Введение в электронику
Шрифт:
Единица, которой измеряется индуктивность называется генри (Гн). Она названа в честь американского физика Джозефа Генри (1797–1878). Генри — это такая индуктивность, которая требуется для индуцирования электродвижущей силы (э.д.с.) в 1 вольт при изменении тока в проводнике со скоростью 1 ампер в секунду. Генри — большая единица, значительно чаще используются миллигенри (мГн) и микрогенри (мкГн). Индуктивность обозначается символом L.
10-1. Вопросы
1. Дайте определение индуктивности.
2. В каких единицах измеряется индуктивность?
3. Дайте определение генри.
4. Какая буква используется
Катушки индуктивности — это устройства, имеющие определенную индуктивность. Они состоят из провода, намотанного на сердечник, и классифицируются по материалу сердечника. Сердечник катушки может быть либо магнитным, либо немагнитным. На рис. 10-1 показано схематическое обозначение катушки индуктивности.
Рис. 10-1. Схематическое обозначение катушки индуктивности.
Катушки могут иметь как постоянную, так и изменяемую индуктивность. На рис. 10-2 показано схематическое обозначение катушки с переменной индуктивностью. Катушки с переменной индуктивностью содержат подстроечный сердечник.
Рис. 10-2. Схематическое обозначение катушки с переменной индуктивностью
На рис. 10-3 показаны несколько типов катушек индуктивности, использующих подстроечный сердечник. Максимальная индуктивность регистрируется, когда сердечник полностью введен в катушку.
Рис. 10-3. Некоторые типы катушек индуктивности с возможностью регулирования индуктивности.
Катушки индуктивности с воздушным сердечником, или катушки без сердечника, используются в тех случаях, когда индуктивность не превышает 5 миллигенри. Они наматываются на керамические или композитные сердечники (рис. 10-4).
Рис. 10-4. Типы катушек индуктивности с воздушным сердечником.
Сердечники из феррита или порошкообразного железа используются для индуктивностей до 200 миллигенри. Схематическое обозначение катушки с железным сердечником показано на рис. 10-5.
Рис. 10-5. Схематическое обозначение катушки индуктивности с железным сердечником.
Тороидальные сердечники имеют кольцеобразную форму и позволяют получить высокую индуктивность при малых размерах (рис. 10-6). Их магнитное поле сосредоточено внутри сердечника.
Рис. 10-6. Катушки
Экранированные индуктивности заключены в корпус (экран), сделанный из магнитного материала для защиты их от влияния внешних магнитных полей (рис. 10-7).
Рис. 10-7. Экранированная катушка индуктивности.
Многослойные катушки индуктивности с железным сердечником используются для получения большой индуктивности (рис. 10-8).
Рис. 10-8. Многослойная катушка индуктивности с железным сердечником.
Индуктивность этих катушек изменяется от 0,1 до 100 генри и зависит от величины тока, протекающего через катушку. Эти катушки иногда называют дросселями. Они используются в цепях фильтрации источников питания для удаления переменных составляющих выпрямленного постоянного тока. Они будут обсуждаться немного позднее.
Обычно катушки индуктивности имеют допуск ±10 %, но встречаются катушки с допуском менее, чем 1 %. Катушки индуктивности, как и резисторы, могут соединяться последовательно, параллельно или последовательно-параллельно. Полная индуктивность нескольких катушек индуктивности, соединенных последовательно (катушки должны быть пространственно разделены для того, чтобы избежать взаимодействия их магнитных полей), равна сумме их индуктивностей:
LT = L1 + L2 + L3 +… + Ln
Если две или более катушек индуктивности соединены параллельно (без взаимодействия их магнитных полей), общую индуктивность можно найти с помощью формулы:
1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 +… + 1/Ln
10-2. Вопросы
1. Что такое катушки индуктивности?
2. Нарисуйте схематические обозначения катушек с постоянной и переменной индуктивностью.
3. Как по другому называются многослойные катушки индуктивности с железным сердечником?
4. Напишите формулы для определения общей индуктивности
а. В последовательных цепях.
б. В параллельных цепях.
5. Какова общая индуктивность цепи с тремя катушками индуктивности 10 Гн, 3,5 Гн и 6 Гн, соединенными параллельно?
Постоянная времени L/R — это время, требуемое для увеличения тока в проводнике от нуля до 63,2 % или уменьшения до 36,8 % от максимального значения. RL цепь показана на рис. 10-9.
Рис. 10-9. Цепь, используемая для определения постоянной времени L/R.