Какво е индуктивност

Индуктивност се нарича идеализиран елемент на електрическа верига, в която се съхранява енергията на магнитно поле. Съхранението на енергията на електрическото поле или превръщането на електрическата енергия в други видове енергия не се случва в него.

Най -близкото до идеализиран елемент — индуктивността — е реален елемент от електрическа верига — индуктивна намотка.

За разлика от индуктивността, индуктивната намотка също съхранява енергията на електрическото поле и преобразува електрическата енергия в други видове енергия, по -специално в топлина.

Количествено способността на реални и идеализирани елементи на електрическа верига да съхраняват енергията на магнитно поле се характеризира с параметър, наречен индуктивност.

По този начин терминът „индуктивност“ се използва като наименование на идеализиран елемент на електрическа верига, като име на параметър, който количествено характеризира свойствата на този елемент, и като име на основния параметър на индуктивна намотка.

Ориз. 1. Конвенционално графично обозначение на индуктивността

Определя се връзката между напрежение и ток в индуктивна намотка законът на електромагнитната индукция, от което следва, че когато магнитният поток, проникващ през индуктивната намотка, се промени, в нея се индуцира електродвижеща сила e, пропорционална на скоростта на промяна на връзката на потока на бобината ψ и насочени по такъв начин, че токът, причинен от него, има тенденция да предотвратява промяна в магнитния поток:

e = — dψ / dt

Връзката на потока на бобината е равна на алгебричната сума на магнитните потоци, проникващи в отделните й завои:

където N е броят на завъртанията на бобината.

В системата от единици SI магнитният поток и връзката на потока се изразяват във Вебер (Wb).

Магнитен поток Ф, проникващ всеки от завоите на бобината, в общия случай, може да съдържа два компонента: магнитния поток за самоиндукция Fsi и магнитния поток на външни полета Fvp: F — Fsi + Fvp.

Първият компонент е магнитният поток, причинен от тока, протичащ през бобината, вторият се определя от магнитни полета, чието съществуване не е свързано с тока на бобината — магнитното поле на Земята, магнитните полета на други намотки и постоянни магнити… Ако вторият компонент на магнитния поток е причинен от магнитното поле на друга намотка, тогава той се нарича магнитен поток на взаимна индукция.

Бобинен поток ψ, както и магнитният поток Ф, може да бъде представен като сума от два компонента: самоиндукционна поточна връзка ψsiи поточна връзка на външни полета ψvp

ψ= ψsi + ψvp

ЕМП e, индуцирано в индуктивната намотка, от своя страна може да бъде представено като сумата от самоиндукционната ЕМП, която е причинена от промяна в магнитния поток на самоиндукцията, и ЕМП, причинена от промяна в магнитния поток от полетата, външни за бобината:

e = esi + дvp,

тук eu е ЕМП на самоиндукция, evp е ЕМП на външни полета.

Ако магнитните потоци на полетата, външни за индуктивната бобина, са равни на нула и само самоиндукционният поток прониква в бобината, тогава само ЕМП на самоиндукция.

Връзката на самоиндукционния поток зависи от тока, протичащ през бобината. Тази зависимост, наречена Вебер — амперната характеристика на индуктивната намотка, в общия случай има нелинеен характер (фиг. 2, крива 1).

В конкретен случай, например, за бобина без магнитна сърцевина, тази зависимост може да бъде линейна (фиг. 2, крива 2).

Ориз. 2. Характеристики на Вебер -ампер на индуктивната бобина: 1 — нелинейна, 2 — линейна.

В единици SI индуктивността се изразява в хенри (H).

При анализиране на вериги обикновено не се взема предвид стойността на ЕМП, индуцирана в бобината, а напрежението на неговите клеми, чиято положителна посока е избрана да съвпада с положителната посока на тока:

Идеализиран елемент на електрическа верига — индуктивност, може да се разглежда като опростен модел на индуктивна намотка, отразяващ способността на бобината да съхранява енергията на магнитно поле.

За линейна индуктивност напрежението в неговите клеми е пропорционално на скоростта на промяна на тока. Когато постоянният ток преминава през индуктивността, напрежението в неговите клеми е нула, следователно съпротивлението на индуктивността към постоянен ток е нула.