Scopri come funzionano gli induttori, dove li usiamo, perché li usiamo, i diversi tipi e perché sono importanti.
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Ricorda Che l’elettricità è pericolosa e può essere fatale, dovresti essere qualificato e competente per eseguire qualsiasi lavoro elettrico.
Che cos’è un induttore?
Un induttore è un componente in un circuito elettrico che immagazzina energia nel suo campo magnetico. Si può rilasciare questo quasi istantaneamente. Essere in grado di immagazzinare e rilasciare rapidamente energia è una caratteristica molto importante ed è per questo che li usiamo in tutti i tipi di circuiti.
Nel nostro precedente articolo abbiamo visto come funzionano i condensatori, per leggerlo CLICCA QUI.
Come funziona un induttore?
Per prima cosa, pensa all’acqua che scorre attraverso alcuni tubi. C’è una pompa che spinge quest’acqua che è equivalente alla nostra batteria. Il tubo si divide in due rami, i tubi sono l’equivalente dei nostri fili. Un ramo ha un tubo con un riduttore in esso, che la riduzione rende un po ‘ difficile per l’acqua di fluire attraverso, quindi è equivalente alla resistenza in un circuito elettrico.
L’altro ramo ha una ruota idraulica incorporata. La ruota dell’acqua può ruotare e l’acqua che scorre attraverso di essa farà ruotare. La ruota è molto pesante, quindi ci vuole un po ‘ di tempo per arrivare fino a velocità e l’acqua deve continuare a spingere contro di essa per farlo muovere. Questo è equivalente al nostro induttore.
Quando abbiamo prima di avviare la pompa, l’acqua sta per flusso e si vuole tornare alla pompa, in quanto questo è un ciclo chiuso, proprio come quando gli elettroni lasciare la batteria che il flusso di provare e ottenere indietro verso l’altro lato della batteria.
Nota: in queste animazioni usiamo il flusso di elettroni che va da negativo a positivo, ma potresti essere abituato a vedere il flusso convenzionale che va da positivo a negativo. Basta essere consapevoli dei due e quale stiamo usando.
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Mentre l’acqua scorre; raggiunge i rami e deve decidere quale percorso prendere. L’acqua spinge contro la ruota, ma la ruota ci vorrà del tempo per muoversi e quindi aggiunge molta resistenza al tubo rendendo troppo difficile per l’acqua fluire attraverso questo percorso, quindi l’acqua prenderà invece il percorso del riduttore perché può fluire dritto e tornare alla pompa molto più facilmente.
Mentre l’acqua continua a spingere, la ruota inizierà a girare sempre più velocemente fino a raggiungere la sua velocità massima. Ora la ruota non fornisce quasi alcuna resistenza, quindi l’acqua può fluire attraverso questo percorso molto più facilmente del percorso del riduttore. L’acqua praticamente smetterà di fluire attraverso il riduttore e scorrerà tutta attraverso la ruota idraulica.
Quando spegniamo la pompa, non più acqua entrerà nel sistema, ma la ruota idraulica sta andando così velocemente che non può fermarsi, ha inerzia. Mentre continua a ruotare, ora spingerà l’acqua e agirà come una pompa. L’acqua scorrerà attorno al ciclo di nuovo su se stesso fino a quando la resistenza dei tubi e del riduttore rallenta l’acqua abbastanza che la ruota smette di girare.
Possiamo quindi accendere e spegnere la pompa e la ruota idraulica manterrà l’acqua in movimento per un breve periodo durante le interruzioni.
Otteniamo uno scenario molto simile quando colleghiamo un induttore in parallelo con un carico resistivo come una lampada.
Quando alimentiamo il circuito, gli elettroni passeranno prima attraverso la lampada e la alimenteranno, pochissima corrente fluirà attraverso l’induttore perché la sua resistenza, all’inizio, è troppo grande. La resistenza ridurrà e permetterà più corrente di fluire. Alla fine l’induttore non fornisce quasi nessuna resistenza, quindi gli elettroni preferiranno riprendere questo percorso fino alla fonte di alimentazione e la lampada si spegnerà.
Quando scolleghiamo l’alimentazione, l’induttore continuerà a spingere gli elettroni in un ciclo e attraverso la lampada fino a quando la resistenza dissiperà l’energia.
Cosa sta succedendo nell’induttore per agire in questo modo?
Quando passiamo corrente elettrica attraverso un filo, il filo genererà un campo magnetico intorno ad esso. Possiamo vedere questo posizionando bussole attorno al filo, quando passiamo corrente attraverso il filo le bussole si muoveranno e si allineeranno con il campo magnetico.
Quando invertiamo la direzione della corrente; il campo magnetico inverte e quindi le bussole invertono anche la direzione per allinearsi con questo. Più corrente passiamo attraverso un filo, più grande diventa il campo magnetico.
Quando avvolgiamo il filo in una bobina, ogni filo produce di nuovo un campo magnetico ma ora si fonderanno tutti insieme e formeranno un campo magnetico più grande e potente.
Possiamo vedere il campo magnetico di un magnete semplicemente spruzzando alcune limature di ferro su un magnete che rivela le linee di flusso magnetico.
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Quando l’alimentazione elettrica è spento; il campo magnetico esiste, ma quando si collega l’alimentazione, la corrente comincia a fluire attraverso la bobina in modo un campo magnetico comincerà a formare e aumentare di dimensione fino alla sua massima dimensione.
Il campo magnetico immagazzina energia. Quando la potenza viene interrotta, il campo magnetico inizierà a collassare e quindi il campo magnetico verrà convertito in energia elettrica e questo spinge gli elettroni lungo.
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In realtà sta per accadere incredibilmente veloce, abbiamo appena rallentato le animazioni verso il basso per rendere più facile da vedere e capire.
Perché lo fa?
Agli induttori non piace un cambiamento di corrente, vogliono che tutto rimanga lo stesso. Quando la corrente aumenta cercano di fermarla con una forza opposta. Quando la corrente diminuisce, cercano di fermarlo spingendo gli elettroni fuori per cercare di mantenerlo come era.
Così, quando il circuito va da off a on, ci sarà un cambiamento di corrente, è aumentato. L’induttore cercherà di fermarlo in modo da creare una forza opposta nota come EMF posteriore o forza elettromotrice che si oppone alla forza che l’ha creata. In questo caso la corrente scorre attraverso l’induttore dalla batteria. Una certa corrente continua a fluire attraverso, e come fa, genera un campo magnetico che aumenterà gradualmente. Man mano che aumenta sempre più corrente fluirà attraverso l’induttore e l’EMF posteriore svanirà. Il campo magnetico raggiungerà il suo massimo e la corrente si stabilizzerà. L’induttore non resiste più al flusso di corrente e agisce come un normale pezzo di filo. Questo crea un percorso molto facile per gli elettroni di fluire di nuovo alla batteria, molto più facile che scorre attraverso la lampada, così gli elettroni fluiranno attraverso l’induttore e la lampada non sarà più brillare.
Quando tagliamo la potenza, l’induttore si rende conto che c’è stata una riduzione della corrente. Non gli piace questo e cerca di mantenerlo costante, quindi spingerà gli elettroni fuori per cercare di stabilizzarlo, questo alimenterà la luce. Ricorda, il campo magnetico ha immagazzinato energia dagli elettroni che lo attraversano e lo convertirà di nuovo in energia elettrica per cercare di stabilizzare il flusso di corrente, ma il campo magnetico esisterà solo quando la corrente passa attraverso il filo e così come la corrente diminuisce dalla resistenza del circuito, il campo magnetico collassa fino a quando non fornisce più alcun potere.
Se abbiamo collegato un resistore e un induttore in circuiti separati a un oscilloscopio, possiamo vedere visivamente gli effetti. Quando nessuna corrente scorre la linea è costante e piatta a zero. Ma quando passiamo la corrente attraverso il resistore, otteniamo una trama verticale istantanea verso l’alto e poi piane le linee e continua ad un certo valore. Tuttavia, quando colleghiamo un induttore e passiamo la corrente attraverso di esso, non si alzerà istantaneamente, aumenterà gradualmente e formerà un profilo curvo, continuando infine a una velocità forfettaria.
Quando fermiamo la corrente attraverso il resistore, scende di nuovo istantaneamente e riportiamo questa linea improvvisa e verticale a zero. Ma quando fermiamo la corrente attraverso l’induttore, la corrente continua e otteniamo un altro profilo curvo fino a zero. Questo ci mostra come l’induttore resiste all’aumento iniziale e cerca anche di prevenire la diminuzione.
Dal modo in cui abbiamo trattato la corrente in dettaglio in un precedente articolo, controlla QUI.
Che aspetto hanno gli induttori?
Induttori in circuiti sarà simile a qualcosa di seguito.
Fondamentalmente, solo un filo di rame avvolto attorno a un cilindro o un anello. Otteniamo altri disegni che hanno un involucro sopra, questo è di solito per proteggere il suo campo magnetico e impedire che questo interferisca con altri componenti.
Vedremo induttori rappresentati su disegni di ingegneria con simboli come questi.
Qualcosa da ricordare è che tutto con un filo arrotolato agirà come un induttore che include motori, trasformatori e relè.
A cosa servono gli induttori?
- Li usiamo nei convertitori boost per aumentare la tensione di uscita DC diminuendo la corrente.
- Possiamo usarli per soffocare un’alimentazione CA e consentire solo a CC di passare.
- Li usiamo per filtrare e separare diverse frequenze.
- Li utilizziamo anche per trasformatori, motori e relè.
Come misurare l’induttanza
Misuriamo l’induttanza di un induttore nell’unità di Henry, maggiore è il numero; maggiore è l’induttanza. Maggiore è l’induttanza; più energia possiamo immagazzinare e fornire, ci vorrà anche più tempo perché il campo magnetico si sviluppi e l’EMF posteriore richiederà più tempo per essere superato.
non È possibile misurare l’induttanza con un normale multimetro anche se è possibile ottenere alcuni modelli con questa funzione built-in, ma non dare i risultati più accurati, che potrebbe essere ok per voi dipende da cosa si sta utilizzando per. Per misurare con precisione l’induttanza, è necessario utilizzare un misuratore RLC. Colleghiamo semplicemente l’induttore all’unità e verrà eseguito un test rapido per misurare i valori.
