Kaip apskaičiuoti induktyvumą
Kaip kūnas, turintis masę mechanikoje, priešinasi pagreičiui erdvėje, pasireiškiančiu inercija, taip induktyvumas neleidžia keisti srovės laidininko, pasireiškiantis saviindukcijos EMF. Tai saviindukcijos EML, kuris priešinasi tiek srovės mažėjimui, bandant ją išlaikyti, tiek srovės didinimui, bandant ją sumažinti.
Faktas yra tas, kad keičiantis (didinant ar mažinant) srovę grandinėje, keičiasi ir šios srovės sukurtas magnetinis srautas, kuris daugiausia lokalizuotas šios grandinės apribotoje srityje. O kai magnetinis srautas didėja arba mažėja, jis sukelia savaiminės indukcijos EML (pagal Lenco taisyklę – prieš ją sukeliančią priežastį, tai yra prieš srovę, paminėtą pradžioje), visa tai toje pačioje grandinėje. Induktyvumas L čia vadinamas proporcingumo koeficientu tarp srovės I ir bendro magnetinio srauto Φ, šią srovę sukuria:
Taigi, kuo didesnė grandinės induktyvumas, tuo jis stipresnis už susidarantį magnetinį lauką, jis neleidžia srovei keistis (tai laukas ją sukuria), todėl srovės pasikeitimas dėl didesnio induktyvumo užtruks ilgiau, su ta pačia įtampa. Taip pat teisingas šis teiginys: kuo didesnis induktyvumas, tuo didesnė įtampa grandinėje, kai pasikeis per ją esantis magnetinis srautas.
Tarkime, kad tam tikroje srityje keičiame magnetinį srautą pastoviu greičiu, tada padengdami šią sritį skirtingomis grandinėmis, gausime daugiau įtampos toje grandinėje, kurios induktyvumas yra didesnis (šiuo principu veikia transformatorius, Rumkorf ritė ir kt.).
Bet kaip apskaičiuojamas kilpos induktyvumas? Kaip rasti proporcingumo koeficientą tarp srovės ir magnetinio srauto? Pirmas dalykas, kurį reikia atsiminti, yra induktyvumo pokyčiai henry (H). Grandinės, kurios induktyvumas yra 1 henris, gnybtuose, jei srovė joje pasikeis vienu amperu per sekundę, atsiras 1 volto įtampa.
Induktyvumo dydis priklauso nuo dviejų parametrų: nuo grandinės geometrinių matmenų (ilgio, pločio, apsisukimų skaičiaus ir kt.) ir nuo terpės magnetinių savybių (jei, pavyzdžiui, viduje yra ferito šerdis). ritė, jos induktyvumas bus didesnis nei tuo atveju, jei viduje nėra šerdies).
Norint apskaičiuoti susidariusį induktyvumą, reikia žinoti, kokios formos bus pati ritė ir kokį magnetinį laidumą turės joje esanti terpė (santykinis terpės magnetinis pralaidumas yra proporcingumo koeficientas tarp vakuumo magnetinio laidumo ir magnetinio tam tikros terpės pralaidumas.Žinoma, tai skiriasi skirtingoms medžiagoms)…
Pažvelkime į dažniausiai pasitaikančių ričių formų (cilindrinio solenoido, toroidinio ir ilgo laido) induktyvumo apskaičiavimo formules.
Čia yra induktyvumo apskaičiavimo formulė solenoidas — ritės, kurių ilgis daug didesnis už skersmenį:
Kaip matote, žinodami apsisukimų skaičių N, apvijos ilgį l ir ritės S skerspjūvio plotą, randame apytikslę ritės induktyvumą be šerdies arba su šerdimi, o magnetinis vakuumo pralaidumas yra pastovi vertė:
Toroidinės ritės induktyvumas, kur h yra toroido aukštis, r yra vidinis toroido skersmuo, R yra išorinis toroido skersmuo:
Plonos vielos induktyvumas (skerspjūvio spindulys yra daug mažesnis už ilgį), kur l yra laido ilgis, o r - jo skerspjūvio spindulys. Mu su indeksais i ir e yra vidinės (vidinės, laidinės medžiagos) ir išorinės (išorinės, medžiagos, esančios už laidininko) aplinkos santykinis magnetinis pralaidumas:
Santykinių skvarbų lentelė padės įvertinti, kokio induktyvumo galite tikėtis iš grandinės (laido, ritės), naudojant tam tikrą magnetinę medžiagą kaip šerdį:
