Tpo-gefest.ru

ТПО Гефест
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Катушка индуктивности

Катушка индуктивности

Кату́шка индукти́вности (устар. дроссель ) — винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Как следствие, при протекании через катушку переменного электрического тока наблюдается её значительная инерционность.

Применяются для подавления помех, сглаживания биений, накопления энергии, ограничения переменного тока, в резонансных (колебательный контур) и частотно-избирательных цепях, в качестве элементов индуктивности искусственных линий задержки с сосредоточенными параметрами, создания магнитных полей, датчиков перемещений и так далее.

Сила тока

Сразу возникает потребность в величине, которой мы будем «напор» электрического тока измерять. Такая, чтобы она зависела от количества частиц, которые протекают по проводнику.

Сила тока — это физическая величина, которая показывает, какой заряд прошел через проводник.

Сила тока

I = q/t

Сила тока измеряется в Амперах. Единица измерения выбрана не просто так.

Во-первых, она названа в честь физика Андре-Мари Ампера, который занимался изучением электрических явлений. А во-вторых, единица этой величины выбрана на основе явления взаимодействия двух проводников.

Андре-Мари Ампер

Здесь аналогии с водопроводом провести, увы, не получится. Шланги с водой не притягиваются и не отталкиваются вблизи друг друга (а жаль, было бы забавно).

Когда ток проходит по двум параллельным проводникам в одном направлении, проводники притягиваются. А когда в противоположном направлении (по этим же проводникам) — отталкиваются.

два параллельных проводника

За единицу силы тока 1 А принимают силу тока, при которой два параллельных проводника длиной 1 м, расположенные на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, взаимодействуют с силой 0,0000002 Н.

Задача

Найти силу тока в цепи, если за 2 секунды в ней проходит заряд, равный 300 мКл.

Решение:

Возьмем формулу силы тока

Читайте так же:
Как расположить розетки коттедж

I = 300 мКл / 2 с = 150 мА

Ответ: сила тока в цепи равна 150 мА

Для чего нужны и какие бывают

В зависимости от того, где применяется катушка индуктивности и её функциональных особенностей, она может называться по-разному: дроссели, соленоиды и прочее. Давайте рассмотрим, какие бывают катушки индуктивности и их сферу применения.

Дроссель

Дроссели. Обычно так называются устройства для ограничения тока, область применения:

  • В пускорегулирующей аппаратуре для розжига и питания газоразрядных ламп.Фильтры
  • Для фильтрации помех. В блоках питания — фильтр электромагнитных помех со сдвоенным дросселем на входе компьютерного БП, изображен на фото ниже. Также используется в акустической аппаратуре и прочем.Фильтр электромагнитных помех
  • Для фильтрации определенных частот или полосы частот, например, в акустических системах (для разделения частот по соответствующим динамикам).
  • Основа в импульсных преобразователях — накопитель энергии.

Токоограничивающие реакторы — используются для ограничения токов короткого замыкания на ЛЭП.

Токоограничивающие реакторы

Примечание: у дросселей и реакторов должно быть низкое активное сопротивление для уменьшения их нагрева и потерь.

Контурные катушки индуктивности. Используются в паре с конденсатором в колебательном контуре. Резонансная частота подбирается под частоту приема или передачи в радиосвязи. У них должна быть высокая добротность.

Вариометры. Как было сказано — это настраиваемые или переменные катушки индуктивности. Чаще всего используются в тех же колебательных контурах для точной настройки частоты резонанса.

Соленоид — так называется катушка, длина которой значительно больше диаметра. Таким образом внутри соленоида образуется равномерное магнитное поле. Чаще всего соленоиды используются для совершения механической работы — поступательного движения. Такие изделия называют еще электромагнитами.

Рассмотрим, где используются соленоиды.

Соленоиды

Это может быть активатор замка в автомобиле, шток которого втягивается после подачи на соленоид напряжения, и звонок, и различные исполнительные электромеханические устройства типа клапанов, грузоподъёмные магниты на металлургических производствах.

Читайте так же:
Минимальное расстояние между розетками

В реле, контакторах и пускателях соленоид также выполняет функцию электромагнита для привода силовых контактов. Но в этом случае его чаще называют просто катушка или обмотка реле (пускателя, контактора соответственно), как выглядит, на примере малогабаритного реле вы видите ниже.

Катушка реле

Рамочные и кольцевые антенны. Их назначение — передача радиосигнала. Используются в иммобилайзерах автомобилей, металлодетекторах и для беспроводной связи.

Иммобилайзер

Индукционные нагреватели, тогда она называется индуктором, вместо сердечника помещают нагреваемое тело (обычно металл).

Индукционный нагреватель

Проводники против диэлектриков

В других типах материалов (вроде стекла) свобода перемещения электронов ограничена. Хотя внешняя сила (вроде трения) может заставить некоторые электроны этих материалов покинуть родные атомы и перейти в атомы другого объекта, они все же не так свободно перемещаются между его атомами.

Относительную мобильность электронов внутри материала называют электрической «проводимостью». Проводимость определяется типами атомов в материале (количество протонов в ядре каждого атома определяет, что это за элемент) и тем, как атомы связаны друг с другом. Материалы с высокой мобильностью электронов (много свободных электронов) называют «проводниками», а материалы с низкой мобильностью электронов (мало или вообще нет свободных электронов) – «диэлектриками».

  • Проводники: серебро, медь, золото, алюминий, железо, сталь, латунь, бронза, ртуть, графит, грязная вода, бетон.
  • Диэлектрики: стекло, резина, масло, асфальт, стеклопластик, фарфор, керамика, кварц, (сухой) хлопок, (сухая) бумага, (сухое) дерево, пластик, воздух, алмаз, чистая вода.

Нужно понимать, что не все проводниковые материалы имеют один и тот же уровень проводимости и что не все диэлектрики одинаково эффективно сопротивляются перемещению электронов. Здесь можно провести аналогию с тем, как разные материалы пропускают свет: материалы, легко «проводящие» свет, называются «прозрачными», а материалы, «проводящие» его с трудом – «непрозрачными». Однако не все прозрачные материалы «проводят» свет одинаково. Оконное стекло справляется с этим гораздо лучше, чем большинство пластиков, и определенно лучше, чем «прозрачный» стеклопластик. То есть одни проводники справляются со своей работой лучше, чем другие.

Читайте так же:
Как заземлить розетку с двумя проводами

Например, наилучший проводник – это серебро, т.к. через него электроны проходят свободней, чем через любой другой материал. В списке проводников также значатся бетон и грязная вода, но их проводниковые свойства гораздо хуже, чем у любого металла.

Также нужно понимать, что у некоторых материалов в разных условиях электрические свойства меняются. Стекло, к примеру, при комнатной температуре служит очень хорошим диэлектриком, но при высокой температуре становится проводником. Газы вроде воздуха – обычно хорошие диэлектрики, но при нагреве до высокой температуры тоже получают проводниковые свойства. Некоторые металлы при нагреве становятся более слабыми проводниками, а при замерзании их проводниковые свойства усиливаются. Некоторые проводники при экстремально низких температурах становятся идеальными проводниками (это называется «сверхпроводимостью»).

Маркировка

При рассмотрении катушек индуктивности оценивается цветовая и кодовая маркировка. Если смотреть на первые цифры, отображается показатель индуктивности. Далее учитывается параметр отклонения:

  • Серебряный 0,01 мкГн, 10%.
  • Золотой 0,1 мкГн, 5%.
  • Черный 0,1мкГн, 20%.
  • Коричневый 1,1 мкГн.
  • Красный 2, 2 мкГн.
  • Оранжевый 1 мкГн.
  • Желтый 4 мкГн.
  • Зеленый 5 мкГн.
  • Голубой 6 мкГн.
  • Фиолетовый 7мкГн.
  • Серый 8 мкГн.
  • Белый 9 мкГн.

В нестабильной цепи переменного электрического тока не обойтись без катушки индуктивности. Выше описаны основные типы изолированных проводников, продемонстрированы их параметры. Учитывается уровень частоты, а также свойства.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector