Що таке індуктивність

Індуктивністю називається ідеалізований елемент електричного кола, у якому відбувається запасання енергії магнітного поля. Запасання енергії електричного поля чи перетворення електричної енергії на інші види енергії у ній немає.

Найбільш близьким до ідеалізованого елемента – індуктивності – є реальний елемент електричного ланцюга – індуктивна котушка.

На відміну від індуктивності в індуктивній котушці мають місце також запас енергії електричного поля і перетворення електричної енергії в інші види енергії, зокрема в теплову.

Кількісно здатність реального та ідеалізованого елементів електричного кола запасати енергію магнітного поля характеризується параметром, званим індуктивністю.

Таким чином, термін «індуктивність» застосовується як назва ідеалізованого елемента електричного ланцюга, як назва параметра, що кількісно характеризує властивості цього елемента, і як назва основного параметра індуктивної котушки.

Мал. 1. Умовне графічне позначення індуктивності

Зв'язок між напругою і струмом в індуктивній котушці визначається законом електромагнітної індукції, з якого випливає, що при зміні магнітного потоку, що пронизує індуктивну котушку, в ній наводиться електрорушійна сила е, пропорційна швидкості зміни потокозчеплення котушки ψ і спрямована таким чином, щоб перешкодити зміні магнітного потоку:

Потокосчеплення котушки дорівнює сумі алгебри магнітних потоків пронизують її окремі витки:

де N - Число витків котушки.

У системі одиниць СІ магнітний потік та потокозчеплення виражають у веберах (Вб).

Магнітний потік Ф, що пронизує кожен із витків котушки, у загальному випадку може містити дві складові: магнітний потік самоіндукції ФСІ та магнітний потік зовнішніх полів ФВП: Ф - ФСІ + ФВП.

Перша складова являє собою магнітний потік, викликаний струмом, що протікає по котушці, друга - визначається магнітними полями, існування яких не пов'язане зі струмом котушки - магнітним полем Землі, магнітними полями інших котушок і постійних магнітів. Якщо друга складова магнітного потоку викликана магнітним полем іншої котушки, її називають магнітним потоком взаємоіндукції.

Потокосцепление котушки ψ , як і і магнітний потік Ф, то, можливо представлено як суми двох складових: потокосцепления самоіндукції ψси , і потокосцепления зовнішніх полів ψ вп

Наведена в індуктивній котушці ЕРС е, у свою чергу, може бути представлена ​​у вигляді суми ЕРС самоіндукції, яка викликана зміною магнітного потоку самоіндукції, та ЕРС, викликаної зміною магнітного потоку зовнішніх по відношенню до котушки полів:

тут є - ЕРС самоіндукції, евп - ЕРС зовнішніх полів.

Якщо магнітні потоки зовнішніх щодо індуктивної котушки полів дорівнюють нулю і котушку пронизує лише потік самоіндукції, то в котушці наводиться тільки ЕРС самоіндукції.

Потокосцепление самоіндукції залежить від струму, що протікає по котушці. Ця залежність, звана вебер - амперною характеристикою індуктивної котушки, у випадку має нелінійний характер (рис. 2, крива 1 ).

В окремому випадку, наприклад для котушки без магнітного сердечника, ця залежність може бути лінійною (рис. 2, крива 2).

Мал. 2.Вебер-амперні характеристики індуктивної котушки: 1 – нелінійна, 2 – лінійна.

У системі одиниць СІ індуктивність виражають у генрі (Гн).

При аналізі ланцюгів зазвичай розглядають не значення ЕРС, наведеної в котушці, а напругою на її затискачах, позитивний напрямок якого вибирають збігаються з позитивним напрямом струму:

Ідеалізований елемент електричного ланцюга - індуктивність, можна розглядати як спрощену модель індуктивної котушки, що відображає здатність котушки запасати енергію магнітного поля.

Для лінійної індуктивності напруга її затискачах пропорційно швидкості зміни струму. При протіканні через індуктивність постійного струму напруга її затискачах дорівнює нулю, отже, опір індуктивності постійному струму дорівнює нулю.

Телеграм канал для тих, хто щодня хоче дізнаватися нове та цікаве: Школа для електрика

Якщо Вам сподобалася ця стаття, поділіться посиланням на неї у соціальних мережах. Це дуже допоможе розвитку нашого сайту!

Не пропустіть оновлення, підпишіться на наші соцмережі:

Що таке індуктивність

Індуктивність – це елемент ланцюга, де відбувається накопичення енергії магнітного поля. Так відбувається запас поля або його перетворення на інші види енергій. Найідеальнішим прикладом є котушка індуктивності. У ній відбувається запасання поля та його подальше перетворення на енергію інших видів, зокрема і теплову. Здатність накопичувати магнітне поле є індуктивністю. Індуктивність безпосередньо пов'язана з електромагнітною індукцією, стаття про яку також є на нашому сайті.У цій статті буде описано дане фізичне явище, як воно відбувається, а також як використовується на практиці, у чому вимірюється та як можна розрахувати фізичні характеристики. Доповненнями служать два ролики і одна стаття з обраної теми.

Що таке індуктивність |

Індуктивність у ланцюгу змінного струму

Проходження електричного струму провідником або котушкою супроводжується появою магнітного поля. Розглянемо електричний ланцюг змінного струму, до якого включена котушка індуктивності, що має невелику кількість витків дроту порівняно великого перерізу, активний опір якого можна вважати практично рівним нулю. Під впливом е. д. с. генератора в ланцюзі протікає змінний струм, що збуджує змінний магнітний потік. Цей потік перетинає "власні" витки котушки і в ній виникає електрорушійна сила самоіндукції.

Електрорушійна сила самоіндукції, згідно з правилом Ленца, завжди протидіє причині, що її викликає. Бо е. д. с. самоіндукції завжди протидіє змін змінного струму, що викликається е. д. с. генератора, вона перешкоджає проходженню змінного струму. При розрахунках це враховується за індуктивним опором, який позначається X_L та вимірюється в омах.

Вимірювання котушки індуктивності мультиметром

Таким чином, індуктивний опір котушки X_L, Залежить від величини е. д. с. самоіндукції, отже, воно, як і э. д. с. самоіндукції залежить від швидкості зміни струму в котушці (від частоти ω) і від індуктивності котушки L

• де X_L- Індуктивний опір, ом;
• ω - кутова частота змінного струму, радий/сек;
• L- Індуктивність котушки, гн.

Оскільки кутова частота змінного струму ω = 2πf, то індуктивний опір

де f - Частота змінного струму, гц.

Індуктивністю називається ідеалізований елемент електричного кола, у якому відбувається запасання енергії магнітного поля. Запасання енергії електричного поля чи перетворення електричної енергії на інші види енергії у ній немає.

приклад. Котушка, що має індуктивність L = 0,5 гн, приєднана до джерела змінного струму, частота якого f = 50 гц. Визначити:
1) індуктивний опір котушки при частоті f = 50 гц;
2) індуктивний опір цієї котушки змінному струму, частота якого f = 800 гц.
Рішення. Індуктивний опір змінному струму при f = 50 гц

При частоті струму f = 800 гц

Індуктивність зварювальної дуги

Наведений приклад показує, що індуктивний опір котушки підвищується зі збільшенням частоти змінного струму, що протікає по ній. У міру зменшення частоти струму індуктивний опір зменшується. Для постійного струму, коли струм у котушці не змінюється та магнітний потік не перетинає її витки, е. д. с. самоіндукції не виникає, індуктивний опір котушки X_L і нуло. Котушка індуктивності для постійного струму є лише опір

З'ясуємо, як змінюється з. д. с. самоіндукції, коли по котушці індуктивності протікає змінний струм. Відомо, що з постійної індуктивності котушки е. д. с. самоіндукції залежить від швидкості зміни сили струму і вона завжди спрямована назустріч причині, що її викликала.

У першу чверть періоду сила струму збільшується від нульового до максимального значення. Електрорушійна сила самоіндукції е_з, згідно з правилом Ленца, перешкоджає збільшенню струму в ланцюзі.Тому на графіку (пунктирною лінією) показано, що ес у цей час має негативне значення. У другу чверть періоду сила струму в котушці зменшується до нуля. Саме тоді е. д. с. самоіндукції змінює свій напрямок і збільшується, перешкоджаючи зменшенню сили струму. У третю чверть періоду струм змінює свій напрямок та поступово збільшується до максимального значення; е. д. с. самоіндукції має позитивне значення й надалі, коли сила струму зменшується, е. д. с. самоіндукції знову змінює свій напрямок і знову перешкоджає зменшенню сили струму в ланцюзі.

Зі сказаного випливає, що струм у ланцюзі та е. д. с. самоіндукції не збігаються фазою. Струм випереджає е. д. с. самоіндукції по фазі на чверть періоду чи кут φ = 90°. Необхідно також мати на увазі, що в ланцюгу з індуктивністю, що не містить г, в кожний момент часу електрорушійна сила самоіндукції спрямована назустріч напруги генератора U. У зв'язку з цим напруга та е. д. с. самоіндукції е_з також зрушені по фазі один щодо одного на 180 °.

З викладеного випливає, що в ланцюзі змінного струму, що містить тільки індуктивність, струм відстає від напруги, що виробляється генератором, на кут = 90° (на чверть періоду) і випереджає е. д. с. самоіндукції на 90 °. Можна також сказати, що індуктивної ланцюга напруга випереджає по фазі струм на 90°. Побудуємо векторну діаграму струму та напруги для ланцюга змінного струму з індуктивним опором. Для цього відкладемо вектор струму I по горизонталі у вибраному нами масштабі.

Щоб на векторній діаграмі показати, що напруга випереджає по фазі струм на кут = 90°, відкладаємо вектор напруги U вгору під кутом 90 °. Закон Ома для ланцюга з індуктивністю можна виразити так:

[stextbox підкреслити, що є суттєва відмінність між індуктивним та активним опором змінному струму. Коли до генератора змінного струму підключено активне навантаження, енергія безповоротно споживається активним опором.[/stextbox]

Якщо до джерела змінного струму приєднано індуктивний опір r = 0, то його енергія, доки сила струму зростає, витрачається на збудження магнітного поля. Зміна цього поля викликає е. д. с. самоіндукції. При зменшенні сили струму енергія, запасена в магнітному полі, внаслідок е. д. с. самоіндукції повертається назад до генератора.

• У першу чверть періоду сила струму в ланцюзі з індуктивністю зростає та енергія джерела струму накопичується в магнітному полі. Саме тоді е. д. с. самоіндукції спрямована проти напруги.
• Коли сила струму досягне максимального значення і починає в другій чверті періоду зменшуватися, то е. д. с. самоіндукції, змінивши свій напрямок, прагне підтримати струм у ланцюзі. Під впливом е. д. с. самоіндукції енергія магнітного поля повертається до джерела енергії – генератору. Генератор у цей час працює в режимі двигуна, перетворюючи електричну енергію на механічну.
• У третю чверть періоду сила струму ланцюга під впливом е. д. с. генератора збільшується, і при цьому струм протікає у протилежному напрямку. Саме тоді енергія генератора знову накопичується у магнітному полі індуктивності.
• У четверту чверть періоду сила струму в ланцюзі зменшується, а накопичена в магнітному полі енергія при дії е. д. с. самоіндукція знову повертається генератору.

Таким чином, в першу і третю чверть кожного періоду генератор змінного струму витрачає свою енергію в ланцюзі з індуктивністю на створення магнітного поля, а в другу і четверту чверть кожного періоду енергія, запасена в магнітному полі котушки в результаті е. д. с. самоіндукції, що повертається назад генератору.

З цього випливає, що індуктивне навантаження на відміну від активного в середньому не споживає енергію, яку виробляє генератор, а в ланцюзі з індуктивністю відбувається перекачування енергії від генератора в індуктивне навантаження і назад, тобто виникають коливання енергії. Зі сказаного випливає, що індуктивний опір є реактивним. У ланцюзі, що містить реактивний опір, відбуваються коливання енергії від генератора до навантаження і назад.

Індуктивність та ємність у ланцюгу змінного струму

Зміни сили струму, напруги та е. д. с. в ланцюзі змінного струму відбуваються з однаковою частотою, але фази цих змін, взагалі кажучи, є різними. Тому якщо початкову фазу сили струму умовно прийняти за нуль, то початкові фази напруги та е. д. с. відповідно матимуть деякі значення ϕ та ψ. За такої умови миттєві значення сили струму, напруги та е. д. с. висловлюватимуться наступними формулами:

Опір ланцюга, що обумовлює безповоротні втрати електричної енергії на теплову дію струму, називають активним.Цей опір для струму низької частоти можна вважати рівним опору R цього ж провідника постійному струму і знаходити за формулою:

У ланцюзі змінного струму, що має тільки активний опір, наприклад, в лампах розжарювання, нагрівальних приладах і т. п., зсув фаз між напругою і струмом дорівнює нулю, тобто ϕ=0. Це означає, що струм і напруга такого ланцюга змінюються в однакових фазах, а електрична енергія повністю витрачається на теплову дію струму.

Графік та схема підключення

Включення в ланцюг змінного струму котушки з індуктивністю L проявляється збільшення опору ланцюга. Пояснюється це тим, що з змінному струмі в котушці постійно діє е. д. с. самоіндукції, що послаблює струм. Опір X_L, що обумовлюється явищем самоіндукції, називають індуктивним опором. Бо е. д. с. самоіндукції тим більше, чим більше індуктивність ланцюга і чим швидше змінюється струм, то індуктивний опір прямо пропорційно до індуктивності ланцюга L і круговій частоті змінного струму ω:

Вплив індуктивного опору силу струму в ланцюгу наочно ілюструється досвідом, зображеним на рис. 26.6. При опусканні феромагнітного сердечника в котушку лампа гасне, а при його видаленні знову спалахує. Це тим, що індуктивність котушки сильно зростає при введенні в неї сердечника. Слід зазначити, що напруга індуктивному опорі випереджає по фазі струм.

Постійний струм не проходить через конденсатор, оскільки між його обкладками знаходиться діелектрик. Якщо конденсатор увімкнути в ланцюг постійного струму, то після заряджання конденсатора струм у ланцюгу припиниться.

Нехай конденсатор включений у ланцюг змінного струму. Заряд конденсатора (q=CU) внаслідок зміни напруги безперервно змінюється, тому в ланцюзі тече змінний струм. Сила струму буде тим більшою, чим більша ємність конденсатора і чим частіше відбувається його перезаряджання, тобто чим більша частота змінного струму. Опір, зумовлений наявністю електроємності в ланцюзі змінного струму, називають ємнісним опором Хс. Воно обернено пропорційно ємності С і круговій частоті ω;

З порівняння формул (26.11) і (26.12) видно, що котушки індуктивності є дуже великий опір струму високої частоти і невеликий струму низької частоти, а конденсатори — навпаки. Напруга на ємнісному опорі Ха відстає по фазі струму. Індуктивне X_L та ємнісне Хс опору називають реактивними. У теорії змінного струму доводиться, що при послідовному включенні індуктивного та ємнісного опорів загальний реактивний опір дорівнює їх різниці:

та має індуктивний характер при X_L > Хс та ємнісний характер при X_L <Xc.

На закінчення зауважимо, що середня активна потужність змінного струму, що показує, скільки енергії за одиницю часу передається електричним струмом даній ділянці ланцюга, визначається формулою:

Потужність, що витрачається лише на теплову дію струму, виражається формулою:

Для збільшення активної потужності змінного струму потрібно підвищувати cos ϕ. (Поясніть, чому найбільше значення cos має при X_L=X_C.)

Пристрій котушки

Ближчим до ідеалізованого елемента — індуктивності є реальний елемент електронного ланцюга — індуктивна котушка.На відміну від індуктивності в індуктивній котушці мають місце також запасання енергії електронного поля та перетворення електронної енергії на інші види енергії, а саме на термічну. Кількісно здатність реального та ідеалізованого елементів електронного ланцюга запасати енергію магнітного поля характеризується параметром, що називається індуктивністю.

Таким чином термін «індуктивність» застосовується як назва ідеалізованого елемента електронної ланцюга, як назва параметра, кількісно характеризує характеристики цього елемента, і як назва основного параметра індуктивної котушки.

Зв'язок між напругою і струмом в індуктивній котушці визначається законом електричної індукції, з якого випливає, що при зміні магнітного потоку, що пронизує індуктивну котушку, в ній наводиться електрорушійна сила е, пропорційна швидкості конфігурації потокозчеплення котушки ψ і спрямована таким перешкодити зміні магнітного потоку:

У системі одиниць СІ магнітний потік та потокозчеплення виражають у веберах (Вб).

Магнітний потік Ф, що пронизує будь-який з витків котушки, може містити дві складові: магнітний потік самоіндукції ФСІ і магнітний потік зовнішніх полів ФВП: Ф - ФСІ + ФВП.

Перша складова являє собою магнітний потік, викликаний струмом, що протікає по котушці, друга - визначається магнітними полями, існування яких не пов'язане зі струмом котушки - магнітним полем Землі, магнітними полями інших котушок і постійних магнітів. Якщо друга елемент магнітного потоку викликана магнітним полем іншої котушки, то її називають магнітним потоком взаємоіндукції.

Потокосцепление котушки ψ, як і і магнітний потік Ф, то, можливо представлено як суми двох компонентів: потокосцепления самоіндукції ψси, і потокосцепления зовнішніх полів ψвп

Наведена в індуктивній котушці ЕРС е, у свою чергу, може бути представлена ​​у вигляді суми ЕРС самоіндукції, яка викликана конфігурацією магнітного потоку самоіндукції, та ЕРС, викликаної конфігурацією магнітного потоку зовнішніх по відношенню до котушки полів:

Тут є - ЕРС самоіндукції, евп - ЕРС зовнішніх полів.

Якщо магнітні потоки зовнішніх щодо індуктивної котушки полів дорівнюють нулю і котушку пронизує тільки потік самоіндукції, то в котушці наводиться тільки ЕРС самоіндукції.

Що таке індуктивність, у чому вимірюється, основні формули

Індуктивність характеризує властивості елементів електричного кола накопичувати енергію магнітного поля. Також це міра зв'язку між струмом та магнітним полем. Ще її порівнюють з інерцією електрики – як масу з мірою інерції механічних тіл.

Явище самоіндукції

Якщо струм, що йде через провідний контур, змінюється за величиною, виникає явище самоіндукції. У цьому випадку змінюється магнітний потік через контур, і на висновках рамки зі струмом виникає ЕРС, яка називається ЕРС самоіндукції. Ця ЕРС протилежна напрямку струму і дорівнює:

Очевидно, що ЕРС самоіндукції дорівнює швидкості зміни магнітного потоку, викликаного зміною струму, що протікає по контуру, а також пропорційна швидкості зміни струму. Коефіцієнт пропорційності між ЕРС самоіндукції та швидкістю зміни струму називається індуктивністю та позначається L. Ця величина завжди позитивна, і має одиницю виміру в СІ 1 Генрі (1 Гн).Також використовуються дробові частки - мілігенрі та мікрогенрі. Про індуктивності в 1 Генрі можна говорити, якщо зміна струму на 1 ампер викликає ЕРС самоіндукції в 1 Вольт. Індуктивність має не тільки контур, а й окремий провідник, а також котушка, яку можна представити як безліч послідовно включених контурів.

В індуктивності запасається енергія, яку можна обчислити як W=L*I 2 /2, де:

• W - Енергія, Дж;
• L - індуктивність, Гн;
• I - Струм у котушці, А.

І тут енергія прямо пропорційна до індуктивності котушки.

Важливо! У техніці індуктивністю також називається пристрій, де відбувається запасання електричного поля. Реальний елемент, найближчий до такого визначення – котушка індуктивності.

Загальна формула для розрахунку індуктивності фізичної котушки має складний вигляд і для практичних обчислень незручна. Корисно запам'ятати, що індуктивність пропорційна кількості витків, діаметру котушки і залежить від геометричної форми. Також на індуктивність впливає магнітна проникність осердя, на якому розташована обмотка, але не впливає струм, що протікає по витках. Для розрахунку індуктивності кожен раз потрібно звертатися до наведених формул для конкретної конструкції. Так, для циліндричної котушки її основна характеристика обчислюється за такою формулою:

• μ - відносна магнітна проникність сердечника котушки;
• μ₀ - магнітна постійна, 1,26 * 10-6 Гн / м;
• N – кількість витків;
• S – площа витка;
• l – геометрична довжина котушки.

Для обчислення індуктивності для циліндричної котушки та котушок інших форм краще скористатися програмами-калькуляторами, зокрема онлайн-калькуляторами.

Послідовне та паралельне з'єднання індуктивностей

Індуктивності можна з'єднувати послідовно чи паралельно, отримуючи набір із новими характеристиками.

Паралельне з'єднання

При паралельному з'єднанні котушок напруга на всіх елементах рівні, а струми (змінні) розподіляються обернено пропорційно індуктивностям елементів.

Загальна індуктивність ланцюга визначається як 1/L=1/L₁+1/L₂+1/L₃. Формула справедлива для будь-якої кількості елементів, а для двох котушок спрощується до вигляду L=L₁*L₂/(L₁+L₂). Очевидно, що підсумкова індуктивність менша за індуктивність елемента з найменшим значенням.

Послідовне з'єднання

При такому вигляді з'єднання через ланцюг, складений з котушок, тече один і той же струм, а напруга (змінна!) на кожному компоненті ланцюга розподіляється пропорційно до індуктивності кожного елемента:

Сумарна індуктивність дорівнює сумі всіх індуктивностей і буде більше індуктивності елемента з найбільшим значенням. Тому таке з'єднання використовують за необхідності отримати збільшення індуктивності.

Важливо! При з'єднанні котушок у послідовну або паралельну батарею формули розрахунку правильні лише для випадків, коли виключено взаємний вплив магнітних полів елементів один на одного (екрануванням, великою відстанню тощо). Якщо вплив існує, то загальне значення індуктивності залежатиме від взаємного розташування котушок.

Деякі практичні питання та конструкції котушок індуктивності

Насправді застосовують різні конструкції котушок індуктивності.Залежно від призначення та області застосування пристрою можна виконати у різний спосіб, але треба враховувати ефекти, що виникають у реальних котушках.

Добротність котушки індуктивності

Реальна котушка, крім індуктивності, має ще кілька параметрів, і один з найважливіших – добротність. Ця величина визначає втрати в котушці і залежить від:

• омічних втрат у проводі обмотки (що більший опір, тим нижча добротність);
• діелектричних втрат в ізоляції дроту та каркасі обмотки;
• втрат у екрані;
• втрат у сердечнику.

Всі ці величини визначають опір втрат, а добротністю називають безрозмірну величину, рівну Q=ωL/Rвтрат, де:

• ω = 2*π*F – кругова частота;
• L – індуктивність;
• ωL – реактивний опір котушки.

Можна приблизно говорити про те, що добротність дорівнює відношенню реактивного (індуктивного) опору до активного. З одного боку, зі зростанням частоти зростає чисельник, але водночас за рахунок скін-ефекту зростає та опір втрат за рахунок зменшення корисного перерізу дроту.

Екранний ефект

Для зменшення впливу сторонніх предметів, а також електричних та магнітних полів та взаємного впливу елементів за допомогою цих полів, котушки (особливо високочастотні) часто поміщають у екран. Крім корисного ефекту, екранування викликає зниження добротності котушки, зниження її індуктивності та підвищення паразитної ємності. Причому чим ближче стінки екрану до витків котушки, тим вищий шкідливий вплив. Тому екрановані котушки практично завжди виконують із можливістю підстроювання параметрів.

Підстроювальна індуктивність

У деяких випадках потрібно точно встановити значення індуктивності на місці після підключення котушки до інших елементів ланцюга, компенсуючи відхилення параметрів під час налаштування. Для цього застосовуються різні способи (перемикання відводів витків тощо), але найбільш точний і плавний метод – підстроювання за допомогою осердя. Він виконується у вигляді стрижня з різьбленням, який можна повертати та вивертати всередині каркаса, налаштовуючи індуктивність котушки.

Змінна індуктивність (варіометр)

Там, де потрібне оперативне регулювання індуктивності або індуктивного зв'язку, використовуються котушки іншої конструкції. Вони містять дві обмотки – рухливу та нерухому. Загальна індуктивність дорівнює сумі індуктивностей двох котушок та взаємної індуктивності між ними.

Зміною відносного положення однієї котушки до іншої регулюється загальне значення індуктивності. Такий пристрій називається варіометром і часто застосовується у зв'язковій апаратурі для налаштування резонансних контурів у тих випадках, коли застосування конденсаторів змінної ємності з якихось причин неможливе. Конструкція варіометра досить громіздка, що обмежує сферу його застосування.

Індуктивність у вигляді друкарської спіралі

Котушки з невеликою індуктивністю можна виконувати у вигляді спіралі з друкарських провідників. Перевагою такої конструкції є:

• технологічність виробництва;
• висока повторюваність параметрів.

До недоліків відносять неможливість точного підстроювання при регулюванні та складність отримання більших значень індуктивності – чим вища індуктивність, тим більше котушка займає місця на платі.

Котушка з секційним намотуванням

Індуктивність без ємності буває лише на папері. За будь-якої фізичної реалізації котушки відразу ж виникає паразитна міжвиткова ємність.Це у багатьох випадках шкідливе явище. Паразитна ємність складається з ємністю LC-контуру, знижуючи резонансну частоту та добротність коливальної системи. Також у котушки виникає власна резонансна частота, що провокує небажані явища.

Для зниження паразитної ємності застосовують різні способи, найпростіший з яких - намотування індуктивності у вигляді кількох послідовно включених секцій. За такого включення індуктивності складаються, а сумарна ємність знижується.

Котушка індуктивності на тороїдальному сердечнику

Лінії магнітного поля циліндричної котушки індуктивності проводять через внутрішню частину обмотки (якщо там сердечник - через нього) і замикаються зовні через повітря. Цей факт спричиняє кілька недоліків:

• знижується індуктивність;
• Показники котушки менше піддаються розрахунку;
• будь-який предмет, внесений у зовнішнє магнітне поле, змінює параметри котушки (індуктивність, паразитна ємність, втрати тощо), тому у багатьох випадках потрібне екранування.

Від цих недоліків багато в чому вільні котушки, намотані на тороїдальних сердечниках (у вигляді кільця або «бублика»). Магнітні лінії проходять усередині осердя у вигляді замкнутих петель. Це означає, що зовнішні предмети практично не впливають на параметри намотаної на такому осерді котушки, і екранування для такої конструкції не потрібне. Також збільшується індуктивність за інших рівних параметрів, а характеристики простіше розрахувати.

До недоліків котушок, намотаних на торах, відносять неможливість плавного підстроювання індуктивності на місці. Інша проблема – висока трудомісткість та низька технологічність намотування. Втім, це стосується всіх індуктивних елементів загалом, більшою чи меншою мірою.

Також загальним недоліком фізичної реалізації індуктивності є високі масогабаритні показники, відносно невисока надійність та низька ремонтопридатність.

Тому в техніці від індуктивних компонентів намагаються позбавлятися. Але це можливо далеко не завжди, тому намотувальні компоненти будуть використовуватися як у найближчому майбутньому, так і в середньостроковій перспективі.

Для чого потрібний феритовий фільтр на кабелі

Що таке ЕРС індукції та коли виникає?

Магнітне поле: джерела, властивості, характеристики та застосування

Що таке електрична ємність, у чому вимірюється і чого залежить

Трансформатори струму: пристрій, принцип дії та типи

Що таке трансформатор: пристрій, принцип роботи та призначення