Kaj je induktivnost

Induktivnost se imenuje idealiziran element električnega tokokroga, v katerem je shranjena energija magnetnega polja. V njem ne pride do shranjevanja energije električnega polja ali pretvorbe električne energije v druge vrste energije.

Najbližje idealiziranemu elementu - induktivnost - je resnični element električnega tokokroga - induktivna tuljava.

Za razliko od induktivnosti induktivna tuljava tudi shranjuje energijo električnega polja in pretvarja električno energijo v druge vrste energije, zlasti v toploto.

Kvantitativno je sposobnost realnih in idealiziranih elementov električnega tokokroga, da shranijo energijo magnetnega polja, označena s parametrom, imenovanim induktivnost.

Tako se izraz "induktivnost" uporablja kot ime idealiziranega elementa električnega tokokroga, kot ime parametra, ki kvantitativno označuje lastnosti tega elementa, in kot ime glavnega parametra induktivne tuljave.

riž. 1. Konvencionalni grafični zapis induktivnosti

Določeno je razmerje med napetostjo in tokom v induktivni tuljavi zakon elektromagnetne indukcije, iz česar sledi, da se ob spremembi magnetnega pretoka, ki prodira skozi induktivno tuljavo, v njej inducira elektromotorna sila e, ki je sorazmerna s hitrostjo spreminjanja pretočne povezave tuljave ψ in usmerjena tako, da tok, ki ga povzroča poskuša preprečiti spremembo magnetnega toka:

e = — dψ / dt

Pretočna vezava tuljave je enaka algebraični vsoti magnetnih tokov, ki prodirajo skozi njene posamezne ovoje:

kjer je N število ovojev tuljave.

V sistemu enot SI sta magnetni pretok in pretočna vezava izražena v Webru (Wb).

Magnetni tok F, ki prodira v vsak od ovojev tuljave, lahko v splošnem primeru vsebuje dve komponenti: magnetni tok za samoindukcijo Fsi in magnetni tok zunanjih polj Fvp: F — Fsi + Fvp.

Prva komponenta je magnetni pretok, ki ga povzroča tok, ki teče skozi tuljavo, druga pa je določena z magnetnimi polji, katerih obstoj ni povezan s tokom v tuljavi - zemeljsko magnetno polje, magnetna polja drugih tuljav in trajni magneti… Če drugo komponento magnetnega pretoka povzroči magnetno polje druge tuljave, potem se imenuje magnetni pretok medsebojne indukcije.

Tok tuljave ψ, kot tudi magnetni pretok Φ, lahko predstavimo kot vsoto dveh komponent: samoindukcijske pretočne povezave ψsi in zunanje poljske pretočne povezave ψvp

ψ= ψsi + ψvp

EMF e, induciran v induktivni tuljavi, pa lahko predstavimo kot vsoto samoinduciranega EMF, ki ga povzroči sprememba magnetnega pretoka samoindukcije, in EMF, ki ga povzroči sprememba v magnetni tok iz polj zunaj tuljave:

e = esi + dvp,

tukaj je eu EMF samoindukcije, evp je EMF zunanjih polj.

Če so magnetni tokovi zunanjih polj induktivne tuljave enaki nič in skozi tuljavo prodira le samoinducirani tok, potem samo EMF samoindukcije.

Razmerje toka induktivnosti je odvisno od toka, ki teče skozi tuljavo. Ta odvisnost, imenovana Weber - amperska karakteristika induktivne tuljave, ima na splošno nelinearen značaj (slika 2, krivulja 1).

V določenem primeru, na primer za tuljavo brez magnetnega jedra, je lahko ta odvisnost linearna (slika 2, krivulja 2).

riž. 2. Značilnosti Weber-ampera induktivne tuljave: 1 — nelinearna, 2 — linearna.

V enotah SI je induktivnost izražena v henrijih (H).

Pri analizi tokokrogov se običajno ne upošteva vrednost EMF, inducirane v tuljavi, temveč napetost na njenih sponkah, katere pozitivna smer je izbrana tako, da sovpada s pozitivno smerjo toka:

Idealiziran element električnega vezja - induktivnost - lahko vidimo kot poenostavljen model induktivne tuljave, ki odraža sposobnost tuljave, da shrani energijo magnetnega polja.

Pri linearni induktivnosti je napetost na njenih sponkah sorazmerna s hitrostjo spremembe toka. Ko enosmerni tok teče skozi induktivnost, je napetost na njenih sponkah enaka nič, zato je upor induktivnosti proti enosmernemu toku enak nič.