Hoe inductantie te berekenen
Net zoals een lichaam met massa in mechanica versnelling in de ruimte weerstaat en traagheid vertoont, zo voorkomt inductie dat de stroom in een geleider verandert, wat zelfinductie EMF manifesteert. Dit is de EMF van zelfinductie, die zich verzet tegen zowel een afname van de stroom, die probeert deze te behouden, als een toename van de stroom, die probeert deze te verminderen.
Het feit is dat tijdens het proces van het veranderen (verhogen of verlagen) van de stroom in het circuit, ook de magnetische flux die door deze stroom wordt gecreëerd, verandert, wat voornamelijk gelokaliseerd is in het gebied dat door dit circuit wordt begrensd. En naarmate de magnetische flux toeneemt of afneemt, induceert het een EMF van zelfinductie (volgens de regel van Lenz - tegen de oorzaak die het veroorzaakt, dat wil zeggen tegen de in het begin genoemde stroom in), allemaal in hetzelfde circuit. De inductantie L wordt hier de evenredigheidsfactor tussen de stroom I en de totale magnetische flux Φ genoemd, deze stroom wordt gegenereerd door:
Dus hoe hoger de inductantie van het circuit, hoe sterker het is dan het resulterende magnetische veld, het voorkomt dat de stroom verandert (het is het veld dat het creëert) en daarom zal het langer duren voordat de stroom verandert door grotere inductantie, met dezelfde aangelegde spanning. De volgende bewering is ook waar: hoe hoger de inductantie, hoe groter de spanning over het circuit zal zijn wanneer de magnetische flux er doorheen verandert.
Stel dat we de magnetische flux in een bepaald gebied met een constante snelheid veranderen, dan krijgen we door dit gebied met verschillende circuits te bedekken meer spanning op dat circuit waarvan de inductantie groter is (transformator, Rumkorf-spoel, enz. Werkt volgens dit principe).
Maar hoe wordt lusinductantie berekend? Hoe de evenredigheidsfactor tussen stroom en magnetische flux te vinden? Het eerste dat u moet onthouden, is dat de inductantie verandert in henry (H). Aan de klemmen van een circuit met een inductantie van 1 henry, als de stroom erin met één ampère per seconde verandert, verschijnt er een spanning van 1 volt.
De grootte van de inductantie hangt af van twee parameters: van de geometrische afmetingen van de schakeling (lengte, breedte, aantal windingen, enz.) en van de magnetische eigenschappen van het medium (als er bijvoorbeeld een ferrietkern in de spoel, de inductantie ervan zal groter zijn dan wanneer er geen kern in zit).
Om de geproduceerde inductantie te berekenen, is het noodzakelijk om te weten welke vorm de spoel zelf zal hebben en welke magnetische permeabiliteit het medium erin zal hebben (de relatieve magnetische permeabiliteit van het medium is de evenredigheidsfactor tussen de magnetische permeabiliteit van een vacuüm en de magnetische doorlaatbaarheid van een bepaald medium.Het is natuurlijk anders voor verschillende materialen) …
Laten we eens kijken naar de formules voor het berekenen van de inductantie van de meest voorkomende vormen van spoelen (cilindrische solenoïde, ringkern en lange draad).
Hier is de formule om de inductantie te berekenen solenoïde — spoelen waarvan de lengte veel groter is dan de diameter:
Zoals je kunt zien, weten we het aantal windingen N, de lengte van de wikkeling l en het dwarsdoorsnede-oppervlak van de spoel S, we vinden de geschatte inductantie van de spoel zonder een kern of met een kern, terwijl de magnetische permeabiliteit van het vacuüm is een constante waarde:
Inductantie van een ringkernspoel, waarbij h de hoogte van de ringkern is, r de binnendiameter van de ringkern is, R de buitendiameter van de ringkern is:
De inductantie van een dunne draad (de straal van de doorsnede is veel kleiner dan de lengte), waarbij l de lengte van de draad is en r de straal van de doorsnede Mu met indices i en e zijn de relatieve magnetische permeabiliteiten van de interne (interne, geleidermaterialen) en de externe (externe, materialen buiten de geleider) omgevingen:
Een tabel met relatieve permittiviteiten helpt u in te schatten welke inductantie u kunt verwachten van een circuit (draad, spoel) met een bepaald magnetisch materiaal als kern:
