Čo je indukčnosť

Indukčnosť sa nazýva idealizovaný prvok elektrického obvodu, v ktorom je uložená energia magnetického poľa. Nedochádza v ňom k ukladaniu energie elektrického poľa ani k premene elektrickej energie na iné druhy energie.

Najbližšie k idealizovanému prvku — indukčnosť — je skutočný prvok elektrického obvodu — indukčná cievka.

Na rozdiel od indukčnosti indukčná cievka tiež uchováva energiu elektrického poľa a premieňa elektrickú energiu na iné druhy energie, konkrétne na teplo.

Kvantitatívne je schopnosť skutočných a idealizovaných prvkov elektrického obvodu ukladať energiu magnetického poľa charakterizovaná parametrom nazývaným indukčnosť.

Pojem "indukčnosť" sa teda používa ako názov idealizovaného prvku elektrického obvodu, ako názov parametra, ktorý kvantitatívne charakterizuje vlastnosti tohto prvku a ako názov hlavného parametra indukčnej cievky.

Ryža. 1. Konvenčný grafický zápis indukčnosti

Určí sa vzťah medzi napätím a prúdom v indukčnej cievke zákon elektromagnetickej indukcie, z ktorého vyplýva, že pri zmene magnetického toku prenikajúceho do indukčnej cievky sa v nej indukuje elektromotorická sila e, úmerná rýchlosti zmeny väzby toku cievky ψ a smerovaná tak, že prúd spôsobený o. má tendenciu zabrániť zmene magnetického toku:

e = — dψ / dt

Spojenie toku cievky sa rovná algebraickému súčtu magnetických tokov prenikajúcich jej jednotlivými závitmi:

kde N je počet závitov cievky.

V sústave jednotiek SI sú magnetický tok a väzba toku vyjadrené vo Weberovi (Wb).

Magnetický tok F prenikajúci každým zo závitov cievky môže vo všeobecnom prípade obsahovať dve zložky: magnetický tok pre samoindukciu Fsi a magnetický tok vonkajších polí Fvp: F — Fsi + Fvp.

Prvou zložkou je magnetický tok spôsobený prúdom pretekajúcim cievkou, druhou zložkou sú magnetické polia, ktorých existencia nesúvisí s prúdom v cievke — magnetické pole Zeme, magnetické polia iných cievok a permanentné magnety… Ak je druhá zložka magnetického toku spôsobená magnetickým poľom inej cievky, potom sa nazýva magnetický tok vzájomnej indukcie.

Tok cievky ψ, ako aj magnetický tok Φ, môžu byť reprezentované ako súčet dvoch zložiek: väzba samoindukčného toku ψsi a väzba toku vonkajšieho poľa ψvp

ψ= ψsi + ψvp

EMF e indukované v indukčnej cievke možno zas reprezentovať ako súčet samoindukovaných EMF, ktoré je spôsobené zmenou magnetického toku samoindukcie, a EMF spôsobeného zmenou v magnetický tok z polí mimo cievky:

e = esi + dvp,

tu eu je EMP samoindukcie, evp je EMP vonkajších polí.

Ak sú magnetické toky polí mimo indukčnej cievky rovné nule a do cievky preniká iba samoindukovaný tok, potom iba EMF samoindukcie.

Vzťah indukčného toku závisí od prúdu pretekajúceho cievkou. Táto závislosť, nazývaná Weber - ampérová charakteristika indukčnej cievky, má vo všeobecnosti nelineárny charakter (obr. 2, krivka 1).

V konkrétnom prípade, napríklad pre cievku bez magnetického jadra, môže byť táto závislosť lineárna (obr. 2, krivka 2).

Ryža. 2. Charakteristika Weber-ampéra indukčnej cievky: 1 — nelineárna, 2 — lineárna.

V jednotkách SI je indukčnosť vyjadrená v henry (H).

Pri analýze obvodov sa zvyčajne neberie do úvahy hodnota EMF indukovaného v cievke, ale napätie na jej svorkách, ktorého kladný smer je zvolený tak, aby sa zhodoval s kladným smerom prúdu:

Idealizovaný prvok elektrického obvodu — indukčnosť — možno považovať za zjednodušený model indukčnej cievky, ktorý odráža schopnosť cievky uchovávať energiu magnetického poľa.

Pre lineárnu indukčnosť je napätie na jej svorkách úmerné rýchlosti zmeny prúdu. Keď cez indukčnosť preteká jednosmerný prúd, napätie na jeho svorkách je nulové, preto je odpor indukčnosti voči jednosmernému prúdu nulový.