nyheter

Hvordan induktorer fungerer

Av: Marshall Brain

induktor

En stor bruk av induktorer er å slå dem sammen med kondensatorer for å lage oscillatorer. HUNTSTOCK / GETTY-BILDER

En induktor er omtrent så enkel som en elektronisk komponent kan bli - det er rett og slett en spole av ledning. Det viser seg imidlertid at en trådspole kan gjøre noen veldig interessante ting på grunn av de magnetiske egenskapene til en spole.

I denne artikkelen lærer vi alt om induktorer og hva de brukes til.

Innhold

Grunnleggende om induktor

Henries

Induktorapplikasjon: Trafikklyssensorer

Grunnleggende om induktor

I et kretsskjema er en induktor vist slik:

For å forstå hvordan en induktor kan fungere i en krets, er denne figuren nyttig:

Det du ser her er et batteri, en lyspære, en trådspole rundt et jernstykke (gult) og en bryter. Trådspolen er en induktor. Hvis du har lest Hvordan elektromagneter fungerer, vil du kanskje gjenkjenne at induktoren er en elektromagnet.

Hvis du skulle ta induktoren ut av denne kretsen, ville du ha en vanlig lommelykt. Du lukker bryteren og pæren lyser. Med induktoren i kretsen som vist, er oppførselen en helt annen.

Lyspæren er en motstand (motstanden skaper varme for å få glødetråden i pæren til å lyse - se Hvordan lyspærer fungerer for detaljer). Ledningen i spolen har mye lavere motstand (det er bare ledning), så det du forventer når du slår på bryteren er at pæren lyser veldig svakt. Det meste av strømmen skal følge banen med lav motstand gjennom sløyfen. Det som skjer i stedet er at når du lukker bryteren, brenner pæren sterkt og blir deretter svakere. Når du åpner bryteren, brenner pæren veldig sterkt og slukker deretter raskt.

Årsaken til denne merkelige oppførselen er induktoren. Når det først begynner å gå strøm i spolen, ønsker spolen å bygge opp et magnetfelt. Mens feltet bygges, hemmer spolen strømmen. Når feltet er bygget, kan strømmen flyte normalt gjennom ledningen. Når bryteren åpnes, holder magnetfeltet rundt spolen strømmen i spolen til feltet kollapser. Denne strømmen holder pæren tent i en periode selv om bryteren er åpen. Med andre ord kan en induktor lagre energi i sitt magnetiske felt, og en induktor har en tendens til å motstå enhver endring i mengden strøm som flyter gjennom den.

Tenk på vann...

En måte å visualisere handlingen til en induktor på er å forestille seg en smal kanal med vann som strømmer gjennom den, og et tungt vannhjul som har skovler som dykker ned i kanalen. Tenk deg at vannet i kanalen ikke renner i utgangspunktet.

Nå prøver du å få vannet i gang. Skovlhjulet vil ha en tendens til å hindre vannet i å renne til det har kommet opp i fart med vannet. Hvis du da prøver å stoppe vannstrømmen i kanalen, vil det snurrende vannhjulet prøve å holde vannet i bevegelse til dets rotasjonshastighet avtar tilbake til vannets hastighet. En induktor gjør det samme med strømmen av elektroner i en ledning - en induktor motstår en endring i strømmen av elektroner.

LES MER

Henries

Kapasiteten til en induktor styres av fire faktorer:

Antall spoler - Flere spoler betyr mer induktans.

Materialet som spolene er pakket rundt (kjernen)

Tverrsnittsarealet til spolen - Mer areal betyr mer induktans.

Lengden på spolen - En kort spole betyr smalere (eller overlappende) spoler, noe som betyr mer induktans.

Å sette jern i kjernen av en induktor gir den mye mer induktans enn luft eller en hvilken som helst ikke-magnetisk kjerne ville gjort.

Standardenheten for induktans er Henry. Ligningen for å beregne antall henries i en induktor er:

H = (4 * Pi * #Turns * #Turns * coil Area * mu) / (coil Length * 10 000 000)

Området og lengden på spolen er i meter. Begrepet mu er permeabiliteten til kjernen. Luft har en permeabilitet på 1, mens stål kan ha en permeabilitet på 2000.

Induktorapplikasjon: Trafikklyssensorer

La oss si at du tar en trådspole på kanskje 2 meter i diameter, som inneholder fem eller seks løkker med tråd. Du skjærer noen spor i en vei og plasserer spolen i sporene. Du fester en induktansmeter til spolen og ser hva induktansen til spolen er.

Nå parkerer du en bil over spolen og sjekker induktansen på nytt. Induktansen vil være mye større på grunn av den store stålgjenstanden plassert i sløyfens magnetfelt. Bilen som er parkert over spolen fungerer som kjernen til induktoren, og dens tilstedeværelse endrer induktansen til spolen. De fleste trafikklyssensorer bruker sløyfen på denne måten. Sensoren tester hele tiden induktansen til sløyfen i veien, og når induktansen stiger vet den at det er en bil som venter!

Vanligvis bruker du en mye mindre spole. En stor bruk av induktorer er å slå dem sammen med kondensatorer for å lage oscillatorer. Se hvordan oscillatorer fungerer for detaljer.