nyheder

Hvordan induktorer virker

Af: Marshall Brain

induktor

En stor anvendelse af induktorer er at slå dem sammen med kondensatorer for at skabe oscillatorer. HUNTSTOCK / GETTY-BILLEDER

En induktor er omtrent så simpel, som en elektronisk komponent kan blive - det er simpelthen en spole af ledning. Det viser sig dog, at en spole af tråd kan gøre nogle meget interessante ting på grund af en spoles magnetiske egenskaber.

I denne artikel lærer vi alt om induktorer, og hvad de bruges til.

Indhold

Grundlæggende om induktor

Henries

Induktoranvendelse: Trafiklyssensorer

Grundlæggende om induktor

I et kredsløbsdiagram er en induktor vist sådan:

For at forstå, hvordan en induktor kan fungere i et kredsløb, er denne figur nyttig:

Det, du ser her, er et batteri, en pære, en spole af ledning omkring et stykke jern (gul) og en kontakt. Trådspolen er en induktor. Hvis du har læst, hvordan elektromagneter virker, vil du måske genkende, at induktoren er en elektromagnet.

Hvis du skulle tage induktoren ud af dette kredsløb, ville du have en normal lommelygte. Du lukker kontakten og pæren lyser. Med induktoren i kredsløbet som vist er adfærden helt anderledes.

Pæren er en modstand (modstanden skaber varme for at få glødetråden i pæren til at lyse - se Hvordan pærer virker for detaljer). Ledningen i spolen har meget lavere modstand (det er bare ledning), så hvad du ville forvente, når du tænder for kontakten, er, at pæren lyser meget svagt. Det meste af strømmen skal følge lavmodstandsvejen gennem sløjfen. Det, der sker i stedet, er, at når du lukker kontakten, brænder pæren kraftigt og bliver derefter svagere. Når du åbner kontakten, brænder pæren meget kraftigt og går derefter hurtigt ud.

Årsagen til denne mærkelige adfærd er induktoren. Når der først begynder at løbe strøm i spolen, ønsker spolen at opbygge et magnetfelt. Mens feltet bygges, hæmmer spolen strømmen. Når feltet er bygget, kan strømmen flyde normalt gennem ledningen. Når kontakten åbnes, holder magnetfeltet omkring spolen strøm i spolen, indtil feltet kollapser. Denne strøm holder pæren tændt i en periode, selvom kontakten er åben. Med andre ord kan en induktor lagre energi i sit magnetfelt, og en induktor har en tendens til at modstå enhver ændring i mængden af ​​strøm, der flyder gennem den.

Tænk på vand...

En måde at visualisere handlingen af ​​en induktor på er at forestille sig en smal kanal med vand, der strømmer gennem den, og et tungt vandhjul, der har sine skovle dypper ned i kanalen. Forestil dig, at vandet i kanalen ikke flyder i starten.

Nu prøver du at få vandet i gang. Skovlhjulet vil have en tendens til at forhindre vandet i at flyde, indtil det er kommet op i fart med vandet. Hvis du derefter forsøger at stoppe strømmen af ​​vand i kanalen, vil det snurrende vandhjul forsøge at holde vandet i bevægelse, indtil dets rotationshastighed falder tilbage til vandets hastighed. En induktor gør det samme med strømmen af ​​elektroner i en ledning - en induktor modstår en ændring i strømmen af ​​elektroner.

LÆS MERE

Henries

Kapaciteten af ​​en induktor styres af fire faktorer:

Antallet af spoler - Flere spoler betyder mere induktans.

Materialet som spolerne er viklet rundt om (kernen)

Tværsnitsarealet af spolen - Mere areal betyder mere induktans.

Længden af ​​spolen - En kort spole betyder smallere (eller overlappende) spoler, hvilket betyder mere induktans.

At sætte jern i kernen af ​​en induktor giver den meget mere induktans, end luft eller enhver ikke-magnetisk kerne ville.

Standardenheden for induktans er Henry. Ligningen for at beregne antallet af henries i en induktor er:

H = (4 * Pi * #drejninger * #drejninger * spoleareal * mu) / (spolelængde * 10.000.000)

Spolens areal og længde er i meter. Udtrykket mu er permeabiliteten af ​​kernen. Luft har en permeabilitet på 1, mens stål kan have en permeabilitet på 2.000.

Induktoranvendelse: Trafiklyssensorer

Lad os sige, at du tager en trådspiral på måske 2 meter i diameter, som indeholder fem eller seks løkker af tråd. Man skærer nogle riller i en vej og placerer spolen i rillerne. Man sætter en induktansmåler på spolen og ser hvad spolens induktans er.

Nu parkerer du en bil over spolen og tjekker induktansen igen. Induktansen vil være meget større på grund af det store stålobjekt placeret i løkkens magnetfelt. Bilen, der er parkeret over spolen, fungerer som kernen i induktoren, og dens tilstedeværelse ændrer spolens induktans. De fleste trafiklyssensorer bruger sløjfen på denne måde. Sensoren tester konstant induktansen af ​​sløjfen i vejen, og når induktansen stiger ved den, at der venter en bil!

Normalt bruger man en meget mindre spole. En stor anvendelse af induktorer er at slå dem sammen med kondensatorer for at skabe oscillatorer. Se, hvordan oscillatorer virker for detaljer.