správy

Ako fungujú induktory

Autor: Marshall Brain

induktor

Jedným z veľkých použití induktorov je ich spojenie s kondenzátormi na vytvorenie oscilátorov. HUNTSTOCK / GETTY IMAGES

Induktor je asi taký jednoduchý, ako môže elektronická súčiastka dostať – je to jednoducho zvitok drôtu. Ukazuje sa však, že cievka drôtu môže robiť veľmi zaujímavé veci kvôli magnetickým vlastnostiam cievky.

V tomto článku sa dozvieme všetko o induktoroch a na čo sa používajú.

Obsah

Základy induktora

Henries

Použitie induktora: Senzory semaforov

Základy induktora

V schéme zapojenia je induktor znázornený takto:

Aby ste pochopili, ako môže induktor fungovať v obvode, je užitočný tento obrázok:

To, čo tu vidíte, je batéria, žiarovka, cievka drôtu okolo kusu železa (žltá) a vypínač. Cievka drôtu je induktor. Ak ste si prečítali Ako fungujú elektromagnety, možno ste uznali, že induktor je elektromagnet.

Ak by ste z tohto obvodu vybrali induktor, mali by ste normálnu baterku. Zatvoríte vypínač a žiarovka sa rozsvieti. S induktorom v obvode, ako je znázornené, je správanie úplne odlišné.

Žiarovka je rezistor (odpor vytvára teplo, aby sa vlákno v žiarovke rozžiarilo - podrobnosti nájdete v časti Ako žiarovky fungujú). Drôt v cievke má oveľa menší odpor (je to len drôt), takže to, čo by ste po zapnutí vypínača očakávali, je, že žiarovka bude svietiť veľmi slabo. Väčšina prúdu by mala sledovať cestu s nízkym odporom cez slučku. Namiesto toho sa stane, že keď zatvoríte spínač, žiarovka jasne horí a potom stmavne. Keď otvoríte spínač, žiarovka veľmi jasne horí a potom rýchlo zhasne.

Dôvodom tohto zvláštneho správania je induktor. Keď v cievke prvýkrát začne prúdiť prúd, cievka chce vytvoriť magnetické pole. Kým sa pole buduje, cievka bráni toku prúdu. Akonáhle je pole vybudované, prúd môže normálne tiecť drôtom. Keď sa spínač otvorí, magnetické pole okolo cievky udržiava prúd v cievke, kým pole neskolabuje. Tento prúd udrží žiarovku rozsvietenú po určitú dobu, aj keď je spínač otvorený. Inými slovami, induktor môže uchovávať energiu vo svojom magnetickom poli a induktor má tendenciu odolávať akejkoľvek zmene množstva prúdu, ktorý ním prechádza.

Myslite na vodu…

Jedným zo spôsobov, ako si predstaviť činnosť induktora, je predstaviť si úzky kanál, cez ktorý preteká voda, a ťažké vodné koleso, ktorého lopatky sa ponoria do kanála. Predstavte si, že voda v kanáli spočiatku netečie.

Teraz sa pokúsite spustiť prúdenie vody. Lopatkové koleso bude mať tendenciu brániť prúdeniu vody, kým nedosiahne rýchlosť s vodou. Ak sa potom pokúsite zastaviť tok vody v kanáli, rotujúce vodné koleso sa bude snažiť udržať vodu v pohybe, kým sa rýchlosť jej otáčania nespomalí späť na rýchlosť vody. Induktor robí to isté s tokom elektrónov v drôte - induktor odoláva zmene toku elektrónov.

ČÍTAJTE VIAC

Henries

Kapacita induktora je riadená štyrmi faktormi:

Počet cievok – Viac cievok znamená väčšiu indukčnosť.

Materiál, okolo ktorého sú cievky obalené (jadro)

Plocha prierezu cievky – väčšia plocha znamená väčšiu indukčnosť.

Dĺžka cievky – Krátka cievka znamená užšie (alebo prekrývajúce sa) cievky, čo znamená väčšiu indukčnosť.

Vloženie železa do jadra induktora mu dáva oveľa väčšiu indukčnosť ako vzduch alebo akékoľvek nemagnetické jadro.

Štandardnou jednotkou indukčnosti je henry. Rovnica na výpočet počtu henry v induktore je:

H = (4 * Pi * # Obraty * # Obraty * Plocha cievky * mu) / (dĺžka cievky * 10 000 000)

Plocha a dĺžka cievky sú v metroch. Termín mu je priepustnosť jadra. Vzduch má priepustnosť 1, zatiaľ čo oceľ môže mať priepustnosť 2 000.

Použitie induktora: Senzory semaforov

Povedzme, že vezmete zvitok drôtu s priemerom asi 2 metre, ktorý obsahuje päť alebo šesť slučiek drôtu. Vyrežete niekoľko drážok v ceste a umiestnite cievku do drážok. Na cievku pripojíte merač indukčnosti a uvidíte, aká je indukčnosť cievky.

Teraz zaparkujete auto nad cievkou a znova skontrolujete indukčnosť. Indukčnosť bude oveľa väčšia kvôli veľkému oceľovému objektu umiestnenému v magnetickom poli slučky. Auto zaparkované nad cievkou funguje ako jadro induktora a jeho prítomnosť mení indukčnosť cievky. Väčšina senzorov semaforov využíva slučku týmto spôsobom. Senzor neustále testuje indukčnosť slučky na ceste a keď indukčnosť stúpne, vie, že tam čaká auto!

Zvyčajne používate oveľa menšiu cievku. Jedným z veľkých použití induktorov je ich spojenie s kondenzátormi na vytvorenie oscilátorov. Podrobnosti nájdete v časti Ako fungujú oscilátory.