Индуктивное сопротивление катушки — Основы электроники
Так как самоиндукция препятствует всякому резкому изменению силы тока в цепи, то, следовательно, она представляет собой для переменного тока особого рода сопротивление, называемое индуктивным сопротивлением.
Чисто индуктивное сопротивление отличается от обычного (омического) сопротивления тем, что при прохождении через него переменного тока в нем не происходит потери мощности.
Под чисто индуктивным сопротивлением мы понимаем сопротивление, оказываемое переменному току катушкой, проводник которой не обладает вовсе омическим сопротивлением. В действительности же всякая катушка обладает некоторым омическим сопротивлением. Но если это сопротивление невелико по сравнению с индуктивным сопро¬тивлением, то им можно пренебречь.
При этом наблюдается следующее явление: в течение одной четверти периода, когда ток возрастает, магнитное поле потребляет энергию из цепи, а в течение следующей четверти периода, когда ток убывает, возвращает ее в цепь.
Следовательно, в среднем за период в индуктивном сопротивлении мощность не затрачивается. Поэтому индуктивное сопротивление называется реактивным (прежде его неправильно называли безваттным).
Индуктивное сопротивление одной и той же катушки будет различным для токов различных частот. Чем выше частота переменного тока, тем большую роль играет индуктивность и тем больше будет индуктивное сопротивление данной катушки. Наоборот, чем ниже частота тока, тем индуктивное сопротивление катушки меньше. При частоте, равной нулю (установившийся постоянный ток), индуктивное сопротивление тоже равно нулю.
Рисунок 1. Зависимость индуктивного сопротивления катушки от частоты переменного тока. Реактивное сопротивление катушки возрастает с увеличением часторы тока.
Индуктивное сопротивление обозначается буквой XL и измеряется в омах.
Подсчет индуктивного сопротивления катушки для переменного тока данной частоты производится по формуле
XL=2π• f •L
где XL — индуктивное сопротивление в ом; f—частота переменного тока в гц; L — индуктивность катушки в гн
Как известно, величину 2π• f называют круговой частотой и обозначают буквой ω (омега).
Поэтому приведенная выше формула может быть представлена так:
XL=ω•L
Отсюда следует, что для постоянного тока (ω = 0) индуктивное сопротивление равно нулю. Поэтому, когда, нужно пропустить по какой-либо цепи постоянный ток, задержав в то же время переменный, то в цепь включают последовательно катушку индуктивности.
Для преграждения пути токам низких звуковых частот ставят катушки с железным сердечником, так называемые дроссели низкой частоты, а для более высоких радиочастот — без железного сердечника, которые носят название дросселей высокой частоты.
ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!
Похожие материалы:
Добавить комментарий
|
Random converter |
Калькулятор импеданса катушки индуктивностиКалькулятор определяет импеданс катушки индуктивности для заданной частоты синусоидального сигнала. Пример. Рассчитать импеданс катушки индуктивности 10 мкГн на частоте 25 МГц. Входные данные Индуктивность, L генри (Гн)миллигенри (мГн)микрогенри (мкГн)наногенри (нГн)пикогенри (пГн) Частота, f герц (Гц)миллигерц (мГц)килогерц (кГц)мегагерц (МГц)гигагерц (ГГц) Поделиться Поделиться ссылкой на этот калькулятор, включая входные параметры Twitter Facebook Google+ VK Закрыть Выходные данные Угловая частота ω= рад/с Индуктивное реактивное сопротивление XL= Ом Введите значения индуктивности и частоты, выберите единицы измерения и нажмите кнопку Рассчитать. Для ввода значения бесконечность наберите inf. Отметим, что величина импеданса идеальной катушки индуктивности равна ее реактивному сопротивлению. Однако это не идентичные величины, так как между током и напряжением в индуктивной цепи существует фазовый сдвиг. Здесь XL — реактивное сопротивление катушки в омах (Ом), ZL — импеданс катушки в омах (Ом), ω = 2πf — угловая частота в рад/с, f — частота в герцах (Гц), L — индуктивность в генри (Гн), j — мнимая единица. Для расчета выберите единицы измерения и введите индуктивность и частоту. Импеданс катушки индуктивности будет показан в омах. Катушка индуктивности представляет собой пассивный электрический элемент с двумя выводами, изготовленный, как правило, из изолированного провода в форме спирали, намотанного на магнитный сердечник или на оправку (без сердечника). Магнитный сердечник обычно изготовляется из ферромагнитного металла, например, железа или ферромагнитной керамики (феррита) и используется для усиления магнитного поля и, таким образом, для увеличения индуктивности катушки. Как и конденсаторы, катушки индуктивности используются для накопления и сохранения энергии. Высокодобротная катушка индуктивности без сердечника, установленная в радиопередатчике В отличие от конденсаторов, которые препятствуют изменению напряжения, приложенного к их обкладкам, катушки индуктивности препятствуют изменению текущего в них тока. В отличие от конденсаторов, которые не пропускают постоянный ток, катушки индуктивности пропускают его легко. Они препятствуют только прохождению переменного тока или иного изменяющегося тока и их способность препятствовать прохождению тока и называется индуктивностью. Индуктивность обозначается символом L в честь российского физика Эмиля Ленца и измеряется в генри — единицах, названных в честь американского ученого Джозефа Генри. В отличие от резисторов, которые препятствуют прохождению электрического тока вследствие падения напряжения на них, пропорционального протекающему току, катушки индуктивности препятствуют изменению протекающего через них тока. На них создается падение напряжения, прямо пропорциональное скорости изменения тока. Полярность индуцированного напряжения всегда такова, что это напряжение поддерживает изменяющийся ток в его текущем состоянии. Например, если ток растет, то напряжение препятствует этому росту и старается уменьшить ток. В то же время, если ток через катушку уменьшается, напряжение мешает этому уменьшению и поддерживает более высокий ток. Чем выше скорость изменения тока, тем больше амплитуда этого обратного напряжения. В связи с указанным свойством, это напряжение часто называют индуктивными выбросами или обратным током. Для того, чтобы как-то отличить это свойство от сопротивления, используют понятие реактивного сопротивления. Если к катушке индуктивности приложено синусоидальное напряжение, то при бóльших частотах катушка оказывает току большее сопротивление, следовательно, ее реактивное сопротивление также увеличивается, как показано на графике. График зависимости реактивного сопротивления катушки XL индуктивности и текущего через нее тока I от частоты f для нескольких величин индуктивности показывает прямую пропорциональную зависимость от частоты реактивного сопротивления и обратную зависимость от частоты протекающего через катушку тока Полное сопротивление Z, как и реактивное сопротивление, измеряется в омах (Ом) и состоит из двух частей — действительной и мнимой. Первая из них представляет собой активное сопротивление R, которое затрудняет протекание тока в материале с плохой проводимостью и зависит от формы этого материала. Вторая часть — это рассмотренное выше реактивное сопротивление X. Оно также затрудняет протекание тока, но не вследствие свойств и формы проводящего материала, а из-за того, что протеканию тока мешает электрическое и магнитное поля. Если реальная катушка индуктивности подключена к источнику постоянного напряжения, через нее протекает постоянный ток, ограниченный только сопротивлением провода, из которого намотана катушка. Если источник постоянного напряжения отключить от катушки, протекающий через нее ток постепенно падает до нуля. В этом случае опять возникает ЭДС самоиндукции, которая снова препятствует, на этот раз, уменьшению тока и которая старается поддержать ток в неизменном состоянии. В конце концов, ток постепенно уменьшается до нуля. В чисто индуктивной цепи ток отстает от напряжения на π/2 радиан или 90°. 1 — в момент отрицательного максимума тока скорость его изменения нулевая и напряжение равно нулю; 2 — ток нулевой, скорость его изменения максимальная и напряжение равно положительному максимуму; 3 — ток положительный и максимальный, скорость его изменения нулевая и напряжение равно нулю; 4 — ток нулевой, скорость его изменения максимальная и напряжение равно отрицательному максимуму Если к катушке индуктивности приложено переменное синусоидальное напряжение, ток отстает от напряжения на некоторый фазовый угол, как показано на графике. Аналогичное явление можно наблюдать и в природе. День зимнего солнцестояния в северном полушарии — в конце декабря, однако самые холодные месяцы еще впереди. Именно так ведет себя ток в катушке индуктивности Рассчитанный этим калькулятором импеданс представляет собой меру сопротивления катушки индуктивности протекающему через нее току на определенной частоте. Импеданс измеряется в омах, так же, как и сопротивление. Импеданс мешает прохождению электрического тока так же, как и сопротивление, и показывает как сильно катушка противодействует прохождению тока через нее. Этот калькулятор предназначен для расчета импеданса идеальных катушек индуктивности. Реальные катушки всегда имеют сопротивление, которое на эквивалентной схеме изображают включенным последовательно с индуктивностью. Для расчета импеданса реальных катушек индуктивности пользуйтесь калькулятором импеданса RL-цепей. Катушки индуктивности в высокочастотном модуле телевизионного приемника Автор статьи: Анатолий Золотков Примеры расчетовРасчет реактивного сопротивления индуктивности 120мГн на частоте 150 килогерц Расчет реактивного сопротивления индуктивности 2мкГн на частоте 2,4 мегагерц Расчет реактивного сопротивления индуктивности 160микрогенри на частоте 200 мегагерц Расчет реактивного сопротивления индуктивности 16мкГн на частоте 20 мегагерц Расчет реактивного сопротивления индуктивности 430микрогенри на частоте 510 мегагерц Расчет реактивного сопротивления индуктивности 270миллигенри на частоте 330 килогерц Расчет реактивного сопротивления индуктивности 1,8миллигенри на частоте 2,2 килогерц Расчет реактивного сопротивления индуктивности 1,5мГн на частоте 1,8 килогерц Расчет реактивного сопротивления индуктивности 12миллигенри на частоте 15 килогерц Расчет реактивного сопротивления индуктивности 510микрогенри на частоте 620 мегагерц Вас могут заинтересовать и другие калькуляторы из группы «Электротехнические и радиотехнические калькуляторы»:Калькулятор резистивно-емкостной цепи Калькулятор параллельных сопротивлений Калькулятор параллельных индуктивностей Калькулятор емкости последовательного соединения конденсаторов Калькулятор импеданса конденсатора Калькулятор взаимной индукции Калькулятор взаимоиндукции параллельных индуктивностей Калькулятор взаимной индукции — последовательное соединение индуктивностей Калькулятор импеданса параллельной RC-цепи Калькулятор импеданса параллельной LC-цепи Калькулятор импеданса параллельной RL-цепи Калькулятор импеданса параллельной RLC-цепи Калькулятор импеданса последовательной RC-цепи Калькулятор импеданса последовательной LC-цепи Калькулятор импеданса последовательной RL-цепи Калькулятор импеданса последовательной RLC-цепи Калькулятор аккумуляторных батарей Калькулятор литий-полимерных аккумуляторов для дронов Калькулятор индуктивности однослойной катушки Калькулятор индуктивности плоской спиральной катушки для устройств радиочастотной идентификации (RFID) и ближней бесконтактной связи (NFC) Калькулятор расчета параметров коаксиальных кабелей Калькулятор светодиодов. Калькулятор цветовой маркировки резисторов Калькулятор максимальной дальности действия РЛС Калькулятор зависимости диапазона однозначного определения дальности РЛС от периода следования импульсов Калькулятор радиогоризонта и дальности прямой радиовидимости РЛС Калькулятор радиогоризонта Калькулятор эффективной площади антенны Симметричный вибратор Калькулятор частоты паразитных субгармоник (алиасинга) при дискретизации Калькулятор мощности постоянного тока Калькулятор мощности переменного тока Калькулятор пересчета ВА в ватты Калькулятор мощности трехфазного переменного тока Калькулятор преобразования алгебраической формы комплексного числа в тригонометрическую Калькулятор коэффициента гармонических искажений Калькулятор законов Ома и Джоуля — Ленца Калькулятор времени передачи данных Калькулятор внутреннего сопротивления элемента питания батареи или аккумулятора |
Определяется также угловая частота.
Для расчетов используются указанная ниже формула:
Однако, в отличие от конденсаторов, энергия в катушке хранится в форме окружающего ее магнитного поля. Катушки индуктивности применяются, в частности, в фильтрах для сглаживания постоянного тока или для предотвращения передачи высокочастотных помех по кабелям. Катушки индуктивности широко используются в колебательных контурах радиопередатчиков и радиоприемников, а также для изготовления трансформаторов.
Когда катушка подключается к источнику постоянного напряжения, ток через нее медленно повышается от нуля до максимального значения, которое определяется внутренним сопротивлением источника и внутренним сопротивлением витков катушки. ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке, препятствует резкому увеличению тока в ней. Эта ЭДС противодействует приложенному напряжению до тех пор, пока ток не достигнет максимального значения.
В идеальной катушке индуктивности этот угол будет равен точно 90° или четверти цикла. В точке (ωt = π/2), временнóй оси, где ток нулевой, напряжение на катушке достигает своего положительного максимума. Затем ток постепенно увеличивается и вокруг катушки создается магнитное поле, которое, в свою очередь, создает ЭДС самоиндукции, направленную противоположно току. Эта ЭДС является реакцией катушки на изменение протекающего через нее тока, и она максимальна, когда ток нулевой, так как в этой точке скорость изменения тока максимальная. Когда же ток достигает своего максимального значения (положительного или отрицательного), скорость изменения синусоидального тока становится нулевой и в этих точках максимумов ток ЭДС самоиндукции (определяемая этой скоростью) также равна нулю. Это приводит к тому, что синусоида напряжения не совпадает по фазе с током на угол 90° или π/2 радиан. То есть, напряжение опережает ток или ток отстает от напряжения.
Сравните: Солнце светит сильнее всего в астрономический полдень (солнечный свет — напряжение), однако самая жаркая часть дня обычно бывает через несколько часов после полудня (температура — ток). Или другой пример. День зимнего солнцестояния в северном полушарии (самый короткий день) — в конце декабря, однако самые холодные месяцы еще впереди. В зависимости от того, где вы живете, это будет январь или февраль. Вспомните поговорку «Солнце — на лето, зима — на мороз». Это как раз о поведении индуктивности, только в природной аналогии. Такой сезонный «сдвиг фаз» или отставание вызван поглощением энергии Солнца огромными массами воды в океанах. Они отдадут эту запасенную энергию, но позже — точно так же, как это делают катушки индуктивности.
Индуктивное реактивное сопротивление изменяется при изменении частоты приложенного переменного напряжения. Приведенные выше формула и график показывают, что реактивное сопротивление катушки индуктивности XL велико при высоких частотах и мало при низких частотах (конденсаторы ведут себя с точностью до наоборот). При высоких частотах индуктивное реактивное сопротивление становится очень большим и очень сильно противодействует протекающему току. С другой стороны, при очень низких частотах или при постоянном напряжении катушка индуктивности проводит очень хорошо — отсюда правило, которое мы выучили в школе: катушки индуктивности не пропускают переменный ток и пропускают постоянный. Если частота очень низкая, катушки индуктивности пропускают сигнал очень хорошо. Именно поэтому их устанавливают в фильтрах громкоговорителей (кроссоверах), чтобы высокие частоты не попадали на низкочастотные динамические головки.
Но тогда возникает вопрос: в чем же разница между импедансом и сопротивлением? А разница заключается в зависимости импеданса от частоты приложенного сигнала. Сопротивление от частоты не зависит, а импеданс катушек индуктивности от частоты зависит. С увеличением частоты импеданс катушек уменьшается.
Расчет ограничительных резисторов для одиночных светодиодов и светодиодных массивов
электрических цепей — Эффективное сопротивление катушки индуктивности
спросил
Изменено 9 лет, 9 месяцев назад
Просмотрено 10 тысяч раз
$\begingroup$
В лабораторном эксперименте мы подключили простую схему: источник переменного напряжения, соединенный (последовательно) с переменным резистором и катушкой индуктивности.
Что мы не поняли?
- электрические цепи
- напряжение
- электрическое сопротивление
- индуктивность
$\endgroup$
2
$\begingroup$ Здесь может быть задействовано несколько нелинейных эффектов магнитного материала, хотя этот ответ следует охарактеризовать как спекуляцию без дополнительных подробностей. Оба эффекта более выражены, если ваш индуктор не закрыт.
1) При очень низких уровнях тока (соответствующих очень низким уровням магнитного поля H) индуктивность может быть ниже номинальной. (Характеристика B-H материала магнитного сердечника имеет меньший наклон прямо в начале координат.) По мере увеличения тока от этих низких уровней расчетное полное сопротивление катушки индуктивности $Z_L =2 \pi f L$ будет увеличиваться, а затем стабилизируется на номинальном уровне. ценность.
2) Поскольку ток продолжает увеличиваться, катушка индуктивности в конце концов начинает насыщаться. (Характеристика BH выравнивается при высоких полях.) Затем индуктивность становится убывающей функцией тока, поэтому расчетное полное сопротивление катушки индуктивности будет уменьшаться.
Вы можете увидеть некоторые кривые B-H, иллюстрирующие эти эффекты, в статье Википедии «Насыщение (магнитное)».
Наличие зазора в магнитопроводе снижает индуктивность компонента, но стабилизирует его против этих эффектов.
$\endgroup$
2
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
Электрическое сопротивление— Вопрос о катушке индуктивности и резисторе в цепях
спросил
Изменено 1 год, 11 месяцев назад
Просмотрено 107 раз
$\begingroup$
Когда чистый источник постоянного тока соединяется с чистым индуктором, изменение тока в индукторе линейно по индуктору относительно времени Circuit) с ним получаем экспоненциальное изменение тока в той (RL) цепи.
Мой вопрос заключается в том, почему добавление сопротивления последовательно с катушкой индуктивности и источником постоянного тока делает изменение тока экспоненциальным, хотя мы получаем линейное изменение тока, когда соединяем источник постоянного тока с чистой катушкой индуктивности.
Что находится в резисторе, который делает изменение тока экспоненциальным, когда к сопротивлению добавляется чистая катушка индуктивности последовательно с источником постоянного тока?
- электрические цепи
- электрические сопротивления
- индуктивности
$\endgroup$
$\begingroup$
Ну, только для катушки индуктивности, подключенной к источнику постоянного напряжения: $$V = L\frac{dI}{dt},$$, поэтому $$I=\frac{V}{L}t.$$ С резисторе, напряжение на катушке индуктивности уменьшается на величину, пропорциональную току: \начать{выравнивать} V_{DC}&=V_R+V_L,\\ V_R&=ИК,\\ V_L&=L\frac{dI}{dt},\\ \frac{V_{DC}-IR}{L}&=\frac{dI}{dt} \end{выравнивание}
Резистор представлен дополнительным членом $IR$ в окончательном уравнении, которого раньше не было. Он вводит в схему обратную связь: увеличение тока происходит из-за напряжения на катушке индуктивности, но резистор делает так, что это напряжение (и, следовательно, увеличение тока) становится меньше по мере увеличения тока.
$\endgroup$
1
$\begingroup$
В подобных случаях полезно помнить аналогии механика х электричество, потому что они более наглядны и в то же время строги, так как основаны на тех же дифференциальных уравнениях:
Катушка индуктивности – это масса, Напряжение – это сила, ток скорость и сопротивление есть трение.