Cos'è l'induttanza

L'induttanza è chiamata un elemento idealizzato di un circuito elettrico in cui è immagazzinata l'energia di un campo magnetico. In esso non avviene l'immagazzinamento dell'energia del campo elettrico o la conversione dell'energia elettrica in altri tipi di energia.

La cosa più vicina a un elemento idealizzato - l'induttanza - è un elemento reale di un circuito elettrico - bobina induttiva.

A differenza di un'induttanza, una bobina di induttanza immagazzina anche l'energia del campo elettrico e converte l'energia elettrica in altri tipi di energia, in particolare il calore.

Quantitativamente, la capacità degli elementi reali e idealizzati di un circuito elettrico di immagazzinare l'energia di un campo magnetico è caratterizzata da un parametro chiamato induttanza.

Pertanto, il termine "induttanza" viene utilizzato come nome di un elemento idealizzato di un circuito elettrico, come nome di un parametro che caratterizza quantitativamente le proprietà di questo elemento e come nome del parametro principale di una bobina induttiva.

Riso. 1. Notazione grafica convenzionale dell'induttanza

Viene determinata la relazione tra tensione e corrente in una bobina induttiva la legge dell'induzione elettromagnetica, da cui ne consegue che quando il flusso magnetico che penetra nella bobina induttiva cambia, in essa viene indotta una forza elettromotrice e, proporzionale alla velocità di variazione del collegamento di flusso della bobina ψ e diretta in modo tale che la corrente causata da esso , tende a impedire una variazione del flusso magnetico:

e = — dψ / dt

Il collegamento di flusso della bobina è uguale alla somma algebrica dei flussi magnetici che penetrano nelle sue singole spire:

dove N è il numero di spire della bobina.

Nel sistema di unità SI, il flusso magnetico e il collegamento del flusso sono espressi in Weber (Wb).

Un flusso magnetico F che penetra ciascuna delle spire della bobina, nel caso generale, può contenere due componenti: il flusso magnetico per autoinduzione Fsi e il flusso magnetico dei campi esterni Fvp: F — Fsi + Fvp.

Il primo componente è il flusso magnetico causato dalla corrente che scorre attraverso la bobina, il secondo è determinato da campi magnetici la cui esistenza non è correlata alla corrente nella bobina: il campo magnetico terrestre, i campi magnetici di altre bobine e magneti permanenti… Se la seconda componente del flusso magnetico è causata dal campo magnetico di un'altra bobina, allora si chiama flusso magnetico di mutua induzione.

Il flusso della bobina ψ, così come il flusso magnetico Φ, possono essere rappresentati come somma di due componenti: concatenazione del flusso di autoinduzione ψsi e concatenazione del flusso di campo esterno ψvp

ψ= ψsi + ψvp

L'EMF e indotto nella bobina induttiva, a sua volta, può essere rappresentato come la somma dell'EMF autoindotto, che è causato da un cambiamento nel flusso magnetico dell'autoinduzione, e l'EMF causato da un cambiamento nel flusso magnetico dai campi esterni alla bobina:

e = esi + dvp,

qui eu è l'EMF dell'autoinduzione, evp è l'EMF dei campi esterni.

Se i flussi magnetici dei campi esterni alla bobina induttiva sono uguali a zero e solo il flusso autoindotto penetra nella bobina, allora solo EMF di autoinduzione.

La relazione del flusso di induttanza dipende dalla corrente che scorre attraverso la bobina. Questa dipendenza, chiamata Weber - l'ampere caratteristico della bobina induttiva, ha generalmente un carattere non lineare (Fig. 2, curva 1).

In un caso particolare, ad esempio per una bobina senza nucleo magnetico, questa dipendenza può essere lineare (Fig. 2, curva 2).

Riso. 2. Caratteristiche del Weber-ampere della bobina induttiva: 1 — non lineare, 2 — lineare.

In unità SI, l'induttanza è espressa in henry (H).

Quando si analizzano i circuiti, di solito non si tiene conto del valore dell'EMF indotto nella bobina, ma della tensione ai suoi terminali, la cui direzione positiva viene scelta in modo che coincida con la direzione positiva della corrente:

Un elemento idealizzato di un circuito elettrico, l'induttanza, può essere visto come un modello semplificato di una bobina induttiva, che riflette la capacità della bobina di immagazzinare l'energia di un campo magnetico.

Per un'induttanza lineare, la tensione ai suoi terminali è proporzionale alla velocità di variazione della corrente. Quando la corrente continua scorre attraverso l'induttanza, la tensione ai suoi terminali è zero, quindi la resistenza dell'induttanza alla corrente continua è zero.