Омский государственный технический университет каф. Технология электронной

Моточные изделия: катушка индуктивности.
Ст. преп. Пономарёв Д.Б.

изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и

Катушки индуктивности

по высокой частоте разных частей схемы и накопления энергии в

колебательный контур);

- катушки связи (передающие высокочастотные колебания из одной
цепи в

Классификация

торроидальные,
однослойные, многослойные,
с сердечником или без сердечника, экранированные,
с

Классификация

возникновении электрического (индукционного) тока в замкнутом проводящем контуре при изменении

Итак, движущиеся заряды (токи) создают магнитное поле, а движущееся магнитное поле создает (вихревое) электрическое поле и собственно индукционный ток.

Для каждого конкретного случая Фарадей указывал направление индукционного тока.

В 1831 г. русский физик Э.Ленц установил общее правило нахождения направления индукционного тока, которое называется правилом Ленца.

Единица магнитного потока - вебер (1 Вб)

– Лапласа магнитная индукция пропорциональна силе тока, вызвавшего поле.

Явление самоиндукции. Индуктивность

Электрический ток, текущий в любом контуре, создает пронизывающий этот контур магнитный поток ψ. При изменении тока меняется также поток. Контур оказывается в переменном магнитном потоке, и в контуре индуцируется ЭДС. Это явление называется самоиндукцией.

Коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура. Индуктивность зависит от геометрии контура, а также от магнитных свойств окружающей среды.
Единицей индуктивности в СИ является генри (Гн). Индуктивность соленоида, имеющего N витков и площадь сечения S, может быть рассчитана по формуле:

- число витков на единицу длины

Фарадея, получим формулу для ЭДС самоиндукции
Знак ( - ) обусловлен

Магнитное поле обладает энергией. Подобно тому, как в заряженном конденсаторе имеется запас электрической энергии, в катушке, по виткам которой протекает ток, имеется запас магнитной энергии.

Если включить электрическую лампу параллельно катушке с большой индуктивностью в электрическую цепь постоянного тока, то при размыкании ключа наблюдается кратковременная вспышка лампы (рис.). Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции. Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки.

цепях вследствие самоиндукции, всегда направлены так, чтобы препятствовать изменению тока,

Ток при размыкании цепи

Рассмотрим цепь, содержащую индуктивность L, сопротивление R и источник ЭДС ε.

При включении источника (ключ в п.1) в цепи будет течь постоянный ток I0 =  / R. В момент времени t = 0 отключим источник тока, замкнув одновременно накоротко цепь (ключ в п.2). Как только сила тока в цепи начнет убывать, возникнет ЭДС самоиндукции, противодействующая этому убыванию. Ток в цепи исчезнет не сразу, а спадает постепенно (рис.).
Запишем закон убывания тока при размыкании цепи, содержащей индуктивность

Если просто разорвать цепь с большой индуктивностью, возникающее высокое индуцированное напряжение создаст искру или дугу в месте разрыва.

пока сила тока не достигнет установившегося значения (I0), в цепи,

Рассмотрим цепь, содержащую индуктивность L, сопротивление R и источник ЭДС ε.

- постоянная, называемая временем релаксации

Время релаксации – время, в течение которого сила тока изменяется (уменьшается, увеличивается) в е раз (е = 2,72 – основание натурального логарифма).

создаваемого током потока магнитного поля, пронизывающего катушку к силе протекающего

равным сопротивлению проводника из которого она изготовлена.

катушка препятствует увеличению тока, при снижении ЭДС – поддерживает ток,

на который наматывается провод в виде спирали. Обмотка может быть

внутрь катушки сердечник концентрирует магнитное поле и тем самым увеличивает

запасаемого катушкой, при протекании по ней электрического тока.
Единица измерения

к ее активному сопротивлению потерь:





где r – эквивалентное сопротивление потерь

катушки индуктивности, она увеличивает потери, уменьшает стабильность, коэффициент перестройки контура

индуктивности катушки при изменении температуры на 1°С:




Обычные цилиндрические катушки имеют

круглым сечением.
Сюда относятся индуктивные элементы ДЦВ диапазона, оценка индуктивности проволочных

провода круглого сечения.
Используют для оценки индуктивности рамочных (резонансных) антенн, катушек

длина намотки l =τ ⋅N (N - число витков) соответствует

поправочный коэффициент L0.

Для получения больших значений индуктивности используют многослойные катушки. Индуктивность таких

Получить оптимальное значение индуктивности и добротности, обеспечить точную установку
индуктивности позволяет

кольцевым сердечником) определяют по формуле




где DТ – диаметр осевой линии

алюминиевым цилиндрическим экраном





где L – индуктивность катушки без экрана; D

тока и магнитного поля наблюдаются паразитные эффекты, вследствие которых сопротивление

провода обмотки обладают омическим сопротивлением

где l -длина провода обмотки, d-

диаметр провода в см.

с ростом частоты, что обусловлено поверхностным эффектом, суть которого состоит

спираль, проявляется эффект близости, суть которого состоит в вытеснении тока

диаметру провода, а сопротивление rП, обусловленное эфектом, обратно пропорционально диаметру

Для однослойных катушек dопт = 0,2-0,6мм,
для многослойных
dопт =0,08-0,2мм.

Существует методика расчета сопротивления rf

Существенно уменьшить потери в проводах можно применяя провод "литцендрат", состоящий из большего числа жилок, скрученных в жгут. При небольшом диаметре тонких жилок ослабляется поверхностный эффект, а скручивание жилок в жгут ослабляет эффект близости.

катушки существует емкость, имеющая две составляющих - емкость через воздух

Потери в диэлектрике учитываются величиной tgd, зная которую можно рассчитать сопротивление потерь
rД   = 0,25СодtgdL2f 3 . 10-3
где  Сод - в пф, L - в мкГн,  f - в МГц.

 dв, потерь на гистерезис dг и начальных потерь dп и учитываются

катушке, индуцирует ток в экране. Потери, вносимые экраном, определяются по

+rc + rэ






Величины Lэ и Rп, а следовательно, добротность Q

и требования к монтажу;
добротность;
частотный диапазон;
наличие или отсутствие сердечника;
уровень постоянного тока

соотношение количества витков, взаимную индуктивность и емкостную связь между витками;

цепей обратной связи, колебательных контуров и т.п.
Две и более индуктивно