Cum se calculează inductanța
Așa cum un corp cu masă în mecanică rezistă accelerației în spațiu, manifestând inerție, tot așa inductanța împiedică schimbarea curentului dintr-un conductor, manifestând EMF de auto-inducție. Acesta este EMF de auto-inducție, care se opune atât unei scăderi a curentului, încercând să-l mențină, cât și unei creșteri a curentului, încercând să-l scadă.
Cert este că în procesul de modificare (creștere sau scădere) curentului din circuit se modifică și fluxul magnetic creat de acest curent, care este localizat în principal în zona limitată de acest circuit. Și pe măsură ce fluxul magnetic crește sau scade, acesta induce un EMF de autoinducție (după regula lui Lenz — împotriva cauzei care îl provoacă, adică împotriva curentului menționat la început), toate în același circuit. Inductanța L se numește aici factor de proporționalitate dintre curentul I și fluxul magnetic total Φ, acest curent generat de:
Deci, cu cât inductanța circuitului este mai mare, cu atât este mai puternică decât câmpul magnetic rezultat, împiedică schimbarea curentului (câmpul este cel care îl creează) și, prin urmare, va dura mai mult până când curentul se schimbă printr-o inductanță mai mare, cu aceeași tensiune aplicată. Următoarea afirmație este, de asemenea, adevărată: cu cât este mai mare inductanța, cu atât mai mare va fi tensiunea pe circuit atunci când fluxul magnetic prin acesta se schimbă.
Să presupunem că schimbăm fluxul magnetic într-o anumită regiune cu o rată constantă, apoi acoperind această regiune cu diferite circuite, vom obține mai multă tensiune pe acel circuit a cărui inductanță este mai mare (transformatorul, bobina Rumkorf etc. funcționează pe acest principiu).
Dar cum se calculează inductanța buclei? Cum să găsiți factorul de proporționalitate dintre curent și fluxul magnetic? Primul lucru de reținut este că inductanța se modifică în Henry (H). La bornele unui circuit cu o inductanță de 1 henry, dacă curentul din acesta se modifică cu un amper pe secundă, va apărea o tensiune de 1 volt.
Mărimea inductanței depinde de doi parametri: de dimensiunile geometrice ale circuitului (lungime, lățime, număr de spire etc.) și de proprietățile magnetice ale mediului (dacă, de exemplu, există un miez de ferită în interiorul bobină, inductanța acesteia va fi mai mare decât dacă nu există miez în interior).
Pentru a calcula inductanța produsă, este necesar să se știe ce formă va avea bobina în sine și ce permeabilitate magnetică va avea mediul din interiorul acesteia (permeabilitatea magnetică relativă a mediului este factorul de proporționalitate dintre permeabilitatea magnetică a unui vid și cea magnetică). permeabilitatea unui mediu dat.Desigur, este diferit pentru diferite materiale)...
Să ne uităm la formulele de calcul a inductanței celor mai comune forme de bobine (solenoid cilindric, toroid și fir lung).
Iată formula pentru a calcula inductanța solenoid — bobine, a căror lungime este mult mai mare decât diametrul:
După cum puteți vedea, cunoscând numărul de spire N, lungimea înfășurării l și aria secțiunii transversale a bobinei S, găsim inductanța aproximativă a bobinei fără miez sau cu miez, în timp ce magneticul permeabilitatea vidului este o valoare constantă:
Inductanța unei bobine toroidale, unde h este înălțimea toroidului, r este diametrul interior al toroidului, R este diametrul exterior al toroidului:
Inductanța unui fir subțire (raza secțiunii transversale este mult mai mică decât lungimea), unde l este lungimea firului și r este raza secțiunii sale transversale. Mu cu indicii i și e sunt permeabilitățile magnetice relative ale mediului intern (intern, materiale conductoare) și extern (extern, materiale din afara conductorului):
Un tabel de permisivități relative vă va ajuta să estimați la ce inductanță vă puteți aștepta de la un circuit (sârmă, bobină) folosind un anumit material magnetic ca miez:
