Co je indukčnost

Indukčnost se nazývá idealizovaný prvek elektrického obvodu, ve kterém je uložena energie magnetického pole. Nedochází v něm k ukládání energie elektrického pole ani k přeměně elektrické energie na jiné druhy energie.

Nejblíže idealizovanému prvku — indukčnosti — je skutečný prvek elektrického obvodu — indukční cívka.

Na rozdíl od indukčnosti indukční cívka také ukládá energii elektrického pole a přeměňuje elektrickou energii na jiné druhy energie, konkrétně na teplo.

Kvantitativně je schopnost skutečných a idealizovaných prvků elektrického obvodu ukládat energii magnetického pole charakterizována parametrem zvaným indukčnost.

Termín "indukčnost" se tedy používá jako název idealizovaného prvku elektrického obvodu, jako název parametru, který kvantitativně charakterizuje vlastnosti tohoto prvku, a jako název hlavního parametru indukční cívky.

Rýže. 1. Konvenční grafický zápis indukčnosti

Je určen vztah mezi napětím a proudem v indukční cívce zákon elektromagnetické indukce, z čehož vyplývá, že při změně magnetického toku pronikajícího do indukční cívky se v ní indukuje elektromotorická síla e, úměrná rychlosti změny tokové vazby cívky ψ a směrovaná tak, že proud vyvolaný má tendenci bránit změně magnetického toku:

e = — dψ / dt

Vazba toku cívky se rovná algebraickému součtu magnetických toků procházejících jejími jednotlivými závity:

kde N je počet závitů cívky.

V soustavě jednotek SI jsou magnetický tok a vazba toku vyjádřeny ve Weberovi (Wb).

Magnetický tok F procházející každým ze závitů cívky může v obecném případě obsahovat dvě složky: magnetický tok pro samoindukci Fsi a magnetický tok vnějších polí Fvp: F — Fsi + Fvp.

První složkou je magnetický tok způsobený proudem procházejícím cívkou, druhou určují magnetická pole, jejichž existence nesouvisí s proudem v cívce — magnetické pole Země, magnetická pole ostatních cívek a permanentní magnety… Je-li druhá složka magnetického toku způsobena magnetickým polem jiné cívky, pak se nazývá magnetický tok vzájemné indukce.

Tok cívky ψ, stejně jako magnetický tok Φ, lze reprezentovat jako součet dvou složek: vazba ψsi samoindukčního toku a vazba toku vnějšího pole ψvp

ψ= ψsi + ψvp

EMF e indukované v indukční cívce lze zase reprezentovat jako součet samoindukovaného EMF, které je způsobeno změnou magnetického toku samoindukce, a EMF způsobeného změnou magnetický tok z polí vně cívky:

e = esi + dvp,

zde eu je EMF samoindukce, evp je EMF vnějších polí.

Pokud jsou magnetické toky polí vnějších k indukční cívce rovné nule a cívkou proniká pouze samoindukovaný tok, pak pouze EMF samoindukce.

Vztah indukčního toku závisí na proudu procházejícím cívkou. Tato závislost, nazývaná Weber - ampérová charakteristika indukční cívky, má obecně nelineární charakter (obr. 2, křivka 1).

V konkrétním případě, např. u cívky bez magnetického jádra, může být tato závislost lineární (obr. 2, křivka 2).

Rýže. 2. Charakteristika Weberova ampéru indukční cívky: 1 — nelineární, 2 — lineární.

V jednotkách SI je indukčnost vyjádřena v henry (H).

Při analýze obvodů se obvykle nebere v úvahu hodnota EMF indukovaného v cívce, ale napětí na jejích svorkách, jehož kladný směr je zvolen tak, aby se shodoval s kladným směrem proudu:

Idealizovaný prvek elektrického obvodu — indukčnost — může být viděn jako zjednodušený model indukční cívky, odrážející schopnost cívky ukládat energii magnetického pole.

Pro lineární indukčnost je napětí na jejích svorkách úměrné rychlosti změny proudu. Když indukčností protéká stejnosměrný proud, napětí na jejích svorkách je nulové, a proto je odpor indukčnosti vůči stejnosměrnému proudu nulový.