ตัวเหนี่ยวนำคืออะไร

ตัวเหนี่ยวนำเรียกว่าองค์ประกอบในอุดมคติของวงจรไฟฟ้าซึ่งเก็บพลังงานของสนามแม่เหล็กไว้ ไม่มีการกักเก็บพลังงานสนามไฟฟ้าหรือการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานประเภทอื่น

สิ่งที่ใกล้เคียงที่สุดกับองค์ประกอบในอุดมคติ - ตัวเหนี่ยวนำ - เป็นองค์ประกอบที่แท้จริงของวงจรไฟฟ้า - ขดลวดเหนี่ยวนำ.

ซึ่งแตกต่างจากตัวเหนี่ยวนำ ขดลวดเหนี่ยวนำยังเก็บพลังงานของสนามไฟฟ้าและแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานประเภทอื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งความร้อน

ในเชิงปริมาณ ความสามารถขององค์ประกอบจริงและอุดมคติของวงจรไฟฟ้าในการเก็บพลังงานของสนามแม่เหล็กนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยพารามิเตอร์ที่เรียกว่าตัวเหนี่ยวนำ

ดังนั้น คำว่า "ตัวเหนี่ยวนำ" จึงถูกใช้เป็นชื่อขององค์ประกอบในอุดมคติของวงจรไฟฟ้า เป็นชื่อของพารามิเตอร์ที่แสดงลักษณะเชิงปริมาณของคุณสมบัติขององค์ประกอบนี้ และเป็นชื่อของพารามิเตอร์หลักของขดลวดเหนี่ยวนำ

ข้าว. 1. สัญลักษณ์กราฟิกทั่วไปของความเหนี่ยวนำ

กำหนดความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและกระแสในขดลวดเหนี่ยวนำ กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นไปตามที่ว่าเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กทะลุทะลวงขดลวดเหนี่ยวนำเปลี่ยนแปลง แรงเคลื่อนไฟฟ้า e จะถูกเหนี่ยวนำขึ้นในนั้น ตามสัดส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของการเชื่อมโยงฟลักซ์ของขดลวด ψ และกำกับในลักษณะที่กระแสเกิดจาก มัน มีแนวโน้มที่จะป้องกันการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็ก:

จ = — dψ / dt

การเชื่อมโยงฟลักซ์ของขดลวดเท่ากับผลรวมเชิงพีชคณิตของฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะแต่ละรอบ:

โดยที่ N คือจำนวนรอบของขดลวด

ในระบบ SI ของหน่วย ฟลักซ์แม่เหล็กและการเชื่อมโยงฟลักซ์จะแสดงเป็นเวเบอร์ (Wb)

ฟลักซ์แม่เหล็ก F ที่ทะลุผ่านแต่ละรอบของขดลวด ในกรณีทั่วไป อาจมีส่วนประกอบสองส่วน: ฟลักซ์แม่เหล็กสำหรับการเหนี่ยวนำตัวเอง Fsi และฟลักซ์แม่เหล็กของสนามภายนอก Fvp: F — Fsi + Fvp

องค์ประกอบแรกคือฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดจากกระแสที่ไหลผ่านขดลวด ส่วนที่สองถูกกำหนดโดยสนามแม่เหล็กซึ่งการมีอยู่ไม่เกี่ยวข้องกับกระแสในขดลวด — สนามแม่เหล็กโลก สนามแม่เหล็กของขดลวดอื่น ๆ และ แม่เหล็กถาวร… ถ้าองค์ประกอบที่สองของฟลักซ์แม่เหล็กเกิดจากสนามแม่เหล็กของขดลวดอื่น จะเรียกว่าฟลักซ์แม่เหล็กของการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน

ฟลักซ์ของคอยล์ ψ เช่นเดียวกับฟลักซ์แม่เหล็ก Φ สามารถแสดงเป็นผลรวมของสององค์ประกอบ: การเชื่อมโยงฟลักซ์เหนี่ยวนำตัวเอง ψsi และการเชื่อมโยงฟลักซ์สนามภายนอก ψvp

ψ= ψsi + ψvp

ในทางกลับกัน EMF ที่เหนี่ยวนำในขดลวดเหนี่ยวนำสามารถแสดงเป็นผลรวมของ EMF ที่เหนี่ยวนำตัวเอง ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงในฟลักซ์แม่เหล็กของการเหนี่ยวนำตัวเอง และ EMF ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงใน ฟลักซ์แม่เหล็กจากสนามภายนอกขดลวด:

e = esi + dvp

ที่นี่ eu คือ EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเอง evp คือ EMF ของฟิลด์ภายนอก

ถ้าฟลักซ์แม่เหล็กของสนามภายนอกขดลวดเหนี่ยวนำมีค่าเท่ากับศูนย์ และมีเพียงฟลักซ์ที่เหนี่ยวนำตัวเองเท่านั้นที่ทะลุผ่านขดลวดได้ ดังนั้น EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเอง.

ความสัมพันธ์ของฟลักซ์การเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับกระแสที่ไหลผ่านขดลวด การพึ่งพานี้เรียกว่า Weber ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของแอมแปร์ของขดลวดเหนี่ยวนำ โดยทั่วไปมีลักษณะที่ไม่เป็นเส้นตรง (รูปที่ 2 เส้นโค้ง 1)

ในกรณีเฉพาะ เช่น สำหรับขดลวดที่ไม่มีแกนแม่เหล็ก การพึ่งพานี้สามารถเป็นแบบเชิงเส้นได้ (รูปที่ 2 เส้นโค้ง 2)

ข้าว. 2. ลักษณะของเวเบอร์แอมแปร์ของขดลวดเหนี่ยวนำ: 1 — ไม่เป็นเชิงเส้น, 2 — เชิงเส้น

ในหน่วย SI ค่าความเหนี่ยวนำจะแสดงเป็นเฮนรี (H)

เมื่อวิเคราะห์วงจร ค่าของ EMF ที่เหนี่ยวนำในขดลวดมักจะไม่นำมาพิจารณา แต่แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของมัน ซึ่งเลือกทิศทางบวกให้ตรงกับทิศทางบวกของกระแส:

องค์ประกอบในอุดมคติของวงจรไฟฟ้า - ตัวเหนี่ยวนำ - สามารถมองเห็นได้ในรูปแบบที่เรียบง่ายของขดลวดเหนี่ยวนำ ซึ่งสะท้อนถึงความสามารถของขดลวดในการกักเก็บพลังงานของสนามแม่เหล็ก

สำหรับตัวเหนี่ยวนำเชิงเส้น แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของมันจะเป็นสัดส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแส เมื่อกระแสตรงไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำ แรงดันที่ขั้วของมันจะเป็นศูนย์ ดังนั้นความต้านทานของตัวเหนี่ยวนำต่อกระแสตรงจึงเป็นศูนย์