Факторы, влияющие на индуктивность

Существует четыре основных фактора конструкции индуктора, определяющих величину создаваемой индуктивности. Все эти факторы определяют индуктивность, влияя на то, какой поток магнитного поля будет развиваться при заданной величине силы магнитного поля (ток через катушку индуктора):

Количество витков или витков в катушке

При прочих равных условиях большее количество витков провода в катушке приводит к большей индуктивности; чем меньше витков провода в катушке, тем меньше индуктивность.

Пояснение: Больше витков провода означает, что катушка будет генерировать большее количество силы магнитного поля (измеряемое в ампер-витках!) Для данного количества тока катушки.

Площадь катушки

При прочих равных условиях большая площадь катушки (при измерении в продольном направлении через катушку в поперечном сечении сердечника) приводит к большей индуктивности; меньшая площадь катушки приводит к меньшей индуктивности.

Пояснение: Большая площадь катушки представляет меньшее сопротивление формированию потока магнитного поля для данной величины силы поля (ампер-витки).

Длина рулона

При прочих равных условиях, чем больше длина катушки, тем меньше индуктивность; чем короче длина катушки, тем больше индуктивность.

Пояснение: Более длинный путь для потока магнитного поля приводит к большему сопротивлению формированию этого потока для любой заданной величины силы поля (ампер-витки).

Основной материал

При прочих равных условиях, чем больше магнитная проницаемость сердечника, вокруг которого намотана катушка, тем больше индуктивность; чем меньше проницаемость сердечника, тем меньше индуктивность.

Пояснение: Материал сердечника с большей магнитной проницаемостью приводит к большему потоку магнитного поля для любой заданной величины силы поля (ампер-витки).

Приблизительное значение индуктивности для любой катушки с проволокой можно найти по следующей формуле:

Следует понимать, что эта формула дает приблизительный только цифры. Одной из причин этого является тот факт, что проницаемость изменяется при изменении напряженности поля (вспомните нелинейные кривые «B-H» для разных материалов). Очевидно, что если проницаемость (µ) в уравнении нестабильна, то индуктивность (L) также будет в некоторой степени нестабильной, поскольку ток через катушку изменяется по величине.

Если гистерезис материала сердечника значительный, это также окажет странное влияние на индуктивность катушки. Разработчики индукторов стараются минимизировать эти эффекты, спроектировав сердечник таким образом, чтобы его плотность потока никогда не приближалась к уровням насыщения, и поэтому индуктор работает на более линейной части кривой B / H.

Если индуктор спроектирован так, что любой из этих факторов может изменяться по желанию, его индуктивность будет соответственно меняться. Переменные индукторы обычно изготавливаются путем изменения количества витков проводов, используемых в любой момент времени, или путем изменения материала сердечника (скользящий сердечник, который можно перемещать в катушку и из нее). Пример прежнего дизайна показан на этой фотографии:

В этом устройстве используются скользящие медные контакты для подключения к катушке в разных точках по ее длине. Показанный блок представляет собой индуктор с воздушным сердечником, который использовался в ранних работах по радио.

На следующей фотографии показан индуктор с фиксированным значением, еще один старинный блок с воздушным сердечником, созданный для радиоприемников. Внизу видны клеммы подключения, а также несколько витков относительно толстого провода:

Вот еще одна катушка индуктивности (с большей индуктивностью), также предназначенная для радиоприложений. Катушка из проволоки намотана на белую керамическую трубку для большей жесткости:

Катушки индуктивности также могут быть очень маленькими для применения на печатных платах. Внимательно изучите следующую фотографию и посмотрите, можете ли вы определить две катушки индуктивности рядом друг с другом:

Два индуктора на этой печатной плате помечены L ₁ . и L ₂ , и они расположены справа по центру доски. Два соседних компонента - это R ₃ (резистор) и C

_{(конденсатор). Эти индукторы называются «тороидальными», потому что их проволочные катушки намотаны на сердечники в форме бублика («тор»).}

Подобно резисторам и конденсаторам, индукторы также могут быть упакованы как «устройства для поверхностного монтажа». На следующей фотографии показано, насколько маленькой может быть катушка индуктивности в такой упаковке:

На этой печатной плате справа и в центре можно увидеть пару катушек индуктивности, которые выглядят как маленькие черные микросхемы с цифрой «100», напечатанной на обеих. Этикетку верхнего индуктора можно увидеть на зеленой печатной плате как L ₅ . . Конечно, эти катушки индуктивности очень малы по величине индуктивности, но это демонстрирует, насколько крошечными они могут быть изготовлены для удовлетворения определенных потребностей проектирования схем.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Таблица индуктивности