Котушка індуктивності (inductor. -eng) - пристрій, основним компонентом якого є провідник скручений в кільця або серцевик, що обвиває. При проходженні струму навколо скрученого провідника (котушки) утворюється магнітне поле (вона може концентрувати змінне магнітне поле), що використовується в радіо- та електротехніці.
До точної і комп'ютерної техніки більш близький дросель (Drossel, регулятор, обмежувач), так як він найчастіше застосовується в ланцюгах живлення процесорів, відеокарт, материнських плат, блоки живлення & etc. Останнім часом застосовуються індуктори закриті в корпуси з металевого сплаву для зменшення наведень, випромінювання, шумів і високочастотного свисту при роботі котушки.
Дросель служить для зменшення пульсацій напруги, згладжування або фільтрації частотної складової струму та усунення змінної складової струму. Опір дроселя збільшується зі збільшенням частоти, а постійного струму опір дуже мало. Характеристики дроселя виходять від товщини провідника, кількості витків, опору провідника, наявності або відсутності сердечника та матеріалу, з якого сердечник зроблено. Особливо ефективними вважаються дроселі з феритовими осердями (а також з альсифера, карбонільного заліза, магнетиту) з великою магнітною проникністю.
Як працює дросель.
У ланцюгах змінного струмуДля обмеження струму навантаження дуже часто застосовують дроселі - індуктивні опори. Перед звичайними резисторами тут дроселі мають серйозні переваги - значну економію електроенергії та відсутність сильного нагріву.
Який пристрій дроселя, на чому ґрунтується принцип його роботи?
Влаштований дросель дуже просто - це котушка з електричного дроту, намотана на сердечнику з феромагнітного матеріалу. Приставка ферро говорить про присутність заліза в його складі (ферум - латинська назва заліза), в тій чи іншій кількості.
Принцип роботи дроселя заснований на властивості, властивій не тільки котушкам, а й взагалі будь-яким провідникам - індуктивності. Це явище найлегше зрозуміти, поставивши нескладний досвід.
Для цього потрібно зібрати найпростішу електричний ланцюг, Що складається з низьковольтного джерела постійного струму (батарейки), маленької лампочки розжарювання, на відповідну напругу і досить потужного дроселя (можна взяти дросель від лампи ДРЛ-400 ВАТ).
Без дроселя, схема працюватиме як завжди - ланцюг замикається, лампа загоряється. Але якщо додати дросель, підключивши його послідовно навантаженні (лампочці), картина дещо зміниться.
Придивившись, можна помітити, що по-перше, лампа спалахує не відразу, а з деякою затримкою, по-друге - при розмиканні ланцюга виникає добре помітна іскра, яка раніше не спостерігалася. Так відбувається тому що, в момент включення струм у ланцюги зростає не відразу - цьому перешкоджає дросель, якийсь час поглинаючи електроенергію і запасаючи її у вигляді електро магнітного поля. Цю здатність і називають – індуктивністю.
Чим більша величина індуктивності, тим більше енергії може запасти дросель. Одиниця величини індуктивності - 1 Генрі У момент розриву ланцюга запасена енергія звільняється, причому напруга у своїй може перевищити Э.Д.С. використовуваного джерела в десятки разів, а струм спрямований у протилежний бік. Звідси помітне щирість у місці розриву. Це називається - Э.Д.С. самоіндукції.
Якщо встановити джерело змінного струму замість постійного, використовуючи, наприклад, понижувальний трансформатор, можна виявити, що та ж лампочка, підключена через дросель - не горить зовсім. Дросель надає змінному струму набагато більший опір, ніж постійному. Це відбувається через те, що струм у напівперіоді, відстає від напруги.
Виходить, що напруга, що діє, на навантаженні падає в багато разів (і струм відповідно), але енергія при цьому не втрачається - повертається за рахунок самоіндукції назад в ланцюг. Опір, що надається індуктивністю змінному струму, називається - реактивним. Його значення залежить від величини індуктивності та частоти змінного струму. Величина індуктивності у свою чергу, залежить від кількості витків котушки і якості матеріалу сердечника, званого - магнітної проникністю, а також його форми.
Магнітна проникність - число, що показує у скільки разів індуктивність котушки більше з осердям з даного матеріалу, ніж без нього (в ідеалі - у вакуумі.)
Т. е - магнітна проникність вакууму прийнята за одиниця.
У радіочастотних котушках малої індуктивності, для точного підстроювання застосовуються осердя стрижеподібної форми. Матеріалами для них можуть бути ферити з відносно невеликою магнітною проникністю, іноді немагнітні матеріали з проникністю менше 1.
В електромагнітах реле - сердечники підковоподібної та циліндричної форми із спеціальних сталей.
Для намотування дроселів та трансформаторів використовують замкнуті сердечники - магнітопроводи Ш - образної та тороїдальної форми. Матеріалом на частотах до 1000 гц є спеціальна сталь, вище 1000 гц - різні феросплави. Магнітопроводи набираються із окремих пластин, покритих лаком.
У котушки, намотаної на сердечник, крім реактивного (Xl) є і активний опір (R). Таким чином, повний опір котушки індуктивності дорівнює сумі активної та реактивної складових.
Як працює трансформатор?
Розглянемо роботу дроселя зібраного на замкнутому магнітопроводі та підключеного у вигляді навантаження до джерела змінного струму. Число витків і магнітна проникність сердечника підібрані таким чином, що його реактивний опір велике, струм, що протікає в ланцюзі відповідно - немає.
Струм, періодично змінюючи свій напрямок, буде збуджувати в обмотці котушки (назвемо її котушка номер 1) електромагнітне поле, напрямок якого також буде змінюватися переодічно - перемагнічуючи сердечник. Якщо цей же сердечник помістити додаткову котушку(назвемо її - номер 2), під дією змінного електромагнітного поля сердечника, у ній виникне наведена змінна Э.Д.С.
Якщо кількість витків обох котушок збігається, значення наведеної Э.Д.С. дуже близько до значення напруги джерела живлення, поданого на котушку номер 1. Якщо зменшити кількість витків котушки номер 2 вдвічі, то значення наведеної Е.Д.С. зменшиться вдвічі, якщо кількість витків навпаки, збільшити – наведена Е.Д.С. також, зросте. Виходить, що на кожен виток припадає якась певна частина напруги.
Обмотку котушки, на яку подається напруга живлення (номер 1), називають первинною. а обмотка, з якої трансформована напруга знімається – вторинною.
Відношення числа витків вторинної (Np) та первинної (Ns) обмоток дорівнює відношенню відповідних їм напруг - Up (напруга первинної обмотки) та Us (напруга вторинної обмотки).
Таким чином, пристрій, що складається з замкнутого магнітопроводу і двох обмоток в ланцюзі змінного струму можна використовувати для зміни напруги - трансформації. Відповідно, воно так і називається – трансформатор.
Якщо підключити до вторинної обмотки якесь навантаження, у ній виникне струм (Is). Це викликає пропорційне збільшення струму (Ip) і первинної обмотці. Буде вірним співвідношення:
Трансформатори можуть застосовуватися як для перетворення напруги живлення, так і для розв'язки і узгодження підсилювальних каскадів. Під час роботи з трансформаторами необхідно звернути увагу на ряд важливих параметрів, таких як:
1. Допустимі струми та напруги для первинної та вторинної обмоток.
2. Максимальну потужністьтрансформатора - потужність, яка може тривалий час передаватися через нього, не викликаючи перегріву обмоток.
3. Діапазон робочих частот трансформатора.
Паралельний коливальний контур.
Якщо з'єднати котушку індуктивності та конденсатор – вийде дуже цікавий елемент радіотехніки – коливальний контур. Якщо зарядити конденсатор чи навести у котушці Э.Д.С. використовуючи електромагнітне поле - у контурі почнуть відбуватися такі процеси: Конденсатор розряджається, збуджує електромагнітне поле в котушці індуктивності. Коли заряд виснажується, котушка індуктивності повертає запасену енергію назад у конденсатор, але з протилежним знаком, з допомогою Э.Д.С. самоіндукції. Це буде повторюватися знову і знову - у контурі виникнуть електромагнітні коливаннясинусоїдальної форми. Частота цих коливань називається резонансною частотою контуру, і залежить від величин ємності конденсатора(С) та індуктивності котушки (L).
Паралельний коливальний контур має дуже великий опір на своїй резонансної частоти. Це дозволяє використовувати його для частотної селекції (виділення) у вхідних ланцюгах радіоапаратури і підсилювачах проміжної частоти, а також - різних схемах генераторів, що задають.
Колірне та кодове маркування індуктивностей.
Зазвичай індуктивностей кодується номінальне значення індуктивності і допуск, тобто. допустиме відхилення від зазначеного номіналу. Номінальне значення кодується цифрами, а допуск – літерами. Застосовується два види кодування.
Кодове маркування.
Перші дві цифри вказують значення мікрогенрі (мкГн), остання - кількість нулів. Наступна за цифрами буква вказує на допуск. Наприклад, код 101J означає 100 мкГн ±5%. Якщо остання буква не вказується -допуск 20%. Винятки: для індуктивностей менше 10 мкГн роль десяткової коми виконує буква R, а індуктивностей менше 1 мкГн - буква N.
D=±0,3 нГн; J=±5%; К=±10%; M=±20%
Приклади позначень:
Індуктивності маркуються безпосередньо в мікрогенрі (мкГн). У таких випадках маркування 680К означатиме не 68 мкГн ±10%, як у випадку А, а 680 мкГн ±10%.
Як виміряти індуктивність котушки, дроселя.
Вибачте за якість деяких картинок (чим багаті).
Бережіть себе та своїх близьких!
згорнути
Словосполучення "котушка ниток" знайоме всім, але про котушку індуктивності чули, гадаю, не всі. Ось що ви собі уявляєте під словом "котушка"? Ну... це, напевно, якась фіговинка, на якій намотані нитки, волосінь, мотузка, та що завгодно! Котушка індуктивності представляє собою точнісінько те саме, але замість нитки, волосіні або чогось ще там намотаний звичайний мідний дріт в ізоляції. Ізоляція може бути з безбарвного лаку, з провідної ізоляції, і навіть з матер'яної. Тут фішка така, хоч і дроти в котушці індуктивності дуже щільно прилягають один до одного, вони все одно ізольовані один від одного. Якщо будете мотати котушки індуктивності самі, у жодному разі не надумайте брати звичайний мідний голий провід!
Будь-яка котушка індуктивності, як не дивно, має індуктивність:-) Індуктивність котушки вимірюється в Генрі (Гн), позначається літерою L і заміряється LC - метром. Що таке індуктивність? Давайте розумітися. Якщо через проводок прогнати електричний струм, він навколо себе створить магнітне поле:
де - магнітне поле, I - сила струму.
А давайте візьмемо і намотаємо в спіральку цей провід і подамо на його кінці електричний струм:
І у нас вийшла ось така картина з магнітними силовими лініями:
Грубо кажучи, чим більше ліній магнітного поля перетнуть площу цього соленоїда, виходить площа циліндра, тим більше магнітний потік (Ф). Так як по всій цій конструкції тече електричний струм, то в цей момент він має якийсь Силою струму (I). А коефіцієнт між магнітним потоком і силою струму називається індуктивністю і обчислюється так:
З наукової точки зору, індуктивність - це здатність видобувати енергію з джерела електричного струмута зберігати її у вигляді магнітного поля. Якщо струм у котушці збільшується, магнітне поле навколо котушки розширюється, а якщо струм зменшується – магнітне поле стискається. Котушка індуктивності має також дуже цікаві властивості. При подачі на котушку електричного струму постійної напруги, в котушці виникає напруга, протилежна напрузі електричного струму і вона потім зникає через кілька секунд. Ця протилежна напруга називається Електродвигуною Силою самоіндукції, або просто - ЕРС самоіндукції. Це ЕРС залежить від індуктивності котушки. Тому в момент подачі напруги на котушку Сила струму протягом часток секунд плавно змінює своє значення від 0 до деякого значення, тому що напруга, в момент подачі електричного струму, також змінює своє значення від нуля і до встановленого значення, згідно із Законом Ома:
де I – сила струму в котушці, U – напруга в котушці, R – опір котушки.
Як ми бачимо за формулою, напруга змінюється від нуля і до напруги, що подається в котушку, отже струм теж змінюватиметься від нуля і до якогось значення. Опір котушки постійний.
І другий прикол у котушці індуктивності полягає в тому, що якщо ми розімкнемо ланцюг котушка індуктивності – джерело струму, то у нас ЕРС самоіндукції приплюсовуватиметься до напруги, яку ми подали на котушку. Отже, і струм буде на самому початку більше, а потім тихенько спаде до нуля. Час спаду сили струму також залежить від індуктивності котушки.
Зробимо перші висновки про роботу котушки індуктивності при подачі її постійного струму. При подачі на котушку електричного струму сила струму буде плавно збільшуватися, а при знятті електричного струму з котушки сила струму різко зросте в котушці і плавно зменшиться до нуля. Коротше кажучи, сила струму в котушці миттєво не може змінитися. Це в електроніці називають першим законом комутації. Уфф, ну все, найважче за:-).
Котушки індуктивності діляться в основному на два класи: з магнітним та немагнітним сердечником. Знизу на фото котушка з немагнітним осердям.
Але де в неї осердя? Повітря - це немагнітне осердя:-). Такі котушки також можуть бути намотані на якійсь циліндричній паперовій трубочці. Індуктивність котушок з немагнітним осердям використовується, коли індуктивність не перевищує 5 міліГенрі.
А ось котушки індуктивності із сердечником:
В основному використовують сердечники з фериту та залізних пластин. Сердечники підвищують індуктивність котушок у рази. Сердечники у вигляді кільця (тороїдальні) дозволяють отримати більшу індуктивність, ніж просто осердя з циліндра.
Для котушок середньої індуктивності використовуються феритові осердя:
Котушки з великою індуктивністю роблять як трансформатор із залізним сердечником, але є одна відмінність: у них є тільки одна первинна обмотка:
Від яких чинників залежить індуктивність котушки? Давайте проведемо кілька дослідів. Я намотав котушку з немагнітним сердечником. Її індуктивність настільки мала, що LC – метр мені показує нуль.
Є феритовий сердечник
Починаю вводити котушку в сердечник на край
Колись у середовищі "саморобників" телевізійних антен циркулювали міфи про суперефективність антени із застосуванням ртуті, трохи пізніше жерстяних пивних банок (правда непогану антену для Wi-Fi з пивної банки можна зробити, але не телевізійну). Ймовірно і з приводу сердечників існують подібні міфи, тим більше самі назви сучасних магнітних матеріалів (ізоперм, пермендюр) вселяють впевненість про їхню виняткову ефективність. Розглянемо питання застосування магнітного сердечника в лінійному сигнальному ланцюзі, як він впливає на параметри котушки?
Я не заглиблюватимуся в теорію і розповідати про діамагнетики, парамагнетики, феромагнетики, домени, про петлю гістерези. Це тема тривалої серйозної розмови. Спробую описати на пальцях.
Отже, магнітний осердя концентрує магнітне поле і збільшує індуктивність при тих же конструктивних параметрах котушки або дозволяє зменшити її габарити при тій же індуктивності. Спробуємо підібрати сердечник для фільтра акустичної системи - crossover"а для економії міді. Сердечник повинен мати постійні магнітні властивості до частот не менше 40 000 Гц при досить великих струмахнамагнічування. Який вибір у нас?
Сучасні магнітні матеріали поділяються на три групи:
- Металеві:
- Технічно чисте залізо (електротехнічна маловуглецева сталь).
- Електротехнічні крем'янисті сталі (трансформаторна сталь).
- Залізонікелеві леговані кристалічні сплави – пермалою, суперпермалою, муметал, ізоперм, пермендюр, пермінвар, алфер, алфенол і т.д.
- Аморфні та нанокристалічні матеріали – вітровак, вітроперм
- Порошкові матеріали, магнітодіелектрики - тонкі порошки карбонільного заліза, пермалою або альсиферу, змішані з будь-якою діелектричною зв'язкою.
- Феріти – керамічні магнітні матеріали.
Електротехнічна маловуглецева стальможе застосовуватися тільки в ланцюгах постійного струму, наприклад реле, через неприпустимо великі вихрові струми на змінному струмі і великих втратна перемагнічування.
Трансформаторна стальтрохи краще. Для зменшення вихрових струмів сердечник набирають із окремих пластин. Однак вище 1000 Гц такий сердечник має неприпустимі втрати при великих струмах намагнічування.
Залізонікелеві сплавимають дуже високу початкову магнітну проникність, можуть працювати на частотах до 100 Кгц, але у них мала індукція насичення, тобто. вони не можуть працювати у сильних полях. Зарекомендували себе як незамінний матеріал у магнітних головках магнітофонів, датчиках, магнітних екранах.Аморфні та нанокристалічні матеріали з'явилися пізніше ніж пермаллої. У них ширший частотний діапазон і трохи вище індукція насичення ніж у пермалою, Застосовуються як трансформатори струму в нових електролічильниках, імпульсні трансформатори в БП, компенсовані дроселі якісна замінапермалої.
Магнітодіелектрикимають широкий частотний діапазон до десятків мегагерц залежно від матеріалу, але малу магнітну проникність та індукцію насичення. Можуть працювати лише у слабких полях. Застосовуються в техніці ВЧ для виготовлення магнітопроводів, сердечників котушок індуктивності тощо
Феріти
мають найменші втрати на вихрові струми і відповідно можуть працювати на самих високих частотахіз усіх магнітних матеріалів. Однак мають малу індукцію насичення. Відмінною особливістюїх є сильна залежність параметрів від температури, а також старіння матеріалу, погіршення його властивостей з часом. Область застосування кожної марки фериту визначається критичною частотою, вище за яку різко зростають втрати і знижується магнітна проникність.
Можна простежити загальну тенденцію – за поліпшенні частотних параметрів матеріалу падає його індукція насичення, тобто здатність працювати у сильних полях, і навіть магнітна проникність.
Найголовніше, що будь-який магнітний матеріал змінює свої властивості в залежності від частоти і сили поля, що намагнічує.. А це означає, що котушка індуктивності з сердечником стає нелінійним елементом і вносить нелінійні спотворення в сигнал, що проходить через неї, особливо при великій індуктивності і силі струму.Феріти, крім того, піддаються впливу температури.
Навіщо ми робимо кросовер? 
Щоб розділити сигнал по частоті, кожен на головку. Це дозволить зменшити нелінійні спотворення, трохи підняти потужність, покращити якість звучання акустичної колонки. Індуктивність у такому фільтрі має не малу величину і струм теж. Тому, ввівши в котушку сердечник (будь-який!), ми не тільки не досягнемо поставленої мети, але і віддалимося від неї, внісши в сигнал додаткові спотворення. Тому доведеться відмовитися від економії на міді та зробити котушку як на малюнку, без сердечника. Щоправда у разі потужних акустичних системми отримуємо монструозну, важку та дорогу котушку. У такому разі доводиться йти на компроміс і застосовувати сердечник із високоякісних феромагнетиків. Але його необхідно розрахувати так, щоб він працював далеко від режиму насичення, а це означає, що його розміри теж будуть значними.
Сердечники у вигляді сталевих трубок, стрижнів із "суперзаліза" взагалі не мають сенсу, ну хіба тільки в установках індукційного нагріву, там вихрові струми в осерді відіграють позитивну роль. У ланцюгах, де рівень сигналу слабкий і сердечник далекий від насичення, вирішальний чинник - гранична частота сердечника. За тієї ж індуктивності сердечник навіть збільшує добротність котушки.
У ВЧ дроселях втрати в осерді відіграють позитивну роль розширюючи його частотний діапазон.
Висновок: до підбору сердечника для індуктивності в сигнальному лінійному ланцюгу треба підходити виважено, враховуючи як частотний діапазон, так і максимальний рівеньсигналу, і навіть величину допустимих спотворень.
Це не відноситься до імпульсних сигналів і ланцюгів, там все інакше...
Інструкція
Домотайте до котушки додаткові витки. Це збільшить індуктивність котушкипри постійних параметрах інших конструктивних елементів, а й у вариометра ( котушкиз рухомим сердечником) - змістить обидві межі зміни індуктивності (верхній та нижній) у бік збільшення. При намотуванні додаткових витків може виявитися, що вони не розміщуються на каркасі. Не піддавайтеся спокусі використовувати більш тонкий провід, ніж той, що використаний в котушці спочатку, щоб не викликати нагрівання обмотки струмом, що протікає по ній.
До котушки, що не має сердечника, додайте таку. Але пам'ятайте, що він повинен бути виконаний з такого матеріалу, в якому робоча частота котушкине виникає втрат на вихрові струми. Для електромагніту , що працює на постійному струмі, Підійде суцільний сталевий сердечник, для 50-герцового трансформатора - сердечник, набраний з оксидованих листів сталі, в більш високочастотних котушках доведеться використовувати сердечники з феритів різних марок.
Пам'ятайте, що навіть при тому самому кількості витків та інших рівних параметрах котушка більшого діаметра матиме і більшу індуктивність. Зрозуміло, однак, що дроти для її виготовлення потрібно більше.
Ферріт випускається з різною магнітною проникністю. Замініть один феритовий осердя в котушці на інший, у якого значення цього параметра вище, і її індуктивність збільшиться. Але при цьому зменшиться гранична частота, на якій така котушка зможе працювати без виникнення помітних втрат у сердечнику.
Існують котушки, з спеціальними механізмами для переміщення сердечника. Для того щоб збільшити індуктивність у цьому випадку, посуньте сердечник усередину каркаса.
Замкнутий магнітопровід за інших рівних умов забезпечує більшу індуктивність, ніж розімкнений. Але намагайтеся не застосовувати таке рішення в трансформаторах та дроселях, що працюють за наявності постійної складової. Вона здатна підмагнічувати і насичувати замкнений сердечник, тим самим, навпаки, викликаючи зниження індуктивності котушки.
Феритові сердечники знаходять широке застосування в побутовій та радіотехніці. Основна мета їх використання – усунення перешкод у контрольних та силових електричних провідниках.
Феритами називають хімічні сполукизалізного оксиду з окислами інших металів. Склад речовини може змінюватись залежно від необхідних властивостей готового виробу.
Виробництво сердечників
Феритові осердя виробляють за технологією порошкового лиття. Суміш порошків, що містить необхідні компоненти у ретельно вивірених пропорціях, пресують у заготовку необхідної форми, яку випікають при температурі до півтори тисячі градусів. Випікання може проводитися як у повітряному середовищі, так і у спеціальному газовій атмосфері. На останньому етапі виготовлення виріб з фериту повільно остигає протягом кількох годин. Така технологія не тільки дозволяє виробляти сплави із заданими характеристиками, але також випускати вироби, які не потребують подальшої обробкиЗастосування феритових сердечників
Найбільш широко феритові сердечники застосовуються в електро- та радіотехніці. Оскільки ферит має високу магнітопропускну здатність і малу питому електропровідність, він незамінний при складанні малопотужних трансформаторів, у тому числі і імпульсних. Також сердечники з фериту застосовуються як засіб пасивного захисту від високочастотних електричних перешкод. Таке явище найбільш характерне для комутуючих мереж пристроїв керування, де навіть в екранованому кабелі можуть бути перешкоди, що знижують ефективність передачі сигналу.Типи сердечників із фериту
Для обмотувальних трансформаторів випускають ферити П-подібної та Ш-подібної форми. Стрижнева форма феритових виробів використовується при виготовленні магнітопроводів: наприклад, з фериту виконують сердечники для котушок високої індуктивності. Обивателю найчастіше зустрічаються феритові кільцята циліндри, які застосовуються як фільтри перешкод на кабелях зв'язку: USB, HDMI, LAN та інших. Просунута технологія дозволяє виготовляти дуже складні за будовою вироби, розмір яких іноді становить менше десятої частки міліметра.Перевага фериту над аналогічними магнітопроводами
Низька електропровідність матеріалу дозволяє уникнути утворення вихрових струмів при перемагнічуванні магнітопроводу. За цим показником ферит перевершує навіть тонкошихтовану електротехнічну сталь. Також фериту можуть бути задані певні властивості ще на етапі виробництва, що дозволяє заздалегідь і з високою точністю адаптувати виріб під потреби певного пристрою, в якому буде задіяний ферит. Ферріт може активно поглинати, розсіювати або відображати наведені в кабелі перешкоди, що особливо актуально у будівництві високоточних приладів: мала вага та габаритні розміриферитових сердечників дозволяють застосовувати їх без порушення компонування обладнання усередині складних приладів чи комплексів.Котушка індуктивності здатна накопичувати магнітну енергію під час протікання електричного струму. Основною її характеристикою є її індуктивність, Що позначається буквою L і вимірюється в Генрі (Гн). Індуктивність котушки залежить від її особливостей.
Вам знадобиться
- матеріал котушки та її геометричні параметри
Інструкція
За цими даними розрахуйте значення індуктивності котушки. Для цього значення напруги поділіть послідовно на 2, число 3.14, частоти струму і сили струму. Результатом буде значення індуктивності для цієї котушки в Генрі (Гн). Важливо: Приєднуйте котушку лише до джерела змінного струму. Активний опірпровідника, що використовується в котушці має бути зневажливо мало.
Потім знайдіть індуктивністьсоленоїда. Для цього зведіть кількість його витків у другий ступінь, отриманий результат помножте на 3.14, діаметр у другому ступені і поділіть результат на 4. Отримане число поділіть на довжину соленоїда і помножте на 0,0000012566 (1,2566 * 10-6). Це буде значення індуктивності соленоїда.
Якщо така можливість, для визначення індуктивності даного провідника використовуйте спеціальний прилад. У його основі лежить схема , що називається міст змінного струму.
Індуктивність котушки може бути виміряна безпосередньо чи непрямим методом. У першому випадку потрібно прямопоказуючий або бруківку, а в другому доведеться скористатися генератором, вольтметром і міліамперметром, а потім здійснити ряд обчислень.
Вам знадобиться
- - прямопоказуючий або бруківка вимірювач індуктивності;
- - генератор синусоїдальної напруги;
- - вольтметр та міліамперметр змінного струму;
- - частотомір;
- - Науковий калькулятор.
Інструкція
Щоб виміряти індуктивність приладом, підключіть до нього котушку, а потім, послідовно вибираючи межі вимірювання перемикачем, виберіть такий з них, щоб результат знаходився приблизно в середині діапазону. Прочитайте результат. Якщо вимірювач має аналогову шкалу, при зчитуванні результату беріть до уваги ціну поділу, а також коефіцієнт, вказаний поруч із відповідним положенням перемикача.
На мостовому приладі після кожного перемикання діапазонів переведіть ручку регулятора балансування моста в будь-який крайніх положень, а потім обертайте її до упору у протилежному напрямку. Знайдіть такий діапазон, у якому цією ручкою можна збалансувати міст. Добившись зникнення звуку в динаміці або навушниках або зменшення показань стрілочного індикатора до нуля, прочитайте показання на шкалі регулятора (але не стрілочного приладу). При цьому, як і в попередньому випадку, враховуйте ціну поділу та коефіцієнт, на який слід множити на даному діапазоні показання.
Для вимірювання індуктивності опосередкованим способом зберіть вимірювальний ланцюг. Вольтметр змінного струму, переключений на межу, при якому верхній межі діапазону відповідає напруга в кілька вольт, підключіть паралельно до виходу генератора. Туди підключіть і частотомір. Також паралельно їм приєднайте послідовний ланцюг, що складається з випробуваної котушки індуктивності, а також міліламперметра змінного струму. Обидва прилади повинні показувати діючі, а не амплітудні значення вимірюваних величин, а також бути розрахованими на синусоїдальну форму коливань.
На генераторі увімкніть режим вироблення напруги синусоїдальної форми. Досягніть, щоб вольтметр показував близько двох вольт. Збільшуйте частоту доти, доки показання міліамперметра не почнуть зменшуватися. Досягніть їх зменшення приблизно до половини початкового значення. Виберіть на частотомірі межу, що відповідає вимірюваній частоті. Прочитайте показання всіх трьох приладів, потім відключіть генератор і розберіть вимірювальний ланцюг.
Переведіть показання приладів одиниці системи СІ. Розділіть напругу на силу струму. Вийде індуктивний опіркотушки на тій частоті, на якій здійснювався вимір. Воно буде виражене в омах.
Індуктивність розрахуйте за формулою: L=X/(2πF), де L – частота, Г (генрі), X – індуктивний опір, Ом, F – частота, Гц. При необхідності переведіть результат розрахунку похідні одиниці (наприклад, мілігенрі, мікрогенрі).
Зверніть увагу
Не торкайтеся елементів вимірювального ланцюга, коли він перебуває під напругою.
Котушка індуктивності може накопичувати магнітну енергію під час протікання електричного струму. Основним параметром котушки є її індуктивність
Вам знадобиться
- Котушка індуктивності та її параметри
Інструкція
Індуктивність короткого провідника визначається за формулою: L = 2l(ln(4l/d)-1)*(10^-3), де l - довжина дроту в сантиметрах, а d - діаметр дроту в сантиметрах. Якщо провід намотаний на каркас, ця конструкція утворює котушку індуктивності. Магнітний потік концентрується і величина індуктивності зростає.
Індуктивність котушки пропорційна лінійним розмірам котушки, магнітної проникності сердечника та квадрату числа витків намотування. Індуктивність котушки, намотаної на тороїдальному сердечнику, дорівнює: L = ?0 *? r * s * (N ^ 2) / l. У цій формулі?
Індуктивність котушки індуктивності в мкГн можна розрахувати за формулою: L = L0*(N^2)*D*(10^-3). Тут N – це число витків, D – діаметр котушки в сантиметрах. Коефіцієнт L0 залежить від відношення довжини котушки до її діаметра. Для одношарової котушки він дорівнює: L0 = 1/(0,1*((l/D)+0,45)).
Якщо ланцюги котушки з'єднані послідовно, їх загальна індуктивністьдорівнює сумі індуктивностей всіх котушок: L = (L1+L2+...+Ln)
Якщо котушки з'єднані паралельно, їх загальна індуктивністьдорівнює: L = 1/((1/L1)+(1/L2)+...+(1/Ln)).
Формули розрахунку індуктивності для різних схем з'єднання котушок індуктивності аналогічні формулам розрахунку опору при такому з'єднанні резисторів.
Котушка індуктивності здатна накопичувати магнітну енергію при перебігу електричного струму. Основним параметром котушки є її індуктивність. Індуктивність вимірюється в Генрі (Гн) та позначається буквою L.
