Wat is inductantie

Inductantie wordt een geïdealiseerd element van een elektrisch circuit genoemd waarin de energie van een magnetisch veld is opgeslagen. Het opslaan van elektrische veldenergie of het omzetten van elektrische energie in andere soorten energie komt er niet in voor.

Het dichtst bij een geïdealiseerd element - de inductantie - is een echt element van een elektrisch circuit - inductieve spoel.

In tegenstelling tot een inductantie slaat een inductantiespoel ook de energie van het elektrische veld op en zet de elektrische energie om in andere soorten energie, met name warmte.

Kwantitatief wordt het vermogen van echte en geïdealiseerde elementen van een elektrisch circuit om de energie van een magnetisch veld op te slaan gekenmerkt door een parameter die inductantie wordt genoemd.

De term "inductantie" wordt dus gebruikt als de naam van een geïdealiseerd element van een elektrisch circuit, als de naam van een parameter die de eigenschappen van dit element kwantitatief karakteriseert, en als de naam van de hoofdparameter van een inductieve spoel.

Rijst. 1. Conventionele grafische notatie van inductantie

De relatie tussen spanning en stroom in een inductiespoel wordt bepaald de wet van elektromagnetische inductie, waaruit volgt dat wanneer de magnetische flux die de inductieve spoel binnendringt verandert, er een elektromotorische kracht e in wordt geïnduceerd, evenredig met de veranderingssnelheid van de fluxkoppeling van de spoel ψ en zodanig gericht dat de stroom veroorzaakt door it , heeft de neiging om een ​​verandering in de magnetische flux te voorkomen:

e = — dψ / dt

De fluxkoppeling van de spoel is gelijk aan de algebraïsche som van de magnetische fluxen die de individuele windingen doordringen:

waarbij N het aantal windingen van de spoel is.

In het SI-systeem van eenheden worden magnetische flux en fluxkoppeling uitgedrukt in Weber (Wb).

Een magnetische flux F die elk van de windingen van de spoel doordringt, kan in het algemeen twee componenten bevatten: de magnetische flux voor zelfinductie Fsi en de magnetische flux van externe velden Fvp: F — Fsi + Fvp.

De eerste component is de magnetische flux die wordt veroorzaakt door de stroom die door de spoel vloeit, de tweede wordt bepaald door magnetische velden waarvan het bestaan ​​geen verband houdt met de stroom in de spoel - het magnetische veld van de aarde, de magnetische velden van andere spoelen en permanente magneten… Als de tweede component van de magnetische flux wordt veroorzaakt door het magnetische veld van een andere spoel, wordt dit de magnetische flux van wederzijdse inductie genoemd.

Spoelflux ψ, evenals magnetische flux Φ, kan worden weergegeven als een som van twee componenten: zelfinductiefluxkoppeling ψsi en externe veldfluxkoppeling ψvp

ψ= ψsi + ψvp

De EMF e geïnduceerd in de inductieve spoel kan op zijn beurt worden weergegeven als de som van de zelf-geïnduceerde EMF, die wordt veroorzaakt door een verandering in de magnetische flux van de zelfinductie, en de EMF veroorzaakt door een verandering in de magnetische flux van de velden buiten de spoel:

e = esi + dvp,

hier is eu de EMF van zelfinductie, evp is de EMF van externe velden.

Als de magnetische fluxen van de velden buiten de inductieve spoel gelijk zijn aan nul en alleen de zelfgeïnduceerde flux de spoel binnendringt, dan is alleen EMF van zelfinductie.

De inductantiefluxrelatie hangt af van de stroom die door de spoel vloeit. Deze afhankelijkheid, genaamd Weber - de ampèrekarakteristiek van de inductieve spoel, heeft over het algemeen een niet-lineair karakter (fig. 2, curve 1).

In een bepaald geval, bijvoorbeeld voor een spoel zonder magnetische kern, kan deze afhankelijkheid lineair zijn (fig. 2, curve 2).

Rijst. 2. Kenmerken van de Weber-ampère van de inductiespoel: 1 — niet-lineair, 2 — lineair.

In SI-eenheden wordt inductantie uitgedrukt in henries (H).

Bij het analyseren van circuits wordt meestal geen rekening gehouden met de waarde van de EMF die in de spoel wordt geïnduceerd, maar met de spanning op de klemmen, waarvan de positieve richting wordt gekozen om samen te vallen met de positieve richting van de stroom:

Een geïdealiseerd element van een elektrisch circuit - inductantie - kan worden gezien als een vereenvoudigd model van een inductieve spoel, die het vermogen van de spoel weergeeft om de energie van een magnetisch veld op te slaan.

Voor een lineaire inductantie is de spanning over de klemmen evenredig met de veranderingssnelheid van de stroom. Wanneer gelijkstroom door de inductantie stroomt, is de spanning over de klemmen nul, vandaar dat de weerstand van de inductantie tegen gelijkstroom nul is.