Mikä on induktanssi

Induktanssia kutsutaan sähköpiirin idealisoiduksi elementiksi, johon magneettikentän energia on tallennettu. Siinä ei tapahdu sähkökenttäenergian varastointia tai sähköenergian muuntamista muunlaiseksi energiaksi.

Lähin idealisoitua elementtiä - induktanssi - on sähköpiirin todellinen elementti - induktiivinen kela.

Toisin kuin induktanssi, induktanssikela varastoi myös sähkökentän energian ja muuntaa sähköenergian muunlaiseksi energiaksi, erityisesti lämmöksi.

Kvantitatiivisesti sähköpiirin todellisten ja idealisoitujen elementtien kyvylle tallentaa magneettikentän energiaa on tunnusomaista parametri, jota kutsutaan induktanssiksi.

Siten termiä "induktanssi" käytetään sähköpiirin idealisoidun elementin nimenä, parametrin nimenä, joka luonnehtii kvantitatiivisesti tämän elementin ominaisuuksia, ja induktiivisen kelan pääparametrin nimenä.

Riisi. 1. Induktanssin perinteinen graafinen merkintä

Induktiivisen kelan jännitteen ja virran välinen suhde määritetään sähkömagneettisen induktion laki, josta seuraa, että kun induktiiviseen kelaan tunkeutuva magneettivuo muuttuu, siihen indusoituu sähkömotorinen voima e, joka on verrannollinen käämin vuolinkin ψ muutosnopeuteen ja suunnattu siten, että käämin aiheuttama virta se pyrkii estämään muutoksen magneettivuossa:

e = — dψ / dt

Kelan vuokytkentä on yhtä suuri kuin sen yksittäisten kierrosten läpäisevien magneettivuojen algebrallinen summa:

missä N on kelan kierrosten lukumäärä.

SI-yksikköjärjestelmässä magneettivuo ja vuolinkitys ilmaistaan ​​Weberillä (Wb).

Magneettivuo F, joka läpäisee jokaisen kelan kierroksen, voi yleensä sisältää kaksi komponenttia: itseinduktion magneettivuon Fsi ja ulkoisten kenttien magneettivuon Fvp: F — Fsi + Fvp.

Ensimmäinen komponentti on kelan läpi kulkevan virran aiheuttama magneettivuo, toisen määräävät magneettikentät, joiden olemassaolo ei liity kelassa olevaan virtaan - Maan magneettikenttä, muiden kelojen magneettikentät ja kestomagneetit… Jos magneettivuon toinen komponentti johtuu toisen kelan magneettikentästä, sitä kutsutaan keskinäisen induktion magneettivuoksi.

Kelavuo ψ sekä magneettivuo Φ voidaan esittää kahden komponentin summana: itseinduktiovuon kytkentä ψsi ja ulkoinen kenttävuon kytkentä ψvp

ψ= ψsi + ψvp

Induktiiviseen kelaan indusoitunut EMF e puolestaan ​​voidaan esittää itseindusoidun EMF:n summana, joka aiheutuu itseinduktion magneettivuon muutoksesta, ja EMF:n summana, jonka aiheuttaa muutos itseinduktion magneettivuossa. magneettivuo kelan ulkopuolisista kentistä:

e = esi + dvp,

tässä eu on itseinduktion EMF, evp on ulkoisten kenttien EMF.

Jos induktiivisen kelan ulkopuolisten kenttien magneettivuot ovat nolla ja vain itseindusoitu vuo tunkeutuu kelaan, niin vain Itseinduktion EMF.

Induktanssivuon suhde riippuu kelan läpi kulkevasta virrasta. Tämä riippuvuus, jota kutsutaan Weberiksi - induktiivisen kelan ampeeriominaisuus, on yleensä epälineaarinen (kuva 2, käyrä 1).

Tietyssä tapauksessa, esimerkiksi kelalla ilman magneettisydämeä, tämä riippuvuus voi olla lineaarinen (kuva 2, käyrä 2).

Riisi. 2. Induktiivisen kelan Weber-ampeerin ominaisuudet: 1 — epälineaarinen, 2 — lineaarinen.

SI-yksiköissä induktanssi ilmaistaan ​​henrieinä (H).

Piirejä analysoitaessa ei yleensä oteta huomioon kelaan indusoituneen EMF:n arvoa, vaan sen napojen jännitettä, jonka positiivinen suunta valitaan siten, että se osuu yhteen virran positiivisen suunnan kanssa:

Sähköpiirin idealisoitu elementti - induktanssi - voidaan nähdä induktiivisen kelan yksinkertaistettuna mallina, joka heijastaa kelan kykyä varastoida magneettikentän energiaa.

Lineaarisen induktanssin tapauksessa sen napojen yli oleva jännite on verrannollinen virran muutosnopeuteen. Kun tasavirta kulkee induktanssin läpi, sen napojen jännite on nolla, joten induktanssin resistanssi tasavirralle on nolla.