ข่าว

ตัวเหนี่ยวนำทำงานอย่างไร

โดย: มาร์แชล เบรน

ตัวเหนี่ยวนำ

การใช้ตัวเหนี่ยวนำครั้งใหญ่อย่างหนึ่งคือการรวมพวกมันเข้ากับตัวเก็บประจุเพื่อสร้างออสซิลเลเตอร์ ฮันต์สต็อค / เก็ตตี้อิมเมจ

ตัวเหนี่ยวนำนั้นเรียบง่ายพอ ๆ กับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถทำได้ - มันเป็นเพียงขดลวด อย่างไรก็ตาม ปรากฎว่าขดลวดสามารถทำสิ่งที่น่าสนใจบางอย่างได้ เนื่องจากคุณสมบัติทางแม่เหล็กของขดลวด

ในบทความนี้ เราจะเรียนรู้ทั้งหมดเกี่ยวกับตัวเหนี่ยวนำและประโยชน์ของพวกมัน

สารบัญ

ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับตัวเหนี่ยวนำ

เฮนรีส์

การประยุกต์ใช้ตัวเหนี่ยวนำ: เซ็นเซอร์สัญญาณไฟจราจร

ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับตัวเหนี่ยวนำ

ในแผนภาพวงจร ตัวเหนี่ยวนำจะแสดงดังนี้:

เพื่อให้เข้าใจว่าตัวเหนี่ยวนำสามารถทำงานในวงจรได้อย่างไร ตัวเลขนี้มีประโยชน์:

สิ่งที่คุณเห็นคือแบตเตอรี่ หลอดไฟ ขดลวดพันรอบเหล็ก (สีเหลือง) และสวิตช์ ขดลวดเป็นตัวเหนี่ยวนำ หากคุณได้อ่านวิธีการทำงานของแม่เหล็กไฟฟ้า คุณอาจรับรู้ว่าตัวเหนี่ยวนำนั้นเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า

ถ้าคุณจะถอดตัวเหนี่ยวนำออกจากวงจรนี้ สิ่งที่คุณจะได้คือไฟฉายธรรมดา คุณปิดสวิตช์และหลอดไฟสว่างขึ้น เมื่อตัวเหนี่ยวนำอยู่ในวงจรดังรูป พฤติกรรมจะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

หลอดไฟเป็นตัวต้านทาน (ความต้านทานจะสร้างความร้อนเพื่อทำให้ไส้หลอดในหลอดไฟเรืองแสง — ดูรายละเอียดการทำงานของหลอดไฟ) ลวดในขดลวดมีความต้านทานต่ำกว่ามาก (เป็นแค่ลวด) ดังนั้นสิ่งที่คุณคาดหวังเมื่อเปิดสวิตช์ก็คือหลอดไฟจะเรืองแสงสลัวมาก กระแสไฟส่วนใหญ่ควรเป็นไปตามเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำผ่านลูป สิ่งที่เกิดขึ้นแทนก็คือเมื่อคุณปิดสวิตช์ หลอดไฟจะสว่างจ้าแล้วหรี่ลง เมื่อคุณเปิดสวิตช์ หลอดไฟจะสว่างมากและดับลงอย่างรวดเร็ว

สาเหตุของพฤติกรรมแปลก ๆ นี้คือตัวเหนี่ยวนำ เมื่อกระแสเริ่มไหลในขดลวดเป็นครั้งแรก ขดลวดจะต้องการสร้างสนามแม่เหล็ก ในขณะที่สนามกำลังสร้าง ขดลวดจะยับยั้งการไหลของกระแส เมื่อสร้างสนามไฟฟ้าแล้ว กระแสสามารถไหลผ่านเส้นลวดได้ตามปกติ เมื่อเปิดสวิตช์ สนามแม่เหล็กรอบคอยล์จะคงกระแสไหลในคอยล์จนกระทั่งสนามพังทลาย กระแสไฟนี้จะทำให้หลอดไฟสว่างอยู่เป็นระยะเวลาหนึ่งแม้ว่าสวิตช์จะเปิดอยู่ก็ตาม กล่าวอีกนัยหนึ่ง ตัวเหนี่ยวนำสามารถกักเก็บพลังงานไว้ในสนามแม่เหล็กของมัน และตัวเหนี่ยวนำมีแนวโน้มที่จะต้านทานการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านมัน

คิดถึงน้ำ...

วิธีหนึ่งในการแสดงภาพการกระทำของตัวเหนี่ยวนำคือการจินตนาการถึงช่องทางแคบๆ ที่มีน้ำไหลผ่าน และกังหันน้ำขนาดใหญ่ที่มีไม้พายจุ่มลงในช่อง ลองนึกภาพว่าน้ำในช่องไม่ไหลในตอนแรก

ตอนนี้คุณพยายามเริ่มให้น้ำไหล ล้อพายจะคอยป้องกันไม่ให้น้ำไหลจนขึ้นตามความเร็วของน้ำ จากนั้นหากคุณพยายามหยุดการไหลของน้ำในช่อง กังหันน้ำที่หมุนอยู่จะพยายามให้น้ำเคลื่อนที่จนกว่าความเร็วของการหมุนจะช้าลงตามความเร็วของน้ำ ตัวเหนี่ยวนำกำลังทำสิ่งเดียวกันกับการไหลของอิเล็กตรอนในเส้นลวด ตัวเหนี่ยวนำจะต้านทานการเปลี่ยนแปลงในการไหลของอิเล็กตรอน

อ่านเพิ่มเติม

เฮนรีส์

ความจุของตัวเหนี่ยวนำถูกควบคุมโดยปัจจัยสี่ประการ:

จำนวนคอยส์ - คอยล์มากขึ้นหมายถึงความเหนี่ยวนำมากขึ้น

วัสดุที่ขดลวดพันรอบ (แกน)

พื้นที่หน้าตัดของขดลวด - พื้นที่มากขึ้นหมายถึงความเหนี่ยวนำมากขึ้น

ความยาวของขดลวด - ขดลวดสั้นหมายถึงขดลวดที่แคบกว่า (หรือทับซ้อนกัน) ซึ่งหมายถึงการเหนี่ยวนำที่มากขึ้น

การใส่เหล็กลงในแกนของตัวเหนี่ยวนำจะทำให้มีการเหนี่ยวนำมากกว่าอากาศหรือแกนที่ไม่ใช่แม่เหล็กใดๆ

หน่วยมาตรฐานของการเหนี่ยวนำคือเฮนรี่ สมการในการคำนวณจำนวนเฮนรี่ในตัวเหนี่ยวนำคือ:

H = (4 * Pi * #หมุน * #หมุน * พื้นที่คอยล์ * mu) / (ความยาวคอยล์ * 10,000,000)

พื้นที่และความยาวของขดลวดเป็นเมตร คำว่า mu คือการซึมผ่านของแกนกลาง อากาศมีค่าซึมผ่านได้ 1 ในขณะที่เหล็กมีค่าซึมผ่านได้ 2,000

การประยุกต์ใช้ตัวเหนี่ยวนำ: เซ็นเซอร์สัญญาณไฟจราจร

สมมติว่าคุณใช้ขดลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 6 ฟุต (2 เมตร) โดยมีลวดห้าหรือหกห่วง คุณตัดร่องบนถนนแล้ววางคอยล์เข้าไปในร่อง คุณติดมิเตอร์วัดความเหนี่ยวนำเข้ากับขดลวดและดูว่าค่าความเหนี่ยวนำของขดลวดคืออะไร

ตอนนี้คุณจอดรถไว้เหนือคอยล์แล้วตรวจสอบความเหนี่ยวนำอีกครั้ง ความเหนี่ยวนำจะมีขนาดใหญ่กว่ามากเนื่องจากมีวัตถุเหล็กขนาดใหญ่วางอยู่ในสนามแม่เหล็กของลูป รถที่จอดอยู่เหนือคอยล์จะทำหน้าที่เหมือนแกนกลางของตัวเหนี่ยวนำ และการมีอยู่ของมันจะเปลี่ยนความเหนี่ยวนำของคอยล์ เซ็นเซอร์ไฟจราจรส่วนใหญ่ใช้ลูปในลักษณะนี้ เซ็นเซอร์จะทดสอบความเหนี่ยวนำของลูปบนถนนอย่างต่อเนื่อง และเมื่อค่าความเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้น ก็จะรู้ว่ามีรถรออยู่!

โดยปกติแล้วคุณจะใช้คอยล์ที่เล็กกว่ามาก การใช้ตัวเหนี่ยวนำครั้งใหญ่อย่างหนึ่งคือการรวมพวกมันเข้ากับตัวเก็บประจุเพื่อสร้างออสซิลเลเตอร์ ดูรายละเอียดการทำงานของออสซิลเลเตอร์