Kas yra induktyvumas

Induktyvumas vadinamas idealizuotu elektros grandinės elementu, kuriame kaupiama magnetinio lauko energija. Jame nevyksta elektrinio lauko energijos kaupimas ar elektros energijos pavertimas kitų rūšių energija.

Arčiausiai idealizuoto elemento – induktyvumo – yra tikras elektros grandinės elementas – indukcinė ritė.

Skirtingai nuo induktyvumo, induktyvumo ritė taip pat kaupia elektrinio lauko energiją ir paverčia elektros energiją kitų rūšių energija, ypač šiluma.

Kiekybiškai realių ir idealizuotų elektros grandinės elementų gebėjimas kaupti magnetinio lauko energiją apibūdinamas parametru, vadinamu induktyvumu.

Taigi terminas „induktyvumas“ vartojamas kaip idealizuoto elektros grandinės elemento pavadinimas, kaip parametro, kiekybiškai apibūdinančio šio elemento savybes, pavadinimas ir kaip pagrindinio indukcinės ritės parametro pavadinimas.

Ryžiai. 1. Įprastas grafinis induktyvumo žymėjimas

Nustatomas ryšys tarp įtampos ir srovės indukcinėje ritėje elektromagnetinės indukcijos dėsnis, iš ko išplaukia, kad kintant į indukcinę ritę prasiskverbiančiam magnetiniam srautui, joje indukuojama elektrovaros jėga e, proporcinga ritės srauto jungties kitimo greičiui ψ ir nukreipta taip, kad jis linkęs užkirsti kelią magnetinio srauto pokyčiams:

e = — dψ / dt

Ritės srauto jungtis yra lygi magnetinių srautų, prasiskverbiančių per atskirus jos posūkius, algebrinei sumai:

kur N yra ritės apsisukimų skaičius.

SI vienetų sistemoje magnetinis srautas ir srauto ryšys išreiškiami Weber (Wb).

Magnetinis srautas F, prasiskverbiantis į kiekvieną ritės posūkį, paprastai gali turėti du komponentus: magnetinį srautą saviindukcijai Fsi ir išorinių laukų Fvp magnetinį srautą: F - Fsi + Fvp.

Pirmasis komponentas yra magnetinis srautas, kurį sukelia per ritę tekanti srovė, antrasis yra nulemtas magnetinių laukų, kurių egzistavimas nesusijęs su ritėje esančia srove - Žemės magnetinis laukas, kitų ritių magnetiniai laukai ir kt. nuolatiniai magnetai… Jei antrąjį magnetinio srauto komponentą sukelia kitos ritės magnetinis laukas, tada jis vadinamas abipusės indukcijos magnetiniu srautu.

Ritės srautas ψ, taip pat magnetinis srautas Φ, gali būti pavaizduoti kaip dviejų komponentų suma: saviindukcijos srauto jungtis ψsi ir išorinio lauko srauto jungtis ψvp

ψ= ψsi + ψvp

Savo ruožtu indukcinėje ritėje sukeltas EMF e gali būti pavaizduotas kaip savaime sukelto EML, kurį sukelia saviindukcijos magnetinio srauto pasikeitimas, ir EML, kurį sukelia pasikeitus magnetinis srautas iš laukų, esančių už ritės ribų:

e = esi + dvp,

čia eu yra saviindukcijos EML, evp - išorinių laukų EML.

Jei laukų, esančių už indukcinės ritės, magnetiniai srautai lygūs nuliui ir tik savaime sukeltas srautas prasiskverbia į ritę, tada tik Saviindukcijos EMF.

Induktyvumo srauto santykis priklauso nuo srovės, tekančios per ritę. Ši priklausomybė, vadinama Weber – indukcinės ritės amperine charakteristika, paprastai turi nelinijinį pobūdį (2 pav., 1 kreivė).

Konkrečiu atveju, pavyzdžiui, ritės be magnetinės šerdies ši priklausomybė gali būti tiesinė (2 pav., 2 kreivė).

Ryžiai. 2. Indukcinės ritės Vėberio ampero charakteristikos: 1 — netiesinė, 2 — tiesinė.

SI vienetais induktyvumas išreiškiamas henriais (H).

Analizuojant grandines, dažniausiai atsižvelgiama ne į ritėje sukelto EML vertę, o į jo gnybtų įtampą, kurios teigiama kryptis parenkama taip, kad sutaptų su teigiama srovės kryptimi:

Idealizuotas elektros grandinės elementas – induktyvumas – gali būti vertinamas kaip supaprastintas indukcinės ritės modelis, atspindintis ritės gebėjimą kaupti magnetinio lauko energiją.

Esant tiesiniam induktyvumui, jo gnybtų įtampa yra proporcinga srovės kitimo greičiui. Kai nuolatinė srovė teka per induktyvumą, jo gnybtų įtampa lygi nuliui, taigi induktyvumo varža nuolatinei srovei lygi nuliui.