So berechnen Sie die Induktivität
So wie ein Körper mit Masse in der Mechanik der Beschleunigung im Raum widersteht und Trägheit zeigt, so verhindert die Induktivität, dass sich der Strom in einem Leiter ändert, was zu einer Selbstinduktions-EMF führt. Dabei handelt es sich um die EMK der Selbstinduktion, die sowohl einem Abfall des Stroms entgegenwirkt und versucht, ihn aufrechtzuerhalten, als auch einem Anstieg des Stroms entgegenwirkt und versucht, ihn zu verringern.
Tatsache ist, dass sich bei der Änderung (Erhöhung oder Verringerung) des Stroms im Stromkreis auch der durch diesen Strom erzeugte magnetische Fluss ändert, der hauptsächlich in dem durch diesen Stromkreis begrenzten Bereich lokalisiert ist. Und wenn der magnetische Fluss zunimmt oder abnimmt, induziert er eine EMF der Selbstinduktion (gemäß der Lenz-Regel – gegen die Ursache, die ihn verursacht, d. h. gegen den eingangs erwähnten Strom), alles im selben Stromkreis. Die Induktivität L wird hier als Proportionalitätsfaktor zwischen dem Strom I und dem gesamten magnetischen Fluss Φ bezeichnet, wobei dieser Strom erzeugt wird durch:
Je höher also die Induktivität des Stromkreises ist, desto stärker ist sie als das resultierende Magnetfeld. Dadurch wird verhindert, dass sich der Strom ändert (es ist das Feld, das ihn erzeugt), und daher dauert es länger, bis sich der Strom durch eine größere Induktivität ändert. mit der gleichen angelegten Spannung. Es gilt auch die folgende Aussage: Je höher die Induktivität, desto größer ist die Spannung im Stromkreis, wenn sich der magnetische Fluss durch ihn ändert.
Angenommen, wir ändern den magnetischen Fluss in einem bestimmten Bereich mit einer konstanten Geschwindigkeit. Wenn wir diesen Bereich mit verschiedenen Stromkreisen abdecken, erhalten wir mehr Spannung in dem Stromkreis, dessen Induktivität größer ist (Transformator, Rumkorf-Spule usw. funktionieren nach diesem Prinzip).
Aber wie berechnet sich die Schleifeninduktivität? Wie findet man den Proportionalitätsfaktor zwischen Strom und magnetischem Fluss? Das erste, woran man sich erinnern sollte, ist, dass sich die Induktivität in Henry (H) ändert. An den Anschlüssen eines Stromkreises mit einer Induktivität von 1 Henry erscheint eine Spannung von 1 Volt, wenn sich der Strom darin um ein Ampere pro Sekunde ändert.
Die Größe der Induktivität hängt von zwei Parametern ab: von den geometrischen Abmessungen des Stromkreises (Länge, Breite, Windungszahl usw.) und von den magnetischen Eigenschaften des Mediums (wenn sich beispielsweise im Inneren ein Ferritkern befindet). In der Spule ist ihre Induktivität größer, als wenn kein Kern vorhanden wäre).
Um die erzeugte Induktivität zu berechnen, muss man wissen, welche Form die Spule selbst haben wird und welche magnetische Permeabilität das Medium in ihrem Inneren haben wird (die relative magnetische Permeabilität des Mediums ist der Proportionalitätsfaktor zwischen der magnetischen Permeabilität eines Vakuums und der magnetischen Permeabilität). Durchlässigkeit eines bestimmten Mediums.Das ist natürlich bei verschiedenen Materialien unterschiedlich) …
Schauen wir uns die Formeln zur Berechnung der Induktivität der gängigsten Spulenformen (zylindrischer Magnet, Ringkern und Langdraht) an.
Hier ist die Formel zur Berechnung der Induktivität Magnet — Spulen, deren Länge viel größer ist als der Durchmesser:
Wie Sie sehen können, ermitteln wir bei Kenntnis der Windungszahl N, der Länge der Wicklung l und der Querschnittsfläche der Spule S die ungefähre Induktivität der Spule ohne Kern oder mit Kern, während die magnetische Die Durchlässigkeit des Vakuums ist ein konstanter Wert:
Induktivität einer Ringspule, wobei h die Höhe des Ringkerns, r der Innendurchmesser des Ringkerns und R der Außendurchmesser des Ringkerns ist:
Die Induktivität eines dünnen Drahtes (der Radius des Querschnitts ist viel kleiner als die Länge), wobei l die Länge des Drahtes und r der Radius seines Querschnitts ist. Mu mit den Indizes i und e sind die relative magnetische Permeabilitäten der inneren (inneren, Leitermaterialien) und der äußeren (äußeren, Materialien außerhalb des Leiters) Umgebung:
Mithilfe einer Tabelle relativer Permittivitäten können Sie abschätzen, welche Induktivität Sie von einem Stromkreis (Draht, Spule) erwarten können, der ein bestimmtes magnetisches Material als Kern verwendet:
