Hur fungerar induktorn?

En induktor är inget annat än en isolerad tråd som är tätt lindad runt en magnetisk kärna. Kärnan kan vara ett ferromagnetiskt material eller plast, eller i vissa fall ihålig (luft). Detta bygger på principen att det magnetiska flödet utvecklas runt den strömförande ledaren. Om du känner till kondensatorer kommer du att vara bekant med det faktum att kondensatorer lagrar energi genom att lagra lika och motsatta laddningar i sina plattor. På liknande sätt lagrar en induktor energi i form av ett magnetfält som utvecklas runt den. Induktorer svarar olika på AC och DC. Men innan du går in i "hur induktorer fungerar." Låt oss titta på dess struktur och egenskaper.

Induktorstruktur:

Induktorer är mycket enkla att bygga av alla andra komponenter som används inom elektronik. Detta är en guide för att göra en enkel induktor. Endast en isolerande tråd och ett magnetiskt kärnmaterial behövs för att linda spolen. En magnetisk kärna är inget annat än ett material som trådar lindas runt, som visas på bilden ovan. Det finns olika typer av induktorer beroende på vilket kärnmaterial som används. Några vanliga kärnmaterial som används är järn, järnmagneter etc. Utöver typen av kärnmaterial finns det även i olika storlekar och former, inklusive cylinder, stång, Torode och plåt. Däremot finns det induktorer utan någon fysisk magnetisk kärna. De kallas ihåliga induktorer eller ihåliga induktorer. Den magnetiska kärnan spelar en viktig roll för att ändra induktansen hos induktorn.

Hur fungerar induktorn

Låt oss börja med att konstatera det faktum att "magnetiskt flöde kommer att produceras på en strömförande ledare." På liknande sätt, när en elektrisk ström passerar genom en induktor, skapar den ett magnetiskt flöde runt den. Med andra ord, energin som appliceras på induktorn lagras i form av magnetiskt flöde. Det magnetiska flödet kommer att utvecklas i motsatt riktning av strömflödet. Induktorn är därför resistent mot plötsliga förändringar i strömmen som flyter genom den. Denna förmåga hos induktorer kallas induktans, och varje induktor kommer att ha viss induktans. Detta ges av symbolen L och i enheter av Henry.

Induktansen för induktansen beror på formen på spolen, antalet varv av den magnetiska kärnlindningen, arean av den magnetiska kärnan och permeabiliteten hos det magnetiska kärnmaterialet. Induktansen för induktorn ges av följande formel

L = μN2A/L

L - Spolinduktans

μ - Kärnmaterialets permeabilitet

A - Spolearea (m2)

N - Antal varv i en spole

l - Medellängd på spolen (m)

Induktorer i AC-kretsar:

Som nämnts tidigare fungerar induktorer annorlunda än AC- än DC-signalkällor. När en AC-signal appliceras på en induktor skapar den ett magnetfält som varierar med tiden eftersom strömmen som producerar själva magnetfältet varierar med tiden. Enligt Faradays lag skapar detta fenomen en självinduktiv spänning på induktorn. Den självinducerade spänningen uttrycks med VL. Faktum är att de spänningar som genereras i båda ändarna av induktorn verkar i motsatt riktning mot de strömmar som motstår dem. Spänningen i båda ändarna av induktorn ges av följande formel

VL =L di / dt

VL - Självinducerad spänning

di/dt - Ändring av ström i förhållande till tid

Om en ström på 1 ampere flyter genom en Henry-induktor i förhållande till 1 sekund, kommer den att genereras på induktorn

"v. Nu kan du se hur strömmen som flyter genom induktorn påverkar spänningen som genereras i båda ändarna. Den resulterande spänningen är motsatsen till strömmen som flyter genom induktorn.

VI-egenskaper hos induktorer:

Låt oss hänvisa till induktorns VI karakteristiska kurva för att bättre förstå ovanstående begrepp. När en positiv cykel av AC-signalen passerar genom induktorn, ökar strömmen. Vi vet att induktorn hatar förändringar i strömmen, så den producerar en inducerad spänning mot strömmen som orsakar det. Du kan observera detta vid 0 grader i figuren ovan, där den inducerade spänningen blir den maximala när strömmen börjar stiga. När strömmen når sitt maximum blir den inducerade spänningen negativ i ett försök att förhindra strömmen från att minska.

Denna cykel upprepas, och från figuren ovan kan vi observera att den inducerade spänningen som genereras i induktorn kommer att påverka den varierande strömmen som flyter genom den. Här sägs spänningen och strömmen vara ur fas med 90 grader. Således, genom växelströmssignaler, lagrar och frigör induktorn energi i form av ett magnetfält i en kontinuerlig cykel.

Induktorer i en likströmskrets:

Vi förstår nu hur induktorer fungerar med AC-signalkällor. Låt oss se hur den reagerar när den används med en DC-signalkälla. Kom ihåg att formeln för den inducerade spänningen i båda ändarna av induktorn ges av följande formel

VL =L di / dt

När en DC-signalkälla används kommer förändringen i ström i förhållande till tiden att vara noll, vilket resulterar i noll inducerad spänning i båda ändarna av induktorn. Enkelt uttryckt, i en likströmskrets, beter sig induktorn som en enkel vanlig tråd, och dess tråd genererar ett visst motstånd. Det finns dock mer när man använder en induktor med en DC-signalkälla i en riktig krets. I en riktig krets tar strömmen mycket kort tid att nå sitt maximum från noll. I detta ögonblick kommer det att finnas en inducerad spänning i båda ändarna av induktorn, vilket kommer att vara ett negativt maximum när strömmen börjar röra sig från noll till dess maximum. När strömmen når ett stabilt DC-tillstånd, sjunker den inducerade spänningen kraftigt till noll och blir föråldrad. När den används med en DC-signalkälla kommer induktorn att uppvisa sådana inducerade spänningstoppar med kort intervall.

Induktiv reaktans:

En annan viktig sak att veta om induktorer är reaktans. Detta är motståndskarakteristiken för komponenter som kondensatorer och induktorer mot elektriska AC-signaler. Reaktansen som visas av induktorn kallas induktiv reaktans och ges av formeln

XL=2πFL

Från formeln kan man dra slutsatsen att reaktansen ökar när frekvensen av AC-signalen ökar, med tanke på att induktorn hatar att ändra strömmar, så den uppvisar större reaktans mot högfrekventa signaler. När frekvensen är nära noll eller likströmssignalen passerar, blir reaktansen noll, precis som ledaren genom vilken insignalen passerar.