Cara menghitung induktansi

Sama seperti benda dengan massa dalam mekanika menolak akselerasi di ruang angkasa, mewujudkan inersia, demikian pula induktansi mencegah arus dalam konduktor berubah, mewujudkan EMF induksi sendiri. Ini adalah EMF dari induksi diri, yang menentang penurunan arus, mencoba untuk mempertahankannya, dan peningkatan arus, mencoba untuk menguranginya.

Faktanya adalah bahwa dalam proses perubahan (peningkatan atau penurunan) arus dalam rangkaian, fluks magnet yang diciptakan oleh arus ini juga berubah, yang terlokalisasi terutama di area yang dibatasi oleh rangkaian ini. Dan ketika fluks magnet meningkat atau menurun, itu menginduksi EMF induksi diri (menurut aturan Lenz - melawan penyebab yang menyebabkannya, yaitu melawan arus yang disebutkan di awal), semuanya dalam sirkuit yang sama. Induktansi L di sini disebut faktor proporsionalitas antara arus I dan fluks magnet total Φ, arus ini dihasilkan oleh:

Jadi, semakin tinggi induktansi rangkaian, semakin kuat medan magnet yang dihasilkan, mencegah arus berubah (medan yang menciptakannya) dan oleh karena itu akan membutuhkan waktu lebih lama untuk mengubah arus melalui induktansi yang lebih besar, dengan tegangan yang sama. Pernyataan berikut juga benar: semakin tinggi induktansi, semakin besar tegangan melintasi rangkaian ketika fluks magnet yang melewatinya berubah.

Misalkan kita mengubah fluks magnet di suatu daerah tertentu dengan laju konstan, kemudian dengan menutupi daerah ini dengan rangkaian yang berbeda, kita akan mendapatkan lebih banyak tegangan pada rangkaian yang induktansinya lebih besar (transformator, kumparan Rumkorf, dll. Bekerja berdasarkan prinsip ini).

Tetapi bagaimana induktansi loop dihitung? Bagaimana menemukan faktor proporsionalitas antara arus dan fluks magnet? Hal pertama yang harus diingat adalah induktansi berubah dalam henry (H). Pada terminal rangkaian dengan induktansi 1 henry, jika arus di dalamnya berubah sebesar satu ampere per detik, akan muncul tegangan 1 volt.

Besarnya induktansi bergantung pada dua parameter: pada dimensi geometris rangkaian (panjang, lebar, jumlah belokan, dll.) dan pada sifat magnetik medium (jika, misalnya, terdapat inti ferit di dalam koil, induktansinya akan lebih besar, daripada jika tidak ada inti di dalamnya).

Untuk menghitung induktansi yang dihasilkan, perlu diketahui bentuk kumparan itu sendiri dan permeabilitas magnetik apa yang dimiliki media di dalamnya (permeabilitas magnetik relatif media adalah faktor proporsionalitas antara permeabilitas magnetik ruang hampa dan magnet permeabilitas medium tertentu.Tentu saja berbeda untuk bahan yang berbeda) …

Mari kita lihat rumus untuk menghitung induktansi dari bentuk kumparan yang paling umum (solenoid silinder, toroid, dan kabel panjang).

Berikut adalah rumus untuk menghitung induktansi solenoida — gulungan, yang panjangnya jauh lebih besar dari diameter:

Seperti yang Anda lihat, mengetahui jumlah belokan N, panjang belitan l dan luas penampang kumparan S, kami menemukan perkiraan induktansi kumparan tanpa inti atau dengan inti, sedangkan magnet permeabilitas vakum adalah nilai konstan:

Induktansi kumparan toroidal, di mana h adalah tinggi toroida, r adalah diameter dalam toroida, R adalah diameter luar toroida:

Induktansi kawat tipis (jari-jari penampang jauh lebih kecil dari panjang), di mana l adalah panjang kawat, dan r adalah jari-jari penampang. Mu dengan indeks i dan e adalah permeabilitas magnetik relatif dari lingkungan internal (internal, bahan konduktor) dan eksternal (eksternal, bahan di luar konduktor):

Tabel permitivitas relatif akan membantu Anda memperkirakan induktansi yang dapat Anda harapkan dari rangkaian (kawat, koil) yang menggunakan bahan magnetik tertentu sebagai inti: