Що таке індуктивність
Індуктивністю називається ідеалізований елемент електричного кола, у якому відбувається запасання енергії магнітного поля. Запасання енергії електричного поля чи перетворення електричної енергії на інші види енергії у ній немає.
Найбільш близьким до ідеалізованого елемента – індуктивності – є реальний елемент електричного ланцюга – індуктивна котушка.
На відміну від індуктивності в індуктивній котушці мають місце також запасання енергії електричного поля та перетворення електричної енергії в інші види енергії, зокрема теплову.
Кількісно здатність реального та ідеалізованого елементів електричного кола запасати енергію магнітного поля характеризується параметром, званим індуктивністю.
Таким чином, термін «індуктивність» застосовується як назва ідеалізованого елемента електричного ланцюга, як назва параметра, що кількісно характеризує властивості цього елемента, і як назва основного параметра індуктивної котушки.
Мал. 1. Умовне графічне позначення індуктивності
Зв'язок між напругою і струмом в індуктивній котушці визначається законом електромагнітної індукції, з якого випливає, що при зміні магнітного потоку, що пронизує індуктивну котушку, в ній наводиться електрорушійна сила е, пропорційна швидкості зміни потокозчеплення котушки ψ і спрямована таким чином, щоб перешкодити зміні магнітного потоку:
Потокосчеплення котушки дорівнює сумі алгебри магнітних потоків пронизують її окремі витки:
де N - Число витків котушки.
Магнітний потік Ф,пронизує кожен з витків котушки, у випадку може містити дві складові: магнітний потік самоіндукції ФСІ і магнітний потік зовнішніх полів ФВП: Ф - ФСІ + ФВП.
Перша складова являє собою магнітний потік, викликаний струмом, що протікає по котушці, друга - визначається магнітними полями, існування яких не пов'язане зі струмом котушки - магнітним полем Землі, магнітними полями інших котушок і постійних магнітів. Якщо друга складова магнітного потоку викликана магнітним полем іншої котушки, її називають магнітним потоком взаємоіндукції.
Потокосцепление котушки ψ, як і і магнітний потік Ф, то, можливо представлено як суми двох складових: потокосцепления самоіндукції ψси, і потокосцепления зовнішніх полів ψвп
тут є - ЕРС самоіндукції, евп - ЕРС зовнішніх полів.
Якщо магнітні потоки зовнішніх щодо індуктивної котушки полів дорівнюють нулю і котушку пронизує лише потік самоіндукції, то в котушці наводиться тільки ЕРС самоіндукції.
Потокосцепление самоіндукції залежить від струму, що протікає по котушці. Ця залежність, звана вебер - амперною характеристикою індуктивної котушки, у випадку має нелінійний характер (рис. 2, крива 1).
В окремому випадку, наприклад для котушки без магнітного сердечника, ця залежність може бути лінійною (рис. 2, крива 2).
Мал. 2. Вебер-амперні характеристики індуктивної котушки: 1 – нелінійна, 2 – лінійна.
У системі одиниць СІ індуктивність виражають угенрі (Гн).
При аналізі ланцюгів зазвичай розглядають не значення ЕРС, наведеної в котушці, а напругою на її затискачах, позитивний напрямок якого вибирають збігаються з позитивним напрямом струму:
Ідеалізований елемент електричного ланцюга - індуктивність, можна розглядати як спрощену модель індуктивної котушки, що відображає здатність котушки запасати енергію магнітного поля.
Для лінійної індуктивності напруга її затискачах пропорційно швидкості зміни струму. При протіканні через індуктивність постійного струму напруга її затискачах дорівнює нулю, отже, опір індуктивності постійному струму дорівнює нулю.