Apa itu induktansi

Induktansi disebut elemen ideal dari rangkaian listrik di mana energi medan magnet disimpan. Penyimpanan energi medan listrik atau konversi energi listrik menjadi jenis energi lain tidak terjadi di dalamnya.

Hal yang paling dekat dengan elemen ideal — induktansi — adalah elemen nyata dari rangkaian listrik — kumparan induktif.

Tidak seperti induktansi, kumparan induktansi juga menyimpan energi medan listrik dan mengubah energi listrik menjadi energi jenis lain, khususnya panas.

Secara kuantitatif, kemampuan elemen nyata dan ideal dari rangkaian listrik untuk menyimpan energi medan magnet dicirikan oleh parameter yang disebut induktansi.

Dengan demikian, istilah "induktansi" digunakan sebagai nama elemen ideal rangkaian listrik, sebagai nama parameter yang secara kuantitatif mencirikan sifat elemen ini, dan sebagai nama parameter utama kumparan induktif.

Beras. 1. Notasi grafis induktansi konvensional

Hubungan antara tegangan dan arus dalam kumparan induktif ditentukan hukum induksi elektromagnetik, dari mana dapat disimpulkan bahwa ketika fluks magnet yang menembus kumparan induktif berubah, gaya gerak listrik e diinduksi di dalamnya, sebanding dengan laju perubahan hubungan fluks kumparan ψ dan diarahkan sedemikian rupa sehingga arus yang disebabkan oleh itu, cenderung untuk mencegah perubahan fluks magnet:

e = - dψ / dt

Keterkaitan fluks kumparan sama dengan jumlah aljabar fluks magnet yang menembus belokan masing-masing:

dimana N adalah jumlah lilitan kumparan.

Dalam sistem satuan SI, fluks magnet dan hubungan fluks dinyatakan dalam Weber (Wb).

Fluks magnet F yang menembus setiap belokan kumparan, dalam kasus umum, dapat mengandung dua komponen: fluks magnet untuk induksi sendiri Fsi dan fluks magnet medan luar Fvp: F - Fsi + Fvp.

Komponen pertama adalah fluks magnet yang disebabkan oleh arus yang mengalir melalui kumparan, yang kedua ditentukan oleh medan magnet yang keberadaannya tidak berhubungan dengan arus dalam kumparan - medan magnet bumi, medan magnet kumparan lain dan magnet permanen… Jika komponen kedua dari fluks magnet disebabkan oleh medan magnet kumparan lain, maka itu disebut fluks magnet induksi timbal balik.

Fluks kumparan ψ, serta fluks magnet Φ, dapat direpresentasikan sebagai jumlah dari dua komponen: hubungan fluks induksi sendiri ψsi dan hubungan fluks medan luar ψvp

ψ= ψsi + ψvp

EMF e yang diinduksi dalam kumparan induktif, pada gilirannya, dapat direpresentasikan sebagai jumlah dari EMF yang diinduksi sendiri, yang disebabkan oleh perubahan fluks magnet dari induksi sendiri, dan EMF yang disebabkan oleh perubahan pada fluks magnet dari medan di luar kumparan:

e = esi + dvp,

di sini eu adalah EMF induksi diri, evp adalah EMF bidang eksternal.

Jika fluks magnet medan di luar kumparan induktif sama dengan nol dan hanya fluks yang diinduksi sendiri yang menembus kumparan, maka hanya EMF induksi diri.

Hubungan fluks induktansi tergantung pada arus yang mengalir melalui koil. Ketergantungan ini, disebut Weber - karakteristik ampere dari kumparan induktif, umumnya bersifat nonlinier (Gbr. 2, kurva 1).

Dalam kasus tertentu, misalnya untuk koil tanpa inti magnet, ketergantungan ini bisa linier (Gbr. 2, kurva 2).

Beras. 2. Karakteristik Weber-ampere dari kumparan induktif: 1 — nonlinier, 2 — linier.

Dalam satuan SI, induktansi dinyatakan dalam henries (H).

Saat menganalisis rangkaian, nilai EMF yang diinduksi dalam koil biasanya tidak diperhitungkan, tetapi tegangan pada terminalnya, arah positif yang dipilih bertepatan dengan arah positif arus:

Elemen ideal rangkaian listrik — induktansi — dapat dilihat sebagai model kumparan induktif yang disederhanakan, yang mencerminkan kemampuan kumparan untuk menyimpan energi medan magnet.

Untuk induktansi linier, tegangan pada terminalnya sebanding dengan laju perubahan arus. Ketika arus searah mengalir melalui induktansi, tegangan pada terminalnya adalah nol, maka resistansi induktansi terhadap arus searah adalah nol.