nieuws

Hoe inductoren werken

Door: Marshall Brain

inductor

Een groot gebruik van inductoren is om ze te combineren met condensatoren om oscillatoren te creëren. HUNTSTOCK / GETTY-AFBEELDINGEN

Een inductor is ongeveer net zo eenvoudig als een elektronisch onderdeel kan zijn: het is gewoon een draadspiraal. Het blijkt echter dat een draadspiraal hele interessante dingen kan doen vanwege de magnetische eigenschappen van een spoel.

In dit artikel leren we alles over inductoren en waarvoor ze worden gebruikt.

Inhoud

Basisprincipes van de inductor

Henriës

Inductortoepassing: verkeerslichtsensoren

Basisprincipes van de inductor

In een schakelschema wordt een inductor als volgt weergegeven:

Om te begrijpen hoe een inductor in een circuit kan werken, is deze figuur nuttig:

Wat je hier ziet is een batterij, een gloeilamp, een draadspiraal rond een stuk ijzer (geel) en een schakelaar. De draadspiraal is een inductor. Als je hebt gelezen Hoe elektromagneten werken, herken je misschien dat de inductor een elektromagneet is.

Als je de spoel uit dit circuit zou halen, zou je een normale zaklamp hebben. Je sluit de schakelaar en de lamp gaat branden. Met de inductor in het circuit zoals weergegeven, is het gedrag compleet anders.

De gloeilamp is een weerstand (de weerstand creëert warmte waardoor de gloeidraad in de lamp gaat gloeien – zie Hoe gloeilampen werken voor meer informatie). De draad in de spoel heeft een veel lagere weerstand (het is maar draad), dus wat je zou verwachten als je de schakelaar aanzet, is dat de lamp heel zwak gloeit. Het grootste deel van de stroom moet het pad met lage weerstand door de lus volgen. Wat er in plaats daarvan gebeurt, is dat wanneer je de schakelaar sluit, de lamp helder brandt en vervolgens zwakker wordt. Als je de schakelaar opent, brandt de lamp heel fel en gaat dan snel uit.

De reden voor dit vreemde gedrag is de inductor. Wanneer er voor het eerst stroom in de spoel begint te stromen, wil de spoel een magnetisch veld opbouwen. Terwijl het veld zich opbouwt, remt de spoel de stroomstroom. Zodra het veld is aangelegd, kan de stroom normaal door de draad stromen. Wanneer de schakelaar wordt geopend, zorgt het magnetische veld rond de spoel ervoor dat er stroom in de spoel blijft stromen totdat het veld instort. Deze stroom zorgt ervoor dat de lamp een tijdje blijft branden, ook al staat de schakelaar open. Met andere woorden, een inductor kan energie opslaan in zijn magnetische veld, en een inductor heeft de neiging weerstand te bieden aan elke verandering in de hoeveelheid stroom die er doorheen vloeit.

Denk aan water...

Eén manier om de werking van een inductor te visualiseren is door je een smal kanaal voor te stellen waar water doorheen stroomt, en een zwaar waterrad waarvan de peddels in het kanaal dompelen. Stel je voor dat het water in het kanaal aanvankelijk niet stroomt.

Nu probeer je het water te laten stromen. Het schoepenwiel zal de neiging hebben om te voorkomen dat het water stroomt totdat het op snelheid is gekomen met het water. Als je vervolgens de waterstroom in het kanaal probeert te stoppen, zal het draaiende waterrad proberen het water in beweging te houden totdat de rotatiesnelheid weer terugloopt naar de snelheid van het water. Een inductor doet hetzelfde met de stroom van elektronen in een draad: een inductor is bestand tegen een verandering in de stroom van elektronen.

LEES MEER

Henriës

De capaciteit van een inductor wordt bepaald door vier factoren:

Het aantal spoelen – Meer spoelen betekent meer inductie.

Het materiaal waar de spoelen omheen zijn gewikkeld (de kern)

Het dwarsdoorsnedeoppervlak van de spoel – Meer oppervlak betekent meer inductie.

De lengte van de spoel – Een korte spoel betekent smallere (of overlappende) spoelen, wat meer inductie betekent.

Door ijzer in de kern van een inductor te plaatsen, krijgt deze veel meer inductie dan lucht of een niet-magnetische kern.

De standaardeenheid van inductie is de Henry. De vergelijking voor het berekenen van het aantal henries in een inductor is:

H = (4 * Pi * #Turns * #Turns * spoeloppervlak * mu) / (spoellengte * 10.000.000)

De oppervlakte en lengte van de spoel zijn in meters. De term mu is de permeabiliteit van de kern. Lucht heeft een doorlaatbaarheid van 1, terwijl staal een doorlaatbaarheid van 2.000 kan hebben.

Inductortoepassing: verkeerslichtsensoren

Laten we zeggen dat u een draadspiraal neemt met een diameter van misschien wel 2 meter, met daarin vijf of zes draadlussen. Je snijdt een aantal groeven in een weg en plaatst de spoel in de groeven. Je bevestigt een inductiemeter op de spoel en kijkt wat de inductie van de spoel is.

Nu parkeer je een auto over de spoel en controleer je de inductie opnieuw. De inductantie zal veel groter zijn vanwege het grote stalen object dat zich in het magnetische veld van de lus bevindt. De auto die boven de spoel geparkeerd staat, gedraagt ​​zich als de kern van de spoel en zijn aanwezigheid verandert de inductie van de spoel. De meeste verkeerslichtsensoren gebruiken de lus op deze manier. De sensor test voortdurend de inductie van de lus in de weg en als de inductie stijgt, weet hij dat er een auto staat te wachten!

Meestal gebruik je een veel kleinere spoel. Een groot gebruik van inductoren is om ze te combineren met condensatoren om oscillatoren te creëren. Zie Hoe oscillatoren werken voor details.