Décrire inducteurs de circuit et de calculer leur stockage d'énergie magnétique

Dans les circuits, inductances résistent changements instantanés de l'énergie magnétique actuel et magasin. Inducteurs sont des dispositifs électromagnétiques qui trouvent une utilisation intensive en radiofréquence (RF) circuits. Ils servent de RF “ selfs, ” bloquant les signaux haute fréquence.

Cette application de circuits d'induction est appelé filtration. Les filtres électroniques sélectionner ou bloc selon les fréquences que l'utilisateur choisit.

Décrire un inducteur

Contrairement condensateurs, qui sont des dispositifs électrostatiques, des inducteurs sont des dispositifs électromagnétiques. Considérant que les condensateurs éviter un changement immédiat dans la tension, inductances empêchent un changement brusque de courant. Inducteurs sont en fils enroulés plusieurs boucles pour former des spires. En fait, le symbole de l'inducteur ressemble à une bobine de fil, comme montré ici.

De passage de courant à travers un fil crée un champ magnétique, et les lignes de champ magnétique entourent le fil le long de son axe. La concentration ou la densité, des lignes de champ magnétique est appelé flux magnétique. La forme en spirale d'inducteurs augmente le flux magnétique qui se produit naturellement lorsque le courant circule à travers un fil rectiligne. Plus le flux est élevé, plus l'inductance.

Si vous avez besoin d'un circuit qui a enregistré plus d'énergie magnétique, vous pourriez obtenir des valeurs d'inductance encore plus grandes en insérant fer dans la bobine de fil.

Voici l'équation de définition de l'inducteur:

où l'inductance L est une constante mesurée en henrys (H). Voici la même équation sous forme graphique.

La figure montre la i-v caractéristique d'une inductance, où la pente de la droite est la valeur de l'inductance.

L'équation qui précède indique que la tension aux bornes de l'inductance dépend de la vitesse de variation temporelle du courant. En d'autres termes, aucun changement de courant dans l'inductance signifie pas de tension aux bornes de l'inducteur. Pour créer la tension dans l'inductance, le courant doit changer en douceur. Sinon, un changement immédiat dans le courant créerait un énorme tension dans l'inductance.

Pensez inductance L comme une constante de proportionnalité, comme une résistance agit comme une constante dans la loi d'Ohm. Cette notion de la loi d'Ohm pour les inductances et de condensateurs () devient utile lorsque vous commencez à travailler avec les phaseurs.

Pour exprimer le courant à travers l'inductance en fonction de la tension, vous intégrez l'équation précédente comme suit:

Le second terme de cette équation est le courant initial à travers l'inductance au moment t = 0.

Trouver le stockage de l'énergie d'un inducteur attrayant

Pour trouver l'énergie stockée dans l'inductance, vous devez la définition de puissance suivant, qui applique à tout dispositif:

L'indice L désigne un dispositif inducteur. En substituant la tension pour une inductance dans l'équation de puissance vous donne la suivante:

L'énergie w_L(t) stockée par unité de temps est le pouvoir. L'intégration de l'équation précédente vous donne l'énergie stockée dans une inductance:

L'équation d'énergie implique que l'énergie dans l'inducteur est toujours positive. L'inducteur absorbe l'énergie d'un circuit lors du stockage de l'énergie, et l'inducteur libère l'énergie emmagasinée lors de la livraison de l'énergie au circuit.

Pour visualiser la relation actuelle et de l'énergie représentée ici, qui montre le courant en fonction du temps et de l'énergie stockée dans une inductance.

Cela montre aussi comment vous pouvez obtenir le courant de la relation d'inductance entre courant et tension.

Calculer inductance totale de série et en parallèle inducteurs

Inductances connectées en série ou connectés en parallèle peuvent être réduites à une seule inductance. Jetez un oeil sur le circuit avec trois inductances en série figurant dans le schéma en haut.

Etant donné que les inducteurs sont connectés en série, ils ont les mêmes courants:

je₁(t) = i₂(t) = i₃(t) = i (t)

Ajouter les tensions des inductances en série pour obtenir la tension nette v (t), comme suit:

Pour une série inducteurs, vous avez une inductance équivalente

L_EQ L =₁ + L₂ + L₃

Pour une connexion en parallèle des inductances, appliquer le droit actuel de Kirchhoff (KCL) dans le diagramme du bas de la figure. KCL dit la somme des courants entrants et sortants au cours d'un nœud est égal à 0, vous donnant

Parce que vous avez la même tension v (t) à travers chacune des inductances parallèles, on peut réécrire l'équation

Cette équation montre comment vous pouvez réduire les inducteurs parallèles à une seule inductance: