas iebilst gan pret strāvas samazināšanos, mēģinot to uzturēt, gan pret strāvas palielināšanos, mēģinot to samazināt.
Fakts ir tāds, ka strāvas maiņas (palielināšanas vai samazināšanas) procesā ķēdē mainās arī šīs strāvas radītā magnētiskā plūsma, kas galvenokārt lokalizējas šīs ķēdes ierobežotajā zonā. Un, palielinoties vai samazinoties magnētiskajai plūsmai, tas izraisa pašindukcijas EML (saskaņā ar Lenca likumu - pret cēloni, kas to izraisa, tas ir, pret strāvu, kas minēts sākumā), viss vienā ķēdē. Induktivitāti L šeit sauc par proporcionalitātes koeficientu starp strāvu I un kopējo magnētisko plūsmu Φ, šo strāvu ģenerē:
Tātad, jo lielāka ir ķēdes induktivitāte, jo spēcīgāka tā ir par iegūto magnētisko lauku, tas neļauj strāvai mainīties (tas ir lauks, kas to rada), un tāpēc būs nepieciešams ilgāks laiks, lai strāva mainītos ar lielāku induktivitāti, ar tādu pašu pielietoto spriegumu. Patiess ir arī šāds apgalvojums: jo lielāka ir induktivitāte, jo lielāks būs spriegums ķēdē, mainoties magnētiskajai plūsmai caur to.
Pieņemsim, ka mēs mainām magnētisko plūsmu noteiktā reģionā ar nemainīgu ātrumu, tad, pārklājot šo reģionu ar dažādām shēmām, mēs iegūsim lielāku spriegumu tajā ķēdē, kuras induktivitāte ir lielāka (pēc šī principa darbojas transformators, Rumkorf spole utt.).
Bet kā tiek aprēķināta cilpas induktivitāte? Kā atrast proporcionalitātes koeficientu starp strāvu un magnētisko plūsmu? Vispirms jāatceras, ka induktivitāte mainās Henrijā (H). Ķēdes ar 1 henrija induktivitāti spailēm, ja strāva tajā mainās par vienu ampēru sekundē, parādīsies 1 volta spriegums.
Induktivitātes lielums ir atkarīgs no diviem parametriem: no ķēdes ģeometriskajiem izmēriem (garums, platums, apgriezienu skaits utt.) un no vides magnētiskajām īpašībām (ja, piemēram, ferīta serdeņa iekšpusē ir ferīta serde). spole, tās induktivitāte būs lielāka nekā tad, ja iekšpusē nav serdes).
Lai aprēķinātu radīto induktivitāti, ir jāzina, kāda būs pašas spoles forma un kāda būs tajā esošās vides magnētiskā caurlaidība (vides relatīvā magnētiskā caurlaidība ir proporcionalitātes koeficients starp vakuuma magnētisko caurlaidību un magnētisko caurlaidību dotās vides caurlaidība.Protams, dažādiem materiāliem tas atšķiras)…
Apskatīsim visbiežāk sastopamo spoļu formu (cilindriskā solenoīda, toroidālā un garā stieples) induktivitātes aprēķināšanas formulas.
Šeit ir formula induktivitātes aprēķināšanai solenoīds — spoles, kuru garums ir daudz lielāks par diametru:
Kā redzat, zinot apgriezienu skaitu N, tinuma garumu l un spoles S šķērsgriezuma laukumu, mēs atrodam aptuveno spoles induktivitāti bez serdes vai ar serdi, savukārt magnētiskā Vakuuma caurlaidība ir nemainīga vērtība:
Toroidālās spoles induktivitāte, kur h ir toroida augstums, r ir toroida iekšējais diametrs, R ir toroida ārējais diametrs:
Plānas stieples induktivitāte (šķērsgriezuma rādiuss ir daudz mazāks par garumu), kur l ir stieples garums, bet r ir tā šķērsgriezuma rādiuss. Mu ar indeksiem i un e ir iekšējās (iekšējie, vadītāju materiāli) un ārējās (ārējās, materiāli ārpus vadītāja) vides relatīvās magnētiskās caurlaidības:
Relatīvo caurlaidību tabula palīdzēs jums novērtēt, kādu induktivitāti jūs varat sagaidīt no ķēdes (vada, spoles), izmantojot noteiktu magnētisku materiālu kā serdi:
