Котушка індуктивності: відмінності між версіями

'''Коту́шка індукти́вності''' або '''індуктивна котушка'''&nbsp;— звернутийелемент [[електричне коло|електричного кола]], що являє собою сукупність витків, призначений для використання його індуктивності<ref>ДСТУ 2843-94 Електротехніка. Основні поняття. Терміни та визначення.</ref>. Котушка індуктивності має вигляд звернутого у спіраль ізольованийізольованого [[дріт|дроту]], що має значну [[індуктивність]] при відносно великій електричній [[електрична провідність|провідності]] та малому [[активний опір|активному опорі]]. Така система здатна запасати [[енергія|енергію]] при протіканні [[електричний струм|електричного струму]].

[[Магнітне поле]] за своєю природою [[вихрові поля|вихрове]]. Його [[силова лінія|силові лінії]] замкнуті. Силові лінії магнітного поля навколо прямого провідника із струмом утворюють [[коло]]. У котушці індуктивності провідник має таку форму, що всередині котушки магнітне поле, створене кожною його ділянкою додається, а за межами котушки суперпозиція поля, створеного окремими ділянками провідника, призводить до його гасіння.

Конфігурація магнітного поля в котушці схематично зображена на рисунку. Більше значення [[Напруженість магнітного поля|напруженості магнітного поля]] відповідає областям простору, де густина силових ліній вища. Всередині котушки магнітне поле, створене нижніми ділянками провідника, й верхніми, має однаковий напрям. За межами котушки напрям створеного поля від верхніх та нижніх ділянок провідника різний. Силові лінії, густина яких велика всередині котушки, замикаються через зовнішній простір. Якщо довжина котушки набагато більша за її товщину, то напруженість магнітного поля за межами котушки дуже мала, майже нульова. На рисунку це відповідає меншій густоті силових ліній за межами котушки.

В довгій котушці напруженість магнітного поля всередині рівномірна вздовж її осі за винятком країв. Величина напруженості магнітного поля й [[Магнітна індукція|магнітної індукції]] в котушці залежить від [[сила струму|сили струму]], що протікає через провідник і від геомертричних факторів: розмірів, числа витків та способу намотки, форми внутрішньої області. [[Магнітний потік]] через внутрішній переріз котушки прямо пропорційний силі струму:

: <math> \Phi = L I \, </math>,

де <math> \Phi \, </math> -&nbsp;— магнітний потік, <math> I \,</math> -&nbsp;— сила струму. Коефіцієнт пропорційності <math> L \,</math> називається індуктивністю котушки й є її основною характеристикою.

[[Магнітна індукція]] всередині довгого соленоїда в [[СГС]] дорівнює

: <math> B = \frac{4\pi}{c} \frac{NI}{l} </math>

де ''B'' -&nbsp;— магнітна індукція, ''c'' -&nbsp;— [[швидкість світла]], ''N'' -&nbsp;— кількість витків, ''l'' -&nbsp;— довжина котушки. Тому магнітний потік

: <math> \Phi = BSN = \frac{4\pi}{c} \frac{N^2S}{l} I </math>,

отже,

: <math> L = \frac{4\pi}{c} \frac{N^2S}{l} </math>.

Ця фомула справедлива для ідеального соленоїда, емпіричні формули для розрахунку реальних котушок наведені нижче.

: <math> E = \frac{1}{2}L I^2 </math>.

При зміні сили струму в провіднику виникає [[електрорушійна сила]] [[електромагнітна індукція|індукції]], пропорційна індуктивності котушки та швидкості зміни сили струму:

: <math> \mathcal{E} = - \frac{d\Phi}{dt} = - L \frac{dI}{dt} </math>.

При проходженні через котушку [[змінний струм|змінного струму]] вона має [[реактивний опір]]:

: <math> X = \omega L \,</math>,

де <math> \omega </math> -&nbsp;— частота струму.

При замиканні або розмиканні [[електричне коло|кола]] з котушкою індуктивності, сила струму у колі встановлюється не одразу, а поступово. Характерний час такої зміни визначається формулою

: <math> \tau = \frac{L}{R} </math>,

де R -&nbsp;— активний опір кола, зокрема у випадку кола, що складається тільки з котушки індуктивності -&nbsp;— активний опір котушки. Час перехідного процесу тим більший чим більша індуктивність котушки і менший активний опір.

: <math> L\frac{dI}{dt} + IR = U </math>,

де <math> U </math> -&nbsp;— прикладена напруга, R -&nbsp;— активний опір котушки.

де D &nbsp;— діаметр котушки, мм; m &nbsp;— довжина котушки, мм; N &nbsp;— кількість витків.

: <math> L = 0,008 \frac{D^2N^2} {3D+9m+10h} </math> [мкгн],

D &nbsp;— середній діаметр котушки, мм; D = (D_зовн+D_внутр)/ 2; m &nbsp;— довжина котушки, мм; N &nbsp;— кількість витків; h &nbsp;— висота котушки, мм.

: <math>L = 0,4 \pi \frac{N^2 \tilde{\mu} S} {m_c} 10^{-2} </math> [мкгн],

S &nbsp;— переріз осердя, см²; m_c &nbsp;— середня довжина силової лінії, см; <math> \tilde{\mu} </math> &nbsp;— динамічна [[магнітна проникність]]. Вона приблизно дорівнює проникності μ, що вимірюється при постійному струмі і може бути визначена з довідника залежно від матеріалу осердя.

: <math>Q = \frac{\omega L}{R} </math>,

де L -&nbsp;— індуктивність котушки, а R -&nbsp;— її активний опір.

Добротніть котушки обмежена різними причинами. Частина енергії магнітного поля котушки індуктивності витрачається на нагрівання провідника, тому більшу добротність мають котушки, намотані спеціальним багатожильним проводом -&nbsp;— [[літцендрат]]ом.

Деяка частина магнітного потоку розсіюється, не замикаючись на витки котушки. Застосовуючи магнітні осердя, цього можна уникнути і зменшити кількість витків, отже, підвищити її добротність. на добротність котушки впливає також матеріал каркасу. Найменші втрати енергії дають каркаси, виготовлені з матеріалу, що характеризується високими діелектричними властивостями, наприклад з високочастотної кераміки ([[радіофарфор]], [[радіостеатит]]), високомолекулярних матеріалів ([[полістирол]], преспорошки). Нижчу добротність мають котушки, намотані на дерев'яних каркасах, каркасах з [[гетинакс]]у, [[картон]]у або [[текстоліт]]у.

Між витками котушки індуктивності є деяка розподілена [[Ємність (електрика)|ємність]]. Із збільшенням числа витків зростає її власна ємність, і на певній частоті котушка являтиме собою коливальний контур. Найменшу власну ємність мають одношарові котушки із певним кроком намотки. Котушки з намоткою внапусток мають максимальну власну ємність.

Спеціальні види багатошаровоїбагатошарового намоткинамотування, наприклад "«універсал"», значно зменшують власну ємність котушок. Меншу власну ємність мають також секціоновані котушки. Наявність власної ємності призводить до зменшення добротності котушки, скорочує діапазон перекриття контура по частоті, зменшує стабільність.

== Різновиди котушок індуктивності ==

=== Контурні котушки індуктивності ===

=== Котушки зв'язку ===

Такі котушки застосовуються для забезпечення індуктивного зв'язку між окремими колами і каскадами. Такий зв'язок дозволяє розділити по постійному струму кола бази і колектора і &nbsp;т. &nbsp;д. До таких котушок не пред'являються жорсткі вимоги на добротність і точність, тому вони виконуються з тонкого дроту у вигляді двох обмоток невеликих габаритів. Основними параметрами цих котушок є індуктивність і коефіцієнт зв'язку.

===Дроселі Варіометри ===

|знаходження=Київ}}

}}

* {{cite book