Катушка индуктивности

Катушкой индуктивности (индуктивным элементом) называется элемент электрической цепи, для которого напряжение пропорционально скорости изменения тока или магнитного потока (производной по времени).

Если через катушку индуктивности (рис. 4.3, а) пропустить синусоидальный ток то он создаст переменный магнитный поток Ф, пронизывающий витки катушки. По закону электромагнитной индукции, на зажимах катушки этот переменный поток наведет синусоидальное напряжение:

(4.1)

где w – число витков катушки;

Y – потокосцепление;

Y = wФ;

– индуктивность;

;

– реактивное индуктивное сопротивление;

а	б	в
Рис. 4.3. Катушка индуктивности

Индуктивность L характеризует способность индуктивного элемента запасать энергию в магнитном поле катушки индуктивности Индуктивность катушки индуктивности измеряется в Генри (Гн).

Из соотношения (4.1) видно, что протекающий через катушку индуктивности ток i(t) отстает от напряжения на угол (рис. 4.4).

t Рис. 4.4. Диаграммы тока и напряжения для катушки индуктивности

На рис. 4.3, б показана низкочастотная схема замещения катушки индуктивности, состоящая из индуктивности L и активного сопротивления обмоткиR_обм. Переменный ток, протекая по виткам катушки, создает в проводниках тепловые потери мощности:

p = i² ∙ R_обм.

Если сопротивлением обмотки R_обм можно пренебречь, то такую катушку считают идеальной индуктивностью (рис. 4.3, в). Для высоких частот в схеме замещения необходимо также учитывать межвитковую емкость катушки.

Из (4.1) следует, что при заданном напряжении ток можно найти в соответствии с выражением:

(4.2)

Для установившегося режима работы и гармонического приложенного напряжения ток через катушку индуктивности определится соотношением:

(4.3)