Poslední článek pojednává o „perceptuálním“ chápání indukčnosti a tento článek je o „racionálním“ chápání indukčnosti. Uvádíme některé vzorce učebnic a při dodržení tradice tohoto sloupce uvedeme živé animace gif, které vám pomohou porozumět.

1. Jednotka indukčnosti

Jak je patrné z předchozího článku, indukčnost odráží schopnost zařízení odolat změnám proudu. Tato „konfrontace“ se odráží v indukovaném proudu a indukované elektromotorické síle (také nazývané: Zpětný EMF) na induktoru.

Jednotkou indukčnosti je Henry a symbolem L. Definice L = 1 Henry je: proud se mění v rytmu 1 ampér za sekundu (1A / s). Pokud je napětí indukované elektromotorické síly generované na induktoru 1V, je tato indukčnost 1 Henry.

V rádiových a komunikačních zařízeních je běžnou indukční jednotkou nH (nanohenry), která zvládá změny proudu na úrovni MHz; v napájecích zdrojích a napájecích zařízeních je běžnou indukční jednotkou μH (uH, microhenry), která zvládá proud na úrovni KHz Změna; V audiozařízení je běžnou indukční jednotkou mH (haoheng), která zvládne aktuální změny stovek Hz až 2KHz.

V procesu odolávání změnám proudu je induktor doprovázen přeměnou elektrické a magnetické energie.Čím větší je kapacita induktoru, tím větší je energie, kterou lze převést a uložit.

2. Změny napětí a proudu na induktoru

Pojďme se podívat na vztah mezi napětím a proudem na induktoru: V = -L * di / dt

Tento vzorec odráží, že napětí indukované elektromotorické síly na induktoru souvisí s rychlostí změny proudu.

V případě konstanty L platí, že čím rychleji se proud mění, tím vyšší je generované napětí indukované elektromotorické síly. Obzvláště když je spínač obvodu otevřen nebo zavřen, může okamžitá změna proudu způsobit jiskření v místě spínače obvodu (jiskra může být generována pouze při rozbití vzduchu. Napětí je nejméně desítky tisíc voltů. Okamžité napětí je velmi vysoké. Krátká, ale ne nutně velká energie).

Sestavujeme obvod složený z indukčnosti, odporu a výkonu (periodická obdélníková vlna), jak je znázorněno níže:

Ke každému zařízení je paralelně připojen voltmetr pro snadné sledování průběhu. Zejména pomocí napětí na rezistoru lze odhadnout proud v obvodu (Ohmův zákon). Napájecí zdroj je periodická obdélníková vlna max. 10 V, min. 0 V a 100 Hz.

Podívejme se na změny křivky napětí a proudu na induktoru:

Mezi nimi zelená křivka představuje změnu napájecího napětí; žlutá křivka představuje změnu napětí induktoru; modrá křivka představuje změnu odporového napětí a také odráží aktuální změnu v celém obvodu.

Když se napájecí zdroj změní z 0V-> 10V, generuje napětí induktoru kladný impuls (náhlá změna napětí), polarita tohoto pulzu je opačná než polarita napájecího napětí. Protože napětí induktoru oslabuje vliv napájecího napětí, proud se náhle nezvyšuje. Proud celého obvodu začíná od 0 A a postupně stoupá (proud se nemůže náhle změnit), dokud nedosáhne ustáleného stavu.

Když se napájecí zdroj změní z 10V-> 0V, generuje napětí induktoru záporný puls (náhlá změna napětí), polarita tohoto pulzu je stejná jako polarita napájecího napětí. Protože napětí induktoru pokračuje v vlivu napájecího napětí, proud se náhle nesnižuje. Proud celého obvodu začíná od 1 A (10 V / 10 Ω) a postupně klesá (proud se nemůže náhle změnit), dokud nedosáhne ustáleného stavu.

To je v souladu s tím, co jsme řekli v předchozím článku, že indukčnost je setrvačné zařízení v oblasti elektromagnetismu. Nemá ráda, aby se proud měnil, a vždy používá svou vlastní energii k udržení původního stavu proudu.

Všimněte si, že v tomto obvodu nejsou záměrně umístěna žádná spínací zařízení, i když je napájecí napětí alespoň 0 V, celý obvod je zapnutý. Pokud však do obvodu vložíte vypínač, situace, kdy je vypínač vypnutý, se liší od situace, kdy je napájecí zdroj 0 V, budeme jej analyzovat později. Dokážete si představit, že induktor funguje jako setrvačné zařízení proudu. Pokud je obvod náhle odpojen a proud nemá smyčku, co se stane?

Za třetí, časová konstanta indukčnosti

V obvodu LR v reakci na změny externího buzení (DC) trvá určitý proces, než napětí a proud induktoru dosáhnou stabilního stavu, a jeho křivka odpovídá exponenciální změně:

Časová konstanta τ = L / R. Po 5 τ mají napětí a proud induktoru tendenci být stabilní, zejména pro DC, v tuto chvíli je induktor ekvivalentní zkratu a proud dosahuje maxima Imax = V / R.

V procesu dosažení ustáleného stavu induktor také ukládá energii (přeměňuje elektrickou energii na magnetickou energii, což odpovídá výše uvedené změně budicího výkonu z 0V-> 10V) nebo uvolňuje energii (přeměňuje magnetickou energii na elektrickou energii, což odpovídá výše uvedenému zdroji budicího výkonu z 10V- > 0V změny). Tato konstanta se tedy také nazývá časová konstanta nabíjení a vybíjení.

Za čtvrté, impedance induktor-indukční reaktance

Stejně jako kapacita je i impedance potřebná k měření výkonu indukčnosti při různém kmitočtovém buzení. Zejména u čistých indukčních obvodů je impedance induktivní reaktance.

Vzorec pro výpočet indukčnosti a indukčnosti je X = 2π * f * L. Čím vyšší je frekvence, tím větší je indukční reaktance.

Například pokud zvýšíme buzení napájení na obrázku 2 ze 100 Hz na 1 kHz, co se stane?

V tomto obvodu, jak se frekvence zvyšuje, to znamená, že impedance induktoru se zvětšuje, takže na induktor může být distribuováno více napětí a na odpor je distribuováno menší napětí. Z jiného pohledu, pokud je rezistor zátěží, není to obvod sestupný?

5. Srovnání indukčnosti a kapacity (vzorec)

Uvedeme srovnání indukčnosti a kapacity, které vám pomůže zapamatovat si:

(Po celém textu je vzorec v učebnici opravdu důležitý)