Катушки индуктивности

Катушка индуктивности – катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Такая система способна накапливать магнитную энергию при протекании электрического тока.

Условное обозначение катушки индуктивности представлено на рис. 3.

Рис. 3. Условное обозначение катушки индуктивности

Конструктивно катушка индуктивности обычно представляет собой винтовую, спиральную или винтоспиральную катушку из одножильного или многожильного изолированного провода, намотанного на цилиндрический, тороидальный или прямоугольный каркас из диэлектрика или плоскую спираль, волну или полоску печатного или другого проводника. Также бывают и бескаркасные катушки.

Для увеличения индуктивности применяют сердечники из ферромагнитных материалов: электротехнической стали, пермаллоя, карбонильного железа, ферритов. Также сердечники используют для изменения индуктивности катушек в небольших пределах.

Катушка индуктивности в электрической цепи хорошо проводит постоянный ток и в то же время оказывает сопротивление переменному току, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.

Катушка индуктивности обладает реактивным сопротивлением, величина которого равна

X_L = ω∙L,

где L – индуктивность катушки, ω – циклическая частота протекающего тока. Соответственно, чем больше частота тока, протекающего через катушку, тем больше её реактивное сопротивление.

При протекании тока катушка запасает энергию, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока I. Величина этой энергии равна

E = L∙I²/2.

При изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, значение которой определяется следующим выражением:

.

В катушках индуктивности помимо основного эффекта взаимодействия тока и магнитного поля наблюдаются паразитные эффекты, вследствие которых сопротивление катушки не является чисто реактивным. Наличие паразитных эффектов ведёт к появлению потерь в катушке, оцениваемых сопротивлением потерь R_П. Потери складываются из потерь в проводах, диэлектрике, сердечнике и экране.

С сопротивлениями потерь тесно связана другая характеристика – добротность. Добротность катушки индуктивности определяет отношение между активным и реактивным сопротивлениями катушки. Добротность равна

Q = ω∙L/ R_П.

Практически величина добротности лежит в пределах от 30 до 200. Повышение добротности достигается оптимальным выбором диаметра провода, увеличением размеров катушки индуктивности и применением сердечников с высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями, намоткой вида «универсал», применением посеребрёного провода, применением многожильного провода вида «литцендрат».

2. Полупроводниковые приборы с p–n -переходом:

Дата добавления: 2014-01-07