vijesti

Kako rade induktori

Autor: Marshall Brain

induktor

Jedna velika upotreba induktora je njihovo spajanje s kondenzatorima za stvaranje oscilatora. HUNTSTOCK / GETTY IMAGES

Induktor je otprilike onoliko jednostavan koliko elektronička komponenta može biti - to je jednostavno namotaj žice. Međutim, pokazalo se da zavojnica žice može učiniti neke vrlo zanimljive stvari zbog magnetskih svojstava zavojnice.

U ovom ćemo članku naučiti sve o induktorima i za što se koriste.

Sadržaj

Osnove induktora

Henries

Primjena induktora: Senzori semafora

Osnove induktora

U dijagramu strujnog kruga, induktor je prikazan ovako:

Da biste razumjeli kako induktor može raditi u krugu, ova slika je korisna:

Ono što vidite ovdje je baterija, žarulja, namotaj žice oko komada željeza (žuto) i prekidač. Zavojnica žice je induktor. Ako ste pročitali Kako rade elektromagneti, mogli biste prepoznati da je induktor elektromagnet.

Kad biste izvadili induktor iz ovog kruga, imali biste normalnu svjetiljku. Zatvoriš prekidač i žaruljica svijetli. S induktorom u krugu kao što je prikazano, ponašanje je potpuno drugačije.

Žarulja je otpornik (otpor stvara toplinu kako bi žarna nit u žarulji svijetlila — za detalje pogledajte Kako žarulje rade). Žica u zavojnici ima mnogo manji otpor (to je samo žica), pa ono što biste očekivali kada uključite prekidač je da žarulja jako slabo svijetli. Većina struje trebala bi slijediti put niskog otpora kroz petlju. Ono što se umjesto toga događa je da kada zatvorite prekidač, žarulja svijetli jako, a zatim postaje slabija. Kada otvorite prekidač, žarulja jako svijetli i zatim se brzo ugasi.

Razlog za ovo čudno ponašanje je induktor. Kada struja prvi put počne teći u zavojnici, zavojnica želi stvoriti magnetsko polje. Dok se polje stvara, zavojnica inhibira protok struje. Nakon što je polje izgrađeno, struja može normalno teći kroz žicu. Kada se sklopka otvori, magnetsko polje oko zavojnice održava struju u zavojnici sve dok polje ne nestane. Ova struja održava žarulju upaljenom neko vrijeme iako je prekidač otvoren. Drugim riječima, induktor može pohraniti energiju u svom magnetskom polju, a induktor ima tendenciju da se odupre svakoj promjeni u količini struje koja teče kroz njega.

Razmislite o vodi…

Jedan od načina da vizualizirate djelovanje induktora je da zamislite uski kanal kroz koji teče voda i teško vodeno kolo čije lopatice zarivaju u kanal. Zamislite da voda u kanalu u početku ne teče.

Sada pokušajte pokrenuti vodu. Kotač s lopaticama nastojat će spriječiti protok vode dok ne dostigne brzinu s vodom. Ako tada pokušate zaustaviti protok vode u kanalu, rotirajući vodeni kotač će pokušati zadržati vodu u kretanju dok se njegova brzina rotacije ne uspori natrag na brzinu vode. Induktor radi istu stvar s protokom elektrona u žici - induktor se opire promjeni protoka elektrona.

PROČITAJ VIŠE

Henries

Kapacitet induktora kontroliraju četiri faktora:

Broj zavojnica – više zavojnica znači veću induktivnost.

Materijal oko kojeg su zavojnice omotane (jezgra)

Površina poprečnog presjeka zavojnice – veća površina znači veću induktivnost.

Duljina zavojnice – Kratka zavojnica znači uže (ili preklapajuće) zavojnice, što znači veću induktivnost.

Stavljanje željeza u jezgru induktora daje mu mnogo veću induktivnost nego zrak ili bilo koja nemagnetska jezgra.

Standardna jedinica induktiviteta je henry. Jednadžba za izračunavanje henrijevog broja u induktoru je:

H = (4 * Pi * # zavoja * # zavoja * površina zavojnice * mu) / (duljina zavojnice * 10 000 000)

Površina i duljina zavojnice izražene su u metrima. Pojam mu je propusnost jezgre. Zrak ima propusnost 1, dok čelik može imati propusnost 2000.

Primjena induktora: Senzori semafora

Recimo da uzmete kolut žice promjera oko 6 stopa (2 metra), koji sadrži pet ili šest petlji žice. Izrežete nekoliko utora na cesti i postavite zavojnicu u utore. Pričvrstite mjerač induktiviteta na zavojnicu i vidite koliki je induktivitet zavojnice.

Sada parkirate automobil iznad zavojnice i ponovno provjerite induktivitet. Induktivnost će biti mnogo veća zbog velikog čeličnog objekta koji se nalazi u magnetskom polju petlje. Automobil parkiran iznad zavojnice ponaša se kao jezgra induktora, a njegova prisutnost mijenja induktivitet zavojnice. Većina senzora semafora koristi petlju na ovaj način. Senzor stalno testira induktivitet petlje na cesti, a kada induktivitet poraste, zna da ga čeka auto!

Obično koristite mnogo manju zavojnicu. Jedna velika upotreba induktora je njihovo spajanje s kondenzatorima za stvaranje oscilatora. Pogledajte kako rade oscilatori za detalje.