Erfahren Sie, wie Induktivitäten funktionieren, wo wir sie verwenden, warum wir sie verwenden, die verschiedenen Typen und warum sie wichtig sind.
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Was ist ein Induktor?
Eine Induktivität ist eine Komponente in einem Stromkreis, die Energie in ihrem Magnetfeld speichert. Es kann dies fast sofort freigeben. Die Fähigkeit, Energie zu speichern und schnell freizusetzen, ist ein sehr wichtiges Merkmal, weshalb wir sie in allen Arten von Schaltkreisen verwenden.
In unserem vorherigen Artikel haben wir uns die Funktionsweise von Kondensatoren angesehen.
Wie funktioniert ein Induktor?
Denken Sie zuerst daran, dass Wasser durch einige Rohre fließt. Es gibt eine Pumpe, die dieses Wasser drückt, was unserer Batterie entspricht. Das Rohr teilt sich in zwei Zweige, die Rohre entsprechen unseren Drähten. Ein Zweig hat ein Rohr mit einem Reduzierstück darin, dass Reduktion macht es ein wenig schwer für Wasser durchfließen, so ist es gleichbedeutend mit Widerstand in einem Stromkreis.
Der andere Zweig hat ein Wasserrad eingebaut. Das Wasserrad kann sich drehen und das Wasser, das durch es fließt, bewirkt, dass es sich dreht. Das Rad ist jedoch sehr schwer, daher dauert es einige Zeit, bis es auf Touren kommt, und das Wasser muss weiter dagegen drücken, damit es sich bewegt. Dies entspricht unserem Induktor.
Wenn wir die Pumpe zum ersten Mal starten, fließt das Wasser und es möchte zur Pumpe zurückkehren, da dies ein geschlossener Kreislauf ist, genau wie wenn Elektronen die Batterie verlassen, fließen sie, um zu versuchen, sie zu zurück zur anderen Seite der Batterie.
Bitte beachten Sie – in diesen Animationen verwenden wir Elektronenfluss, der von negativ zu positiv ist, aber Sie könnten es gewohnt sein, konventionellen Fluss zu sehen, der von positiv zu negativ ist. Seien Sie sich nur der beiden bewusst und welche wir verwenden.
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Wenn das Wasser fließt;es erreicht die Zweige und muss entscheiden, welchen Weg es nehmen soll. Das Wasser drückt gegen das Rad, aber das Rad wird einige Zeit brauchen, um sich zu bewegen, und so fügt es dem Rohr viel Widerstand hinzu, was es für Wasser zu schwierig macht, durch diesen Weg zu fließen.
Wenn das Wasser weiter drückt, beginnt sich das Rad immer schneller zu drehen, bis es seine maximale Geschwindigkeit erreicht. Jetzt bietet das Rad fast keinen Widerstand mehr, so dass das Wasser viel einfacher durch diesen Weg fließen kann als durch den Reduzierweg. Das Wasser hört so ziemlich auf, durch den Reduzierer zu fließen, und alles fließt durch das Wasserrad.
Wenn wir die Pumpe ausschalten, gelangt kein Wasser mehr in das System, aber das Wasserrad fährt so schnell, dass es nicht einfach anhalten kann, es hat Trägheit. Während es sich weiter dreht, drückt es jetzt das Wasser und wirkt wie eine Pumpe. Das Wasser fließt um die Schleife herum zurück, bis der Widerstand der Rohre und des Reduzierstücks das Wasser so weit verlangsamt, dass sich das Rad nicht mehr dreht.
Wir können daher die Pumpe ein- und ausschalten und das Wasserrad hält das Wasser während der Unterbrechungen für kurze Zeit in Bewegung.
Wir erhalten ein sehr ähnliches Szenario, wenn wir eine Induktivität parallel zu einer ohmschen Last wie einer Lampe schalten.
Wenn wir die Schaltung mit Strom versorgen, fließen die Elektronen zuerst durch die Lampe und versorgen sie mit Strom. Der Widerstand verringert sich und lässt mehr Strom fließen. Schließlich liefert der Induktor fast keinen Widerstand, so dass die Elektronen es vorziehen, diesen Weg zurück zur Stromquelle zu nehmen, und die Lampe schaltet sich aus.
Wenn wir die Stromversorgung trennen, drückt die Induktivität weiterhin Elektronen in einer Schleife durch die Lampe, bis der Widerstand die Energie abführt.
Was passiert in der Induktivität, damit sie sich so verhält?
Wenn wir elektrischen Strom durch einen Draht leiten, erzeugt der Draht ein Magnetfeld um ihn herum. Wenn wir Strom durch den Draht leiten, bewegen sich die Kompasse und richten sich mit dem Magnetfeld aus.
Wenn wir die Richtung des Stroms umkehren; Das Magnetfeld kehrt sich um und so kehren die Kompasse auch die Richtung um, um sich daran auszurichten. Je mehr Strom wir durch einen Draht leiten, desto größer wird das Magnetfeld.
Wenn wir den Draht in eine Spule wickeln, erzeugt jeder Draht wieder ein Magnetfeld, aber jetzt verschmelzen sie alle und bilden ein größeres, stärkeres Magnetfeld.
Wir können das Magnetfeld eines Magneten sehen, indem wir einfach einige Eisenspäne über einen Magneten streuen, die die magnetischen Flusslinien enthüllen.
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Wenn die strom versorgung ist off; keine magnetfeld existiert, aber wenn wir die Stromversorgung anschließen, beginnt Strom durch die Spule zu fließen, so dass sich ein Magnetfeld zu bilden beginnt und bis zu seiner maximalen Größe an Größe zunimmt.
Das Magnetfeld speichert Energie. Wenn der Strom abgeschaltet wird, beginnt das Magnetfeld zu kollabieren und so wird das Magnetfeld in elektrische Energie umgewandelt und dies drückt die Elektronen entlang.
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In Wirklichkeit wird es unglaublich schnell gehen, wir haben die Animationen nur verlangsamt, um es einfacher zu sehen und zu verstehen.
Warum macht es das?
Induktivitäten mögen keine Stromänderung, sie wollen, dass alles gleich bleibt. Wenn der Strom ansteigt, versuchen sie ihn mit einer entgegengesetzten Kraft zu stoppen. Wenn der Strom abnimmt, versuchen sie, ihn zu stoppen, indem sie Elektronen herausdrücken, um zu versuchen, ihn so zu halten, wie er war.
Wenn der Stromkreis also von aus nach ein wechselt, ändert sich der Strom, er hat zugenommen. Die Induktivität wird versuchen, dies zu stoppen, so dass sie eine entgegengesetzte Kraft erzeugt, die als rückwärtige EMK oder elektromotorische Kraft bekannt ist und der Kraft entgegenwirkt, die sie erzeugt hat. In diesem Fall fließt der Strom von der Batterie durch die Induktivität. Ein gewisser Strom wird immer noch durchfließen, und während er fließt, erzeugt er ein Magnetfeld, das allmählich zunimmt. Wenn es zunimmt, fließt immer mehr Strom durch die Induktivität und die rückwärtige EMK verschwindet. Das Magnetfeld erreicht sein Maximum und der Strom stabilisiert sich. Die Induktivität widersteht dem Stromfluss nicht mehr und wirkt wie ein normales Stück Draht. Dies schafft einen sehr einfachen Weg für die Elektronen, um zur Batterie zurückzukehren, viel einfacher als durch die Lampe zu fließen, so dass die Elektronen durch den Induktor fließen und die Lampe nicht mehr leuchtet.
Wenn wir den Strom abschalten, erkennt der Induktor, dass der Strom reduziert wurde. Es mag das nicht und versucht es konstant zu halten, also wird es Elektronen herausdrücken, um es zu stabilisieren, das wird das Licht antreiben. Denken Sie daran, dass das Magnetfeld Energie von den durchfließenden Elektronen gespeichert hat und diese zurück in elektrische Energie umwandelt, um den Stromfluss zu stabilisieren, aber das Magnetfeld existiert nur, wenn Strom durch den Draht fließt und wenn der Strom vom Widerstand des Stromkreises abnimmt, bricht das Magnetfeld zusammen, bis es keinen Strom mehr liefert.
Wenn wir einen Widerstand und eine Induktivität in separaten Schaltungen an ein Oszilloskop anschließen, können wir die Effekte visuell erkennen. Wenn kein Strom fließt, ist die Leitung konstant und flach bei Null. Wenn wir jedoch Strom durch den Widerstand leiten, erhalten wir eine sofortige vertikale Darstellung direkt nach oben und dann flache Linien und setzen uns bei einem bestimmten Wert fort. Wenn wir jedoch eine Induktivität anschließen und Strom durch sie leiten, steigt sie nicht sofort an, sondern nimmt allmählich zu und bildet ein gekrümmtes Profil, das schließlich mit einer flachen Rate fortgesetzt wird.
Wenn wir den Strom durch den Widerstand stoppen, fällt er sofort wieder ab und wir bekommen diese plötzliche und vertikale Linie zurück auf Null. Wenn wir jedoch den Strom durch die Induktivität stoppen, setzt sich der Strom fort und wir erhalten ein weiteres gekrümmtes Profil auf Null. Dies zeigt uns, wie der Induktor dem anfänglichen Anstieg widersteht und auch versucht, den Rückgang zu verhindern.
Übrigens haben wir current in einem früheren Artikel ausführlich behandelt, schauen Sie sich das HIER an.
Wie sehen Induktivitäten aus?
Induktivitäten in Leiterplatten sehen ungefähr so aus.
Im Grunde nur ein Kupferdraht, der um einen Zylinder oder einen Ring gewickelt ist. Wir bekommen andere Designs, die ein Gehäuse haben, Dies dient normalerweise dazu, das Magnetfeld abzuschirmen und zu verhindern, dass es andere Komponenten stört.
Wir werden Induktivitäten auf Konstruktionszeichnungen mit Symbolen wie diesen sehen.
Denken Sie daran, dass alles, was mit einem gewickelten Draht zu tun hat, als Induktivität fungiert, die Motoren, Transformatoren und Relais umfasst.
Wofür verwenden wir Induktivitäten?
- Wir verwenden sie in Aufwärtswandlern, um die DC-Ausgangsspannung zu erhöhen und gleichzeitig den Strom zu verringern.
- Wir können sie verwenden, um eine Wechselstromversorgung zu drosseln und nur Gleichstrom passieren zu lassen.
- Wir verwenden sie, um verschiedene Frequenzen zu filtern und zu trennen.
- Wir verwenden sie auch für Transformatoren, Motoren und Relais.
Wie man die Induktivität misst
Wir messen die Induktivität einer Induktivität in der Einheit Henry, je größer die Zahl; Je höher die Induktivität. Je höher die Induktivität; Je mehr Energie wir speichern und bereitstellen können, desto länger dauert es, bis sich das Magnetfeld aufbaut, und die Überwindung der Gegen-EMK dauert länger.
Sie können die Induktivität nicht mit einem Standard-Multimeter messen, obwohl Sie einige Modelle mit dieser eingebauten Funktion erhalten können, aber es wird nicht das genaueste Ergebnis liefern, das könnte für Sie in Ordnung sein, es hängt davon ab, was Sie verwenden verwenden Sie es für. Um die Induktivität genau zu messen, müssen wir ein RLC-Messgerät verwenden. Wir schließen einfach den Induktor an das Gerät an und es wird ein Schnelltest durchgeführt, um die Werte zu messen.
