Kas ir induktivitāte

Induktivitāti sauc par idealizētu elektriskās ķēdes elementu, kurā tiek uzkrāta magnētiskā lauka enerģija. Elektriskā lauka enerģijas uzkrāšana vai elektriskās enerģijas pārvēršana citos enerģijas veidos tajā nenotiek.

Idealizētam elementam vistuvākā lieta - induktivitāte - ir reāls elektriskās ķēdes elements - induktīvā spole.

Atšķirībā no induktivitātes, induktivitātes spole arī uzglabā elektriskā lauka enerģiju un pārvērš elektrisko enerģiju cita veida enerģijā, īpaši siltumā.

Kvantitatīvi reālo un idealizēto elektriskās ķēdes elementu spēja uzglabāt magnētiskā lauka enerģiju raksturo parametrs, ko sauc par induktivitāti.

Tādējādi termins "induktivitāte" tiek izmantots kā elektriskās ķēdes idealizētā elementa nosaukums, kā parametra nosaukums, kas kvantitatīvi raksturo šī elementa īpašības, un kā induktīvās spoles galvenā parametra nosaukums.

Rīsi. 1. Parastais grafiskais induktivitātes apzīmējums

Tiek noteikta saistība starp spriegumu un strāvu induktīvā spolē elektromagnētiskās indukcijas likums, no kā izriet, ka, mainoties magnētiskajai plūsmai, kas iekļūst induktīvajā spolē, tajā tiek inducēts elektromotora spēks e, kas ir proporcionāls spoles plūsmas savienojuma ψ izmaiņu ātrumam un ir vērsts tā, ka tai ir tendence novērst magnētiskās plūsmas izmaiņas:

e = — dψ / dt

Spoles plūsmas savienojums ir vienāds ar magnētisko plūsmu algebrisko summu, kas iekļūst tās atsevišķos pagriezienos:

kur N ir spoles apgriezienu skaits.

SI mērvienību sistēmā magnētiskā plūsma un plūsmas saite tiek izteikta Vēberā (Wb).

Magnētiskā plūsma F, kas iekļūst katrā spoles pagriezienā, parasti var saturēt divas sastāvdaļas: magnētiskā plūsma pašindukcijas Fsi un ārējo lauku magnētiskā plūsma Fvp: F — Fsi + Fvp.

Pirmā sastāvdaļa ir caur spoli plūstošās strāvas radītā magnētiskā plūsma, otro nosaka magnētiskie lauki, kuru pastāvēšana nav saistīta ar strāvu spolē — Zemes magnētiskais lauks, citu spoļu magnētiskie lauki un pastāvīgie magnēti… Ja magnētiskās plūsmas otro komponentu izraisa citas spoles magnētiskais lauks, tad to sauc par savstarpējās indukcijas magnētisko plūsmu.

Spoles plūsmu ψ, kā arī magnētisko plūsmu Φ var attēlot kā divu komponentu summu: pašindukcijas plūsmas saite ψsi un ārējā lauka plūsmas saite ψvp

ψ= ψsi + ψvp

Savukārt induktīvā spolē inducēto EMF e var attēlot kā pašinducētā EML summu, ko izraisa pašindukcijas magnētiskās plūsmas izmaiņas, un EML, ko izraisa izmaiņas magnētiskā plūsma no laukiem ārpus spoles:

e = esi + dvp,

šeit eu ir pašindukcijas EML, evp ir ārējo lauku EML.

Ja ārpus induktīvās spoles esošo lauku magnētiskās plūsmas ir vienādas ar nulli un spolē iekļūst tikai pašinducētā plūsma, tad tikai Pašindukcijas EMF.

Induktivitātes plūsmas attiecība ir atkarīga no strāvas, kas plūst caur spoli. Šai atkarībai, ko sauc par Vēberu - induktīvās spoles ampēru raksturlielumu, parasti ir nelineārs raksturs (2. att., 1. līkne).

Konkrētā gadījumā, piemēram, spolei bez magnētiskā serdeņa šī atkarība var būt lineāra (2. att., 2. līkne).

Rīsi. 2. Induktīvās spoles Vēbera ampēra raksturlielumi: 1 — nelineārs, 2 — lineārs.

SI vienībās induktivitāti izsaka henrī (H).

Analizējot ķēdes, parasti netiek ņemta vērā spolē inducētā EML vērtība, bet gan spriegums tās spailēs, kuru pozitīvais virziens ir izvēlēts tā, lai tas sakristu ar strāvas pozitīvo virzienu:

Idealizētu elektriskās ķēdes elementu — induktivitāti — var uzskatīt par vienkāršotu induktīvās spoles modeli, kas atspoguļo spoles spēju uzglabāt magnētiskā lauka enerģiju.

Lineārai induktivitātei spriegums uz tās spailēm ir proporcionāls strāvas izmaiņu ātrumam. Kad tiešā strāva plūst cauri induktivitātei, spriegums uz tās spailēm ir nulle, tāpēc induktivitātes pretestība līdzstrāvai ir nulle.