Что такое катушка индуктивности и для чего она нужна – . .

Катушка индуктивности « Попаданцев.нет

Что такое катушка индуктивности, представляют все — это всего лишь провод, свернутый кольцами. Когда намотан на каркас, когда с сердечником внутри, когда просто стоит как пружинка, а когда нарисован в виде спирали дорожками на плате или даже внутри микросхемы. А зачем же нужна эта катушка индуктивности?…

Собственно, если пропустить по катушке постоянный ток, то ничего не произойдет. Катушка ничем не будет отличаться от просто проводника, разве только из-за тонкого провода будет иметь большее сопротивление (про такое явление упоминалось в статье о резисторах). Но даже в при постоянном токе в момент включения и выключения возникают интересные явления, а уж при переменном токе они встают в полный рост.

Дело в том, что во время изменения тока вокруг катушки появляется переменное магнитное поле. Это явление было обнаружено Майклом Фарадеем в 1831 году. При этом, что интересно, он почти десять лет (!) проводил опыты с постоянным током в катушке, которые не давали никакого эффекта. Просто катушка с гальванометром и гальванический элемент с рубильником — стояли в разных комнатах, а переменное магнитное поле, которое могло создать ток во вторичной катушке (Фарадей проводил опыты с двумя катушками — прообразом трансформатора) возникало только в момент замыкания рубильника. И однажды так случилось, что рубильник замкнул помощник Фарадея, когда тот находился рядом с катушкой и уловил колебание стрелки гальванометра.

Нет никаких проблем для попаданца сделать это открытие на 10 лет раньше, которые ушли на эксперименты Фарадея. Да почему на 10 лет? Уже за 20 лет до открытия было все готово — Эрстед нащупал сродство электричества и магнетизма, а за 30 лет до этого уже появились гальванические элементы. То есть 30 лет ушли именно на осознание факта, а все технологические проблемы были решены задолго до этого момента.

Итак, вокруг катушки возникает магнитное поле. А зачем оно нужно в радиоприемнике? И тем более — внутри микросхемы?
Тут ситуация в точности такая же, как с конденсатором — при пропускании переменного тока появляются интересные свойства. При включении тока катушка запасает энергию в магнитном поле и не дает слишком быстро расти току, а при выключении — отдает энергию поля, также сглаживая скачок. Если правильно подобрать индуктивность катушки к частоте переменного напряжения, то мы получим нечто вроде сопротивления.

То есть при постоянном токе индуктивность — это проводник, а конденсатор — разрыв цепи, то при переменном и то и другое превращаются в сопротивления, через которые течет ток. Только конденсатор запасает энергию в электрическом поле, а катушка — в магнитном. А если совместить и то и другое, то получится поле электромагнитное, но песня про колебательный контур будет исполнена отдельно.

Но, кроме возникновения магнитного поля во время скачка тока (переходного процесса в цепи), возможна и обратная ситуация — возникновение тока в проводе, пересекающем силовые линии магнита. Первое используется в электродвигателе, а второе в генераторе.

Поэтому катушек понатыкано везде и толпами. Где она должна магнитным полем крутить якорь электродвигателя, где отсеивать нужные электромагнитные колебания, а где просто сглаживать скачки — вот как в дросселе, простейшем элементе с катушкой индуктивности.

Для попаданца катушка будет использоваться во многих вещах. На первых порах это будут высоковольтные катушки, позволяющие давать сильный разряд от слабого гальванического элемента. Потом — электромагниты, переменное напряжение для которых будет создаваться механически. Потом пойдут генераторы и электродвигатели, а дальше уже и электроника не за горами…

www.popadancev.net

Катушка индуктивности, дроссель — электронный компонент. Предназначение, зачем нужен, где используется.

Катушка индуктивности (inductor. -eng)– устройство, основным компонентом которого является проводник скрученный в кольца или обвивающий сердечник. При прохождении тока, вокруг скрученного проводника (катушки), образуется магнитное поле (она может концентрировать переменное магнитное поле), что и используется в радио- и электро- технике.

К точной и компьютерной технике технике больше близок дроссель (Drossel, регулятор, ограничитель), так как он чаще всего применяется в цепях питания процессоров, видеокарт, материнских плат, блоков питания & etc. В последнее время, применяются индукторы

закрытые в корпуса из металлического сплава для уменьшения наводок, излучения, шумов и высокочастотного свиста при работе катушки.

Дроссель служит для уменьшения пульсаций напряжения, сглаживания или фильтрации частотной составляющей тока и устранения переменной составляющей тока. Сопротивление дросселя увеличивается с увеличением частоты, а для постоянного тока сопротивление очень мало. Характеристики дросселя получаются от толщины проводника, количества витков, сопротивления проводника, наличия или отсутствия сердечника и материала, из которого сердечник сделан. Особенно эффективными считаются дроссели с ферритовыми сердечниками (а также из альсифера,

карбонильного железа, магнетита) с большой магнитной проницаемостью.

Используется в выпрямителях, сетевых фильтрах, радиотехнике, питающих фазах высокоточной аппаратуры и другой технике требующей стабильного и «правильного» питания. Многослойная катушка может выступать и в качестве простейшего конденсатора, так как имеет собственную ёмкость. Правда, от данного эффекта пытаются больше избавиться, чем его усиливать и он считается паразитным.

www.xtechx.ru

Я никак не могу понять что такое индуктивность. Объясните простыми словами.

Индуктивность - это то же самое, что и конденсатор. Только энергию накапливает не в виде электрического поля (и соответственно не в форме заряда), а в виде магнитного поля (и соответственно в форме потока). Конденсатор хранит электрический заряд, а индуктивность хранит магнитный поток. Если б у неё не было сопротивления - то этот поток она хранила бы вечно, пока в ней ток идёт. Вот сверхпроводящие магниты именно это и делают. Для чего нужна: да для кучи разных вещей. Раз это элемент накопительный, то он обладает инерцией. Как и конденсатор. А значит, может использоваться в фильтрах. Чаще всего это фильтры по питанию (дроссели). За счёт того, что индуктивность может обменитваться энергией с конденсатором, при их соединении возникают электрические колебания - из-за инерционности каждого компонента обмен энергией, даже когда "дойдёт до нуля" (энергия распределится поровну между ними), не заканчивается, а проскакивает эту точку равновесия, так что энергия почти полностью передаётся из одного элемента в другой. Ну а это э состояние неравновесное - поэтому процесс начинает идти в другую сторону... ну и дальше понятно: возникают колебания. Если б не было потерь - резистивных, прежде всего, - то этот процесс шёл бы бесконечно. Так работает колебательный контур.

прикинь пружину или маятник Вот чем сильнее в лоб щелкнет, когда отпустишь - тем сильнее индукция

катушка с проводом индуктивность а по сути любой провод уже индуктивность, т. к вокруг него при прохождении по нему тока, образуется магнитное поле....

индукция это магнит когда ток идет по виткам катушки

Индуктивность - это способность цепей препятствовать изменению тока. Катушки индуктивности нужны в фильтрах, реакторах или контурах

Ну если вкратце, то каждый раз, когда меняется магнитное поле, в этой области создаётся электрическое поле, при этом оно всегда направленно так, чтобы созданный им ток препятствовал изменению магнитного поля. Мы подаём ток на катушку, и вокруг неё возникает магнитное поле, которое нарастает. А это значит, что в катушке возникнет напряжение, препятствующее этому нарастанию, т. е. направленное против тока в катушке. Если ток отключить, то магнитное поле начнёт слабеть, а значит возникнет напряжение, не дающее току слабеть. Фактически когда через катушку течёт ток, его энергия запасается в магнитном поле, а когда ток прекращается, эта энергия высвобождается, тратясь на поддержание тока. Так вот, индуктивность - это способность запасать энергию в виде магнитного поля. Насколько высокое напряжение возникнет на катушке зависит от того, насколько резко меняется магнитное поле. Например можно подать ток на катушку, а потом резко её отключить, и на ней возникнет импульс высокого напряжения, так работают обратноходовые преобразователи, позволяющие получать высокие напряжения от низковольтного источника. Так же, из этого следует, что катушка всегда препятствует изменению тока в ней, то есть постоянный ток через неё течёт спокойно, а вот переменному она сопротивляется, то есть работает как фильтр. Плюс ко всему на катушке ток и напряжение возникают не одновременно - сначала нарастает напряжение, потом ток, так как индуктивность препятствует его изменению, и при отключении обратный процесс-сначала уменьшается напряжение, а потом ток, т. е. катушка сдвигает их по фазе относительно друг друга, что используется, например, в резонансных цепях.

собственно я что из физики понял есть такой раздел физики-элеткродинамика. Есть такое явление магнитное поле возбуждает электрическое и наоборот все вмесет составляет электромагнитное поле. Есть такое являение самоиндукция это когда катушка сама возбуждает ток. Например на неё подали ток и отключили но она какоето время продолжает генерировать ток. Ну, а в википедии там видимо формулы как вычислять индукцию. Вот собственно и все нам объяснили саму суть понятия только. Пытался понять этимологию слова induction это скорее так могу объяснить корень слова латинский вместе с похожим словом латинским influence означает течь внутрь. там кстати и словосочетание есть "магнитный поток" приставка ιn означает понаправлению в

про индуктивность простыми словами не могу могу про подъёмную силу, вот: <a rel="nofollow" href="https://youtu.be/Mgeybk3F86Q" target="_blank">https://youtu.be/Mgeybk3F86Q</a>

touch.otvet.mail.ru

Общие сведения о катушках индуктивности

Применяемые в низкочастотных усилителях трансформаторы могут подразделяться на две основные категории: силовые или сетевые трансформаторы и сигнальные трансформаторы, используемые в качестве согласующих, выходных, либо повышающих, например, для картриджей звукоснимателей с подвижной катушкой. Совершенно аналогично катушки индуктивности могут предназначаться для работы в цепях прохождения сигнала, например в различных фильтрах, либо же они могут быть мощными дросселями, используемыми в высоковольтных источниках питания. Основной особенностью этих компонентов схем является применение в них магнитных материалов. Они представляют последнюю группу идеальных пассивных компонентов схем (резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, включая трансформаторы). В отличие от резисторов и конденсаторов, катушки индуктивности и трансформаторы, как правило, не являются промышленными изделиями, а изготавливаются вручную. Именно по этой причине многие разработчики стараются всячески избегать их применения. Такой подход нельзя признать разумным, так как он серьезно ограничивает возможности проектирования схем.

Катушка индуктивности запасает энергию магнитного поля. Прохождение тока любой величины по проводнику всегда сопровождается возникновением магнитного поля вокруг проводника. Поэтому проводник обладает индуктивностью. Можно увеличить индуктивность, свернув провод в спираль, или намотав его в виде катушки, а если внутрь такой катушки поместить железный сердечник (магнитопровод), то индуктивность возрастет многократно. Эта зависимость может быть приближенно выражена следующим соотношением:

в котором L — индуктивность,

μ0 — магнитная проницаемость вакуума, в системе СИ равна 4π·10-7 Гн/м,

μr — относительная магнитная проницаемость магнитного материала

сердечника,

А — площадь поперечного сечения магнитопровода,

I — длина магнитопровода,

N — количество витков катушки.

Относительная магнитная проницаемость, μr, является характеристикой магнитных свойств материала, и можно провести некоторую аналогию с ранее уже упоминавшейся относительной диэлектрической проницаемостью, характеризующей диэлектрические свойства диэлектриков. Относительная магнитная проницаемость имеет различные значения и может меняться от 1 для воздуха до примерно 5500 для железа. Длина магнитопровода отсчитывается по замкнутому контура от какой-то начальной точки, а площадь поперечного сечения магнитопровода просто принимается равной площади сечения магнитного сердечника. Поэтому, может показаться, что вышеприведенное уравнение без особых трудностей может быть использовано для расчета индуктивности.

К сожалению, параметр μr сильно зависит от плотности магнитного потока, на длину магнитопровода могут сильно повлиять воздушные зазоры, а часть магнитного потока рассеивается в окружающей среде. Каждая из этих проблем будет проанализирована по отдельности несколько позже, а сейчас надо просто признать, что очень часто оказывается просто невозможным точно рассчитать значение индуктивности катушки. Поэтому на практике зачастую приходится строить всевозможные предположения, добавлять лишние витки, измерять индуктивность в условиях, максимально близким к условиям реальной работы, а затем удалять витки катушки, пока не будет получена требуемая величина индуктивности.

При каждом обсуждении свойств магнитных материалов, обычно используется зависимость, которая называется кривой (начальной) намагниченности. Данная кривая выражает зависимость результирующей магнитной индукции поля, В, от изменения величины напряженности магнитного поля, Н, иногда для простоты называемой зависимостью В-Н (рис. 5.10). В целях дальнейшего изложения следует прежде всего отметить, что относительная магнитная проницаемость m пропорциональна градиенту (или углу наклона) данной кривой, а так как градиент изменяется при изменении напряженности магнитного поля, то это означает, что будет изменяться и μ.

Рис. 5.10 Кривая намагничивания: непостоянство угла наклона ведет к изменению магнитной проницаемости материала

Катушка индуктивности без магнитного сердечника

Можно полностью исключить проблему, связанную с изменением параметра m при изменении напряженности магнитного поля, если использовать катушку, в которой отсутствует сердечник, изготовленный из магнитного материала. Катушка индуктивности без магнитного сердечника (воздушная катушка индуктивности) характеризуется постоянным значением индуктивности при изменении величины сигнала, следовательно, такие катушки не вызывают искажений, что делает их особо популярными для использования в схемах кроссоверов высококачественных громкоговорителей. Определить площадь, через которую проходит магнитный поток, для данного случая достаточно сложно, так как теоретически магнитный поток распространяется в бесконечность, точно также невозможно точно определить и длину «магнитопровода». Тем ни менее, для катушек с различной геометрией были предложены приближенные соотношения, из которых ниже приводится формула для наиболее интересного, с практической точки зрения, случая оптимального (то есть наименьшего) значения сопротивления воздушной катушки, обмотка которой выполнена из медного провода. Формулы для приближенного расчета были предложены А. Н. Тайлом (A.N.Thiele):

в которых (рис. 5.11), R — сопротивление обмотки, Ом,

L — Индуктивность, мкГн,

d — диаметр провода, мм,

N — количество витков,

с — обобщенный параметр каркаса, связывающий его внешний и внутренний диаметры, а также длину слоя намотки,

l — длина провода, м.

Рис. 5.11 Относительные размеры бобины, используемой для намотки воздушной катушки индуктивности (в соответствии с приведенной формулой Таила)

Формула приводится с числовыми коэффициентами для частного случая, так как провод для катушки имеет стандартизованные значения диаметра, а величина сопротивления катушки не оказывает большого влияния на получаемый результат.

Если сопротивление будет отличаться от необходимого значения, следует использовать провод с другим поперечным сечением.

Естественно было бы выполнять все расчеты с использованием персонального компьютера, поэтому ниже приводится программа, написанная на языке QBASIC (хотя основное уравнение может быть с не меньшим успехом решено с использованием широкоформатных таблиц).

CLS

L = 1

PRINT "This program designs air-cored copper"

PRINT "wire coils according to the Thiele"

PRINT "formulae. L is in micro henries, d (wire"

PRINT "diameter) is in mm"

PRINT

PRINT "To quit, input L = 0."

PRINT

DO WHILE L > 0

INPUT "Lf; L

IF L = 0 THEN END

INPUT "L’; L

R = ((8.01*10^(-3)*(L*3/d*8)^(l/5))100)\l)/100

N = (((10.2 *(L^2/d^2)^(1/5)) *100)\D/100

с = ((d * N^(l/2)/0.841)*100\l)/100

Q = (((0.188*(L *с)^(1/2))*100\1)/100

PRINT

PRINT "You need"; N; "turns on a core of"; 2*c; "ram in diameter,"; c; "mm thick."

PRINT "It will use"; Q; "meters of wire, and"

PRINT "will have a resistance of"; R; "Ohms."

PRINT

LOOP

Эксперименты вскоре показали, что катушки индуктивности без магнитного сердечника имеют высокое сопротивление, и что они очень большие по своим размерам. Проблема сопротивления остается общей для всех катушек индуктивности и является основной причиной, определяющей неидельность их характеристик. Применение воздушных катушек индуктивности не ограничивается только кроссоверами громкоговорителей, но они также широко применяются в выходных фильтрах цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), в которых сопротивление обмотки не является определяющим фактором. Также катушки без сердечников получили широкое применение в радиочастотной технике.

Следует отметить, что в связи с используемыми упрощающими допущениями (не учитывается эффективность намотки, изменения диаметра провода и т. д.), использование данной формулы не позволяет получить точные результаты. В силу этого, рекомендуется при расчетах предусмотреть 5% увеличение параметров, а затем удалять витки с катушки, измеряя значение индуктивности с использованием измерительного моста.

В большом количестве измерительных мостов используется генератор, имеющий собственную частоту 1 кГц. При измерении индуктивности воздушных катушек относительно высокое значение сопротивления может подавить влияние индуктивной составляющей, в силу чего при измерениях с использованием мостовой схемы можно получить неверный результат. Если возможно для питания схемы моста использовать внешний источник переменного тока, то рекомендуется применять максимальное значение частоты, которое допускается использовать производителями измерительных мостов (как правило, частота составляет 20 кГц), что позволит более точно выполнить необходимые измерения.

Броневые сердечники с зазором

Одним из путей уменьшения сопротивления без внесения заметных искажений является использование катушки, в которой имеется магнитный сердечник с зазором. Магнитный сердечник с зазором значительно увеличивает индуктивность по сравнению с воздушной катушкой индуктивности. Однако так как воздушный зазор образует сравнительно высокое сопротивление для распространения магнитного потока, то он приглушает изменения в относительной магнитной проницаемости магнитного сердечника, имеющего низкое значение сопротивления магнитному потоку, в силу чего индуктивность катушки становится более стабильной. При увеличении величины зазора величина индуктивности снижается, и при увеличении зазора до бесконечно большого значения опять будет наблюдаться предельный случай катушки индуктивности без магнитного сердечника. Подобная конструкция была много лет назад использована отделом исследований Британской радиовещательной корпорации (Би-би-си) в катушках индуктивности кроссоверов пассивных громкоговорителей.

Катушка индуктивности с магнитным сердечником, имеющим зазор, может получиться совершенно непреднамеренно. Большое количество ферритовых сердечников, используемых для небольших катушек индуктивностей, изготавливаются в виде двух половинок, которые устанавливаются снаружи катушки и сопрягаются друг с дружкой наворачиванием половинок. Наличие пыли на сопрягаемых поверхностях приводит к увеличению зазора, и если половинки сердечника во время измерений индуктивности катушки плотно прижать одну к другой, то можно будет получить значительное увеличение индуктивности.

Если по индуктивности будет протекать постоянный ток, то очень важно, чтобы постоянный ток не вызвал переход материала сердечника в область насыщения, так как в этом случае значение индуктивности резко уменьшится, а сердечник будет сильно разогреваться. Катушки индуктивности, в которых сердечники изготовлены из железа и по катушкам которых протекают постоянная составляющая тока, обязательно имеют воздушные зазоры, для того, чтобы обеспечить максимальное значение индуктивности при максимальном значении переменного тока. При этом следует учитывать, что так как в области воздушного зазора происходит рассеяние магнитного потока, вызванного протеканием переменной составляющей, такие катушки индуктивности могут сильно влиять на соседние цепи схемы, вызывая в них паразитные наводки.

Собственная емкость катушек индуктивности

Если обмотка катушки индуктивности содержит большое количество витков, и существует разность потенциалов между отдельными витками и слоями витков, то следует ожидать, что будет иметь некоторую емкость, которая будет включена параллельно индуктивности самой катушки (рис. 5.12).

Рис. 5.12 Эквивалентная схема замещения реальной катушки индуктивности

Таким образом, возникает хорошо знакомая цепь с параллельным резонансом а это означает, что как только частота превысит резонансную, катушка индуктивности перестанет вести себя как индуктивность, а начнет проявлять свойства конденсатора. Самый простой способ определить величину такой паразитной емкости, это собрать тестовую схему (рис. 5.13).

Рис. 5.13 Использование фигур Лиссажу для определения частоты собственного резонанса катушки индуктивности

В осциллографе необходимо произвести переключение в режим работы с использованием и вертикального, и горизонтального входов «XY». При изменении частоты генератора получаемые на экране осциллографа фигуры Лиссажу будут изменяться от эллипса до прямой линии. Как раз та частота, при которой будет наблюдаться прямая линия, и будет соответствовать резонансной частоте катушке индуктивности.

 

Если необходимо, то можно будет рассчитать значение шунтирующей емкости, используя нижеприведенное выражение:

Мощные дроссели (катушки фильтров выпрямителей и т. п.), предназначенные для небольших ламповых усилителей, имеют, как правило, индуктивность 10—15 Гн и рассчитаны на токи 100—250 мкА. Для таких дросселей резонансная частота составляет от 3 до 12 кГц. На частотах, превышающих значение резонансной, дроссели не могут обеспечить эффективный барьер для шумов, генерируемых при выпрямлении переменного тока, или для ВЧ шумов, поступающих по сети питания.

Вопросы применения мощных дросселей будут рассмотрены позже.

 

tubeamplifier-narod.ru

Что такое катушка индуктивности и зачем она нужна?

Что такое катушка индуктивности и зачем она нужна?

катушка служит для индуктивности потоков эл. тока

Если хочешь получит полный ответ набери в поисковике yandex слова - катушка индуктивности, и выбирай ответ. Успехов.

Катушка индуктивности — винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Такая система способна накапливать магнитную энергию при протекании электрического тока. Катушки индуктивности (совместно с конденсаторами и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п. . Катушки индуктивности используются в импульсных стабилизаторах как элемент, накапливающий энергию и преобразующий уровни напряжения. Две и более индуктивно связанные катушки образуют трансформатор. Катушка индуктивности, питаемая импульсным током от транзисторного ключа, иногда применяется в качестве источника высокого напряжения небольшой мощности в слаботочных схемах, когда создание отдельного высокого питающего напряжения в блоке питания невозможно или экономически нецелесообразно. В этом случае на катушке из-за самоиндукции возникают выбросы высокого напряжения, которые можно использовать в схеме, например, выпрямив и сгладив. Катушки используются также в качестве электромагнитов. Катушки применяются в качестве источника энергии для возбуждения индуктивно-связанной плазмы. Для радиосвязи - излучение и приём электромагнитных волн (магнитная антенна, кольцевая антенна) . Рамочная антенна DDRR Индукционная петля Для разогрева электропроводящих материалов в индукционных печах. Как датчик перемещения: изменение индуктивности катушки может изменяться в широких пределах перемещением (вытаскиванием) сердечника. Катушка индуктивности используется в индукционных датчиках магнитного поля. Индукционные магнитометры были разработаны и широко использовались во времена Второй мировой войны.

Войдите, чтобы написать ответ

science.ques.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о