Pertanyaan Tentang Induktor

Jadi saya masih baru di bidang elektronik, dan saya telah melihat Boost Converters dan semacamnya (hanya mempelajari catu daya dan berbagai jenis) ... yang menjelaskan induktor. Tak perlu dikatakan itu sedikit untuk diterima. Induktor tampaknya cukup kompleks untuk komponen sederhana.

1. Hanya saja saya punya ini lurus, induktor menolak perubahan arus, jadi jika arus turun itu akan "membuat" tegangan yang lebih tinggi untuk mencoba dan menebus ini sesuai dengan hukum Lenz. (Apakah ini benar? .... adakah yang tahu bagaimana ini terjadi?). Ketika itu menciptakan tegangan ini apakah arus diturunkan atau hanya dikeringkan lebih cepat?

2. Dalam skema seperti ini:

   

   Mari kita berpura-pura bahwa dioda itu tidak ada. Apa yang akan terjadi? Akankah induktor terus membangun energi tanpa tujuan? Apakah itu akan hilang begitu saja di udara? Dalam artikel Wiki itu dikatakan akan mengarah ke kawat berikutnya. Apakah ada batasan seberapa jauh ia bisa melengkung (seperti Bagaimana jika kabel-kabel itu JAUH): apakah induktor akan meleleh, atau apakah energinya akan menghilang begitu saja di udara?

3. Apa yang menentukan berapa banyak energi yang bisa disimpan oleh induktor? Jumlah belokan? Atau apakah ukuran induktor benar-benar penting sejauh "tingkat" penyimpanan.

4. Penyortiran yang tidak terkait, tetapi adakah eksperimen "keren" yang bisa saya lakukan dengan mereka untuk melihat bagaimana mereka bekerja? Saya melihat yang satu ini di youtube pada dasarnya dia hanya memiliki saklar yang dia nyalakan dan matikan dan Anda dapat melihat tegangan melonjak super tinggi. Saya berasumsi ini adalah cara kerja konverter boost.

Maaf untuk beberapa pertanyaan, hanya mencoba memahami keajaiban induktor. Mereka tampak sangat sederhana (gulungan kawat) tetapi melakukan banyak hal gila.

Ya, semacam induktor menolak perubahan saat ini, sama seperti kapasitor menolak perubahan tegangan. Bahkan, induktor dan kapasitor adalah cermin arus / tegangan satu sama lain. Cara saya suka berpikir tentang induktor di sirkuit adalah bahwa mereka memberikan inersia terhadap arus. Tentu saja tidak, tetapi tampaknya teknik konseptualisasi yang berguna.

Dalam skema tanpa dioda, jika semuanya dimulai pada 0 dan saklar ditutup, arus akan menjadi peluruhan eksponensial menuju Vs / R. Awalnya semua tegangan melintasi induktor, dan dalam kondisi mapan ada 0 tegangan melintasi itu.

Hal-hal menarik terjadi ketika sakelar dibuka. Pada satu contoh, induktor akan mempertahankan konstanta arusnya. Ini termasuk contoh saklar dibuka. Tanpa dioda, tidak ada jalur yang jelas untuk arus. Tegangan induktor akan meningkat ke apa pun yang mempertahankan arus melalui itu.

Sakelar mekanis bekerja dengan menyentuh bersama dua konduktor. Ketika sakelar terbuka, konduktor menjauh satu sama lain. Ini tidak dapat terjadi secara instan, jadi ketika saklar pertama kali mencoba menghentikan arus melalui itu, kontak akan sangat berdekatan. Tidak akan butuh banyak tegangan untuk menyebabkan arc over. Setelah busur dimulai, gas di antara kontak menjadi plasma, yang memiliki konduktivitas tinggi. Oleh karena itu busur dapat berlanjut untuk sementara saat kontak bergerak lebih jauh. Selama waktu ini, tegangan yang melintasi saklar tidak nol, sehingga arus induktor berkurang. Sebagai kontak bergerak lebih jauh terpisah, tegangan busur meningkat, mengurangi arus induktor lebih cepat.

Akhirnya arusnya cukup rendah sehingga tidak bisa menopang lengkungan dan saklar akhirnya terbuka untuk nyata. Pada saat itu ada sedikit energi yang tersisa di induktor. Satu-satunya tempat untuk arus yang menuju ke kapasitansi parasit tak terhindarkan melintasi induktor dan bagian lain dari rangkaian. Setiap dua konduktor di alam semesta memiliki kapasitansi tidak nol di antara mereka. Kapasitansi ini kecil, dan karena itu tegangan akan naik dengan cepat. Ini juga mengurangi arus dalam induktor dengan cepat. Akhirnya suatu puncak dicapai di mana tegangan pada kapasitansi sebenarnya mulai mendorong arus induktor ke arah lain. Dalam sistem yang sempurna, semua energi pada kapasitansi akan ditransfer ke induktor sebagai arus, tetapi kali ini berlawanan arah. Maka itu akan mengisi kapasitansi lagi ke arah yang berlawanan, dan seluruh siklus akan berulang tanpa batas. Di dunia nyata ada beberapa kerugian, sehingga setiap ayunan bolak-balik akan sedikit lebih rendah dalam amplitudo karena energi hilang karena sedang dibolak-balik antara induktor dan kapasitansi. Tegangan yang diplot sebagai fungsi waktu (seperti halnya osiloskop) akan menunjukkan gelombang sinus dengan amplitudo membusuk secara eksponensial ke arah Vs.

(1) Ya, induktor menahan perubahan dalam aliran elektron. Hukum Lenz, hukum Maxwell, dan persamaan dalam elektronik buku teks atau fisika buku teks a b c d e pekerjaan besar untuk menghitung hubungan antara arus, tegangan, induktansi, kekuatan medan magnet, dll, seperti hukum Ohm karya besar untuk menghitung hubungan antara arus, tegangan, dan resistansi.

Seperti buku teks mana pun akan memberi tahu Anda, untuk waktu singkat dt, perubahan arus melalui induktor akan sangat kecil (di), dan dapat secara tepat dihitung sebagai

di = v dt / L

di mana v adalah tegangan rata-rata di induktor selama waktu singkat dan L adalah induktansi.

Semakin besar tegangan balik melintasi induktor, semakin cepat arus turun ke nol.

(Ini masih benar apakah kita memaksa tegangan melintasi induktor menjadi beberapa tegangan tertentu dengan meletakkan baterai di atasnya, atau apakah kita memiliki beberapa hambatan beban di induktor dan tegangan entah bagaimana disebabkan oleh induktor itu sendiri).

Ketika kita menerapkan tegangan di induktor, arus perlahan naik, dan energi masuk ke induktor, disimpan di medan magnet yang naik di dalam dan di luar induktor.

Ketika kita memutuskan induktor dari sumber listrik, meninggalkan beberapa hambatan yang terhubung antara ujung induktor, arus perlahan turun. Sementara itu, dan energi keluar dari medan magnet misterius dan tak terlihat (g) dan masuk ke apa pun yang terhubung ke induktor.

(2) Olin memberikan jawaban yang sangat baik.

(3) Seperti yang akan diberitahukan oleh semua buku teks itu kepada Anda, energi yang disimpan dalam induktor setiap saat adalah

e = (1/2) L i ^ 2,

di mana saya adalah arus pada saat itu. Energi ini (energi medan magnet) sama dengan jumlah energi listrik yang akan keluar dari baterai (tidak peduli tegangan apa pun) yang terhubung ke induktor selama waktu yang diperlukan untuk meningkatkan arus dari 0 ke yang sama. saya.

Dengan induktor fisik apa pun yang diberikan (jadi kami diberi L tetap), jumlah energi yang dapat saya simpan di induktor itu umumnya dibatasi oleh peringkat arus maksimum induktor itu. Induktor daya tinggi umumnya menggunakan kabel yang lebih tebal dan cara yang lebih baik untuk mendapatkan panas dari kabel, tetapi melebihi peringkat saat ini menyebabkan kabel tersebut meleleh dan gagal. Ini maksimal energi , bukan peringkat daya maksimum - banyak desainer mengisi induktor (dan juga transformator, untuk alasan yang sama) dengan energi dan kemudian membuangnya lagi ribuan atau jutaan kali per detik, untuk mendapatkan lebih banyak daya melalui sistem daripada jika mereka hanya melakukannya 60 kali per detik.

Saya menemukan o'scopes sangat baik untuk "melihat" apa yang terjadi di sirkuit dengan induktor. Mungkin Anda mungkin menikmati membangun semacam pengatur tegangan mode-sakelar seperti Roman Black + 5v ke + 13v boost Converter .

Ini pertanyaan yang sangat menarik. Hanya untuk klarifikasi, saya akan menulis ulang. Untuk induktansi ideal dengan komponen arus tidak nol, kapasitansi nol, dan komponen ohmik, apa yang terjadi ketika jalur DC dihancurkan dengan sakelar lossless? Tidak ada pembuangan panas, tidak ada dering yang diizinkan, tidak ada DC juga, karena tidak ada saklar. Hukum konservasi energi harus dipenuhi sepenuhnya.

Saya tentu mengerti bahwa bahkan dengan semua hal yang ideal, ada kesenjangan fisik yang dapat diukur secara material yang akan memungkinkan arus terus mengalir bahkan melalui ruang hampa. Tetapi bagaimana jika vakum adalah insulator yang sempurna?

Tidak ada jawaban yang benar benar, karena bahkan ketidakterbatasan aritmatika dan waktu propagasi nol, kecepatan cahaya yang tak terbatas dll tidak akan membantu.

Tetapi katakanlah, jika semua abstraksi masih memungkinkan partikel muatan material untuk terlibat, konduktor akan melanggar electroneutrality dan akan kehilangan awan elektron, yang akan melanjutkan perjalanan dengan beberapa inersia jauh dari konduktor. Medan magnet akan berubah sejenak dari menjadi toroid menjadi silinder, kemudian gaya culon akan mengembalikan partikel kembali menjadi konduktor. Mengulangi selamanya, itu akan berdering, tetapi dengan kapasitansi volumetrik (atau sesuai keinginan elektrostatik) dari tubuh koil (bukan kapasitansi parasit).

Hmm. Masih bermasalah dengan memiliki non-idealitas. Jika kabel adalah benda tanpa batas, maka tidak ada kapasitansi, frekuensinya akan tak terbatas, lebih tinggi dari gamma. Ini seperti ledakan besar lagi tetapi dengan energi total yang terbatas.

Jawabannya : dengan segala hal yang ideal, pulsa magnetik yang dihasilkan adalah Fungsi Delta Dirac , pulsa sangat tinggi dan tak terhingga sempit dengan integral 1. (atau integral total tertentu tergantung pada energi total awal).

Perangkat praktis terdekat dipelajari di Los Alamos http://en.wikipedia.org/wiki/Explosively_pumped_flux_compression_generator