Фильтр для низкочастотного динамика
Фильтр нижних частот из дросселя и конденсатора большой ёмкости называется схемой Баттерворта второго порядка. Он обеспечивает спад частот выше частоты среза до 12 dBна октаву. Схема работает следующим образом. Индуктивность в LC контуре выполняет функцию переменного резистора. Его сопротивление прямо пропорционально частоте ивозрастает с увеличением диапазона. Поэтому высокие частоты практически не попадают на НЧ динамик. Такую же функцию выполняет и конденсатор. Его сопротивление обратно пропорционально частоте и он включается параллельно громкоговорителю.
Поскольку схема устройства должна хорошо пропускать низкие частоты и обрезать высокие, то конденсаторы такого устройства имеют большую ёмкость.Пассивный фильтр для динамика может быть выполнен по более сложной схеме. Если соединить две схемы Баттерворта последовательно, то получится устройство четвёртого порядка из двух индуктивностей и двух конденсаторов. Оно обеспечивает спад частотной характеристики низкочастотного громкоговорителя в 24 децибела на октаву.
Для того чтобы выровнять частотную характеристику и более точно согласовать схему Баттерворта и динамик, между катушкой индуктивности и конденсатором, включается резистор с небольшим сопротивлением. Для этой цели лучше использовать проволочные резисторы.
Основные технические параметры
Катушки индуктивности имеют следующие характеристики:
- добротность отклонения;
- эффективность;
- начальная индуктивность;
- температура;
- стабильность;
- предельная емкость;
- номинальная индуктивность.
Стабильность демонстрирует свойства устройства при изменении условий использования. Температура фиксируется вследствие различных причин. Многое зависит от размера каркаса. Когда температура уменьшается, индуктивность также снижается. Современные параметры — это цикличность, которая является отношением температуры к линейному расширению. Учитывается изменение в керамической основе плюс показатель плотности.
Вам это будет интересно Установка импульсного разрядника УЗИП
Температура отслеживается на горячей намотке. В этом плане хорошо себя показали многослойные дроссели с сердечником, которые сделаны из карбонильного железа. Ёмкость отображает количество витков катушки, берется в расчет количество секций и контуров. Высокочастотные модели считаются более емкостными и стабильными.
Емкостные катушки
Номинальная индуктивность — это параметр, который учитывает изменение размеров волны. Измерение происходит в микрогенрах. Если смотреть на формулу, учитывается количество витков, длина намотки, плюс диаметр катушки.
Постоянная времени индуктора
Теперь мы знаем, что ток не может изменяться мгновенно в индуктивности, потому что для этого ток должен измениться на конечную величину за нулевое время, что приведет к тому, что скорость изменения тока будет бесконечной di / dt = ∞ , делая индуцированную ЭДС бесконечной, а бесконечного напряжения не существует. Однако, если ток, протекающий через индуктор, изменяется очень быстро, например, при работе переключателя, на катушке индуктивности могут возникать высокие напряжения.
Рассмотрим схему индуктора выше. Когда переключатель ( S1 ) разомкнут, ток через катушку индуктивности не течет. Поскольку через индуктор ток не течет, скорость изменения тока ( di / dt ) в катушке будет равна нулю. Если скорость изменения тока равна нулю, то в катушке индуктивности нет ЭДС самоиндукции ( V L= 0 ).
Если мы теперь закроем переключатель (t = 0), ток будет проходить через цепь и медленно подниматься до своего максимального значения со скоростью, определяемой индуктивностью индуктора. Эта скорость тока, протекающего через катушку индуктивности, умноженная на индуктивность по Генри, приводит к тому, что на катушке образуется некоторая самоиндуцированная ЭДС с фиксированным значением, определенная уравнением Фарадея V L = Ldi / dt.
Эта самоиндуцированная ЭДС на катушке индуктивности ( V L ) борется с приложенным напряжением до тех пор, пока ток не достигнет своего максимального значения и не будет достигнуто устойчивое состояние. Ток, который сейчас течет через катушку, определяется только постоянным или «чистым» сопротивлением обмоток катушек, поскольку значение реактивного сопротивления катушки уменьшилось до нуля, поскольку скорость изменения тока (di / dt) равна нулю в устойчивом состоянии. Другими словами, теперь существует только сопротивление катушек постоянного тока, чтобы противостоять потоку тока.
Аналогичным образом, если переключатель ( S1 ) разомкнут, ток, протекающий через катушку, начнет падать, но индуктор снова будет бороться с этим изменением и попытается удержать ток в своем прежнем значении, индуцируя напряжение в другом направлении. Наклон падения будет отрицательным и связан с индуктивностью катушки, как показано ниже.
Опыт с катушкой индуктивности с замкнутым сердечником
Во второй серии опытов не
замкнутый сердечник катушки (стержень) заменён на замкнутый сердечник (кольцо).
Увеличен диаметр провода в катушке и снижено число витков.
Замена катушки индуктивности
позволила качественно оценить разницу обратной ЭДС двух различных по исполнению
и по принципу работы катушек индуктивности
Ниже приведены две осциллограммы,
снятые у двух разных катушек индуктивности при неизменных остальных параметрах
– настройке осциллографа, частоте следования импульсов, их скважности и
напряжении источника питания
Как видно, что характер
накопления и отдачи энергии практически не изменился – как говорится, сколько
дал, столько и взял, хотя длительности процессов немного изменились.
Смотрим видеофрагмент:
Чем обычно заняты исследователи,
собирающие подобные схемы? Как правило, после предварительного анализа, они
стараются снять с катушки индуктивности наибольшее напряжение. Сделаем это и
мы.
Ниже представлена схема зарядки
конденсатора через диод за счёт тока, возникающего при обратной ЭДС в катушке
индуктивности. Таким образом, будучи заряженным, конденсатор не может обратно
разрядиться через схему, длительно сохраняя в себе электрическую энергию.
По этой схеме конденсатор
заряжался до напряжения около 600 Вольт. Высокое напряжение на конденсаторе –
это главный признак обратной ЭДС в катушке индуктивности.
Некоторые посетители канала задавали
мне вопрос о том, что такое рекуперация
электрической энергиии, какова
её схема? Ниже на схеме я привожу две фазы рекуперации, тем более, что они являются
прямым доказательством переполюсовки напряжения, возникающей на концах катушки
индуктивности во время самоиндукции ЭДС и обратной ЭДС.
На рисунке видно, что в первой
фазе, что когда ключ открыт, ток идёт по катушке и за счёт ЭДС самоиндукции происходит
накопление энергии в сердечнике катушки индуктивности. Здесь катушка вместе с
сердечником временно является потребителем энергии и запасает её. Полярность
напряжения на катушке в первой фазе указана на её концах.
Во второй фазе, когда ключ заперт,
и ток в цепи отсутствует, катушка индуктивности, накопив энергию в первой фазе,
сама временно становится источником энергии. При этом обратная ЭДС приводит к
появлению в катушке тока, который через диод заряжает конденсатор. Полярность
напряжения на катушке во второй фазе также указана на её концах.
Видно, что в момент запирания
ключа, скачком меняется напряжение на концах катушки. Если в катушке индуктивности
не возникало бы переполюсовки, то, конечно, ни о какой зарядке конденсатора не
могло бы быть речи, а по-другому в этой схеме зарядить конденсатор невозможно.
И так, в схеме рекуперации ток в
катушке индуктивности направления не меняет, а напряжение на её концах меняется
на обратное. Все приведённые выше рассуждения и опыты показаны в
видеофрагменте.На
этом, как правило, у многих исследователей работа заканчивается. Но, я полагаю,
что на этом ещё рано ставить точку.
Индуктивность (катушка) или влияние индуктивности на диапазон пропускания частот при изготовлении многополосных АС
Для начала описания принципов работы катушки индуктивности необходимо еще раз освежить наши знания по физики о процессах связанных с магнитным полем. Что за физическая субстанция магнитное поле до настоящего времени является неразрешимым определением, но что вызывает магнитное поле и что оно вызывает собой, поддается объяснению и логическому анализу.Магнитное поле образуется вокруг проводника, по которому течет ток. Также верно и обратное утверждение, когда ток образуется в проводнике движущемся в магнитном поле, например постоянного магнита. При этом магнитное поле в зависимости от характера возбуждения постоянный ток или переменный ток также является постоянным или переменным. При этом наблюдается интересная зависимость, когда сила магнитного поля зависит от времени изменения тока в проводнике. То есть при мгновенном изменении тока (например, замыкание контура через выключатель) магнитное поле стремится к бесконечности, тем самым наводя обратно на проводник гораздо более сильный ток, относительно первоначального. Такой ток называется индукционным. Магнитное поле и ток неотделимы друг от друга, изменение одного из этих параметров влечет за собой пропорциональное изменение другого. На основании аксиом предыдущего абзаца можно понять и принцип пропускания частот катушкой индуктивности. В частности получается следующая ситуация. Катушка является проводником и при прохождении тока (переменного тока от усилителя) вокруг проводника наводится магнитное поле, при этом это же магнитное поле влияет и на ток в проводнике. Чем более быстро будет меняться ток в проводнике, тем более существенное влияние на него окажет магнитное поле, так как оно фактически является «памятью» предыдущего уровня тока. В этой ситуации получается минимальное сопротивление для тока с незначительным изменением уровня относительно промежутка времени, то есть фактически с низкой частотой. Катушка индуктивности пропускает низкие частоты и соответственно является сопротивлением для высоких частот, именно это свойство и используется в фильтрах акустических систем для ограничения полосы пропускаемости. Естественно данной полосой пропускаемости можно управлять, устанавливая определенные параметры для катушки индуктивности (плотность намотки витков, количество витков, сердечник и т.д.)
ЗВУКОСНИМАТЕЛЬ КАК ЦЕПЬ
С точки зрения схемотехники, магнитный звукосниматель соответствует цепи, показанной на рис.1.
Катушку звукоснимателя можно описать как идеальную катушку с индуктивностью L в последовательном подключении к сопротивлению R и в параллельном подключении к конденсатору C. Самым важным качеством является индуктивность, которая зависит от количества витков, от магнитного материала катушки и её геометрии. Сопротивление и емкость не оказывают особого влияния и ими можно пренебречь. Когда струны колеблятся, в катушке возникает напряжение переменного тока. Поэтому датчик действует как источник переменного тока с электрическими компонентами (рис.2).
Внешняя нагрузка состоит из сопротивления (потенциометры громкости и тембра и любое сопротивление заземления на входе усилителя) и конденсатора (из-за ёмкости между проводником и экранирующей оплеткой в гитарном кабеле). Емкость кабеля играет немалую роль и ею нельзя пренебрегать. Эти пассивные компоненты образуют так называемый фильтр высоких частот второго порядка (рис.3).
Таким образом, как любой другой подобный фильтр, этот обладает частотой среза fg; на этой частоте амплитуда падает на 3дБ (то есть, вполовину). После fg происходит спад 12 дБ на октаву, а до fg звук не меняется никак. Спада на низких частотах не наблюдается, однако, немного ниже fg существует электрический резонанс между индукцией катушки и ёмкостью кабеля. На этой частоте, называемой fmax, наблюдается пик амплитуды. Пассивный фильтр ВЧ выступает здесь в роли усилителя напряжения (но не усилителя мощности, так как выходное сопротивление соответственно повышается). На рис.4 указан типичный контур частотной характеристики звукоснимателя.
Если мы знаем резонансную частоту и высоту резонансного пика, можно сказать, что нам известно 90% информации о передающих характеристиках датчика; эти два параметра являются своего рода ключом к «секрету» звука датчика (в рамках данной модели нельзя описать некоторые другие свойства, но их значение гораздо меньше).
Всё это означает, что обертоны в области резонансной частоты усиливаются, за этой частотой уменьшаются, а основная вибрация и обертоны до резонансной частоты воспроиводятся без изменений.
ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Чтобы точно измерить частотную характеристику датчика, теоретически важно измерить вибрацию струны и сравнить её с выходным напряжением на каждой частоте. Осуществить это на практике очень трудно
В качестве альтернативы предлагается поместить звукосниматель во внешнее магнитное поле, создаваемое передающей катушкой. Поток заряженных частиц меняет направление, создавая напряжение в датчике. Это напряжение прямо пропорционально изменениям магнитного поля в единицу времени, а возбуждающий ток, проходящий через катушку, должен быть обратно пропорционален частоте.
Синусоидное напряжение проходит в цепь интегратора, производя выходное напряжение, обратно пропорциональное частоте. Этот сигнал затем поступает в усилитель, а затем на передающую катушку, которая удваивает сигнал и передаёт его в датчик. Катушка эта может состоять из 50 витков эмалированой медной проволоки (диаметром около 0,5 мм). Точное количество витков не имеет большого значения. Катушка устанавливается у звукоснимателя так, чтобы излучать в него как можно большую часть своего магнитного поля. Если мы проверяем однокатушечный звукосниматель, то магнитные оси должны быть параллельны, если хамбаккер — то перпендикулярны.
Чтобы выяснить частотную характеристику, подавайте синусоиды с частотами в пределах от 100 до 10кГц и измеряйте выходное напряжение звукоснимателя широкополосным мультиметром или осциллографом. Абсолютные значения не важны: самое главное — это положение резонансного пика над общей амплитудой низких частот. Таким же образом легко определить влияние на звук различных ёмкостей (например, шнуров) и резисторов. Одно из главных достоинств этого способа в том, что не требуется изменять устройство гитары или вытаскивать из неё звукосниматели.
Полученный результат по-настоящему точен только при проверке однокатушечных датчиков. Дело в том, что в хамбакерах звук снимается со струны сразу в двух точках. Высокие обертоны, где на одном полюсе одной и той же волны оказывается пик, а на другом провал, могут частично взаимовычитаться. В результате пики находятся на разных частотах для каждой струны. Например, при стандартном размере хамбаккера, для шестой струны пик находится на частоте 3000 Гц, а для пятой — на 4000 Гц. Для высоких же струн этот пик находится за пределом частоты среза и его почти не слышно.
Разница между звучанием одной катушки и двух часто переоценивается. Главная причина большего количества высоких частот при одной катушке в том, что резонансная частота повышается в результате уменьшения индуктивности вдвое. Влияние оказывает и то, что звук со струны снимается только в одной точке, но это влияние намного меньше.
Данный метод измерения также не учитывает нелинейных искажений датчика, которые также влияют на звук. Но тем не менее, проверка звукоснимателя данным образом даёт полезную информацию о его характеристиках. Зная её, можно определить, какие звуки подходят Вам больше всего, и изменить частотную характеристику посредством внешних конденсаторов и резисторов, настраивая звукосниматель по своему вкусу (а также в наилучшем соответствии с корпусом и струнами).
Размышлизмы о катушках индуктивности в фильтрах акустических систем
Все верно. Сказанное ниже относится не только к железу, но к любому ферромагнитному материалу. Слово «железо» употребляется для простоты. 1. Железо нелинейное. Причем на самом деле нелинейное и на малых амплитудах тока намотанной на нем катушки. Причем сами параметры нелинейности железа меняются с амплитудой тока катушки. Что вносит совершенно противоестественные гармонические и интермодуляционные составляющие. Хоть они и малы (при малых токах), но как раз забивают собой «воздух». 2. Магнитные свойства железа (и его нелинейность) зависят от частоты. То есть для разных составляющих спектра (например основного тона и его первого — самого сильного — обертона инструмента) свойства катушки будут разными и изменяться по-разному от уровня сигнала (например атака и затухание). 3. Нелинейность железа не только создает собственные нелинейные искажения. Изменение магнитной проницаемости, вызванное изменением тока катушки, изменяет (модулирует) ее индуктивность. В результате динамически изменяются параметры фильтра — не только частота среза, но и характеристическое сопротивление, ответственное за взаимодействие фильтра с нагрузкой (динамиком). И появляется параметрическая модуляция тока катушки самой катушкой — дополнительные искажения. 4. Железо имеет хоть и небольшой, но гистеререзис. Это вообще катастрофа — нелинейные искажения и модуляция индуктивности происходят «хаотично» (эффект «памяти» — начинает иметь значение в какую сторону изменяется ток: например, уменьшается после того, как увеличивался, или продолжает увеличиваться) и с некоторым переменным запаздыванием — величина тока должна измениться на определенную величину, а для этого требуется время, обратно пропорциональное скорости изменения тока. Есть мнение, что на «тонкие моменты» звука (вроде «воздуха»), гистерезис влияет даже сильнее, чем нелинейность магнитной проницаемости. 5. Феррит в этом плане хуже железа — у него все эти вещи выражены сильнее. Но у железа есть еще беда — вихревые токи в пластинах. С точки зрения сетевых трансформаторов ими можно пренебречь (железо и делают ради сетевых трансформаторов). А для гораздо более высокочастотного звука, тем более в котором изменения сигнала на «жалкие» 0,1% на самом деле хорошо слышны, влияние вихревых токов тоже сказывается неприятно (хоть и малозаметно). 6. А еще бывает, что пластины сердечника сложены недостаточно аккуратно, некоторые пластины «выпирают» из общей стопки. Таким пластинам достается больше всего, и они могут даже сильно насыщаться при работе. 7. Если катушка не пропускает через себя ток сигнала, а «уводит его в землю», как в ФВЧ через которые работают ВЧ динамики, эти негативные эффекты снижены (ток катушки не проходит через динамик), но все равно есть. В этом случае есть шанс, что искажения, вызванные влиянием железа, будут незаметны. Но это выясняется только экспериментально. Жаль, что катушки с сердечником используются даже в дорогих Hi-End колонках (видел такие на MHES-2017). 5+
Катушка индуктивности в цепи постоянного тока.
Итак, в первую очередь, давайте разберемся, что же происходит в самой катушке при протекании тока. Если ток не изменяет своей величины, то катушка не оказывает на него никакого влияния. Значит ли это, что в случае постоянного тока использование катушек индуктивности и рассматривать не стоит? А вот и нет Ведь постоянный ток можно включать/выключать, и как раз в моменты переключения и происходит все самое интересное. Давайте рассмотрим цепь:
Резистор выполняет в данном случае роль нагрузки, на его месте могла бы быть, к примеру, лампа. Помимо резистора и индуктивности в цепь включены источник постоянного тока и переключатель, с помощью которого мы будем замыкать и размыкать цепь.
Что же произойдет в тот момент когда мы замкнем выключатель?
Ток через катушку начнет изменяться, поскольку в предыдущий момент времени он был равен 0. Изменение тока приведет к изменению магнитного потока внутри катушки, что, в свою очередь, вызовет возникновение ЭДС (электродвижущей силы) самоиндукции, которую можно выразить следующим образом:
Возникновение ЭДС приведет к появлению индукционного тока в катушке, который будет протекать в направлении, противоположном направлению тока источника питания. Таким образом, ЭДС самоиндукции будет препятствовать протеканию тока через катушку (индукционный ток будет компенсировать ток цепи из-за того, что их направления противоположны). А это значит, что в начальный момент времени (непосредственно после замыкания выключателя) ток через катушку будет равен 0. В этот момент времени ЭДС самоиндукции максимальна. А что же произойдет дальше? Поскольку величина ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока, то она будет постепенно ослабевать, а ток, соответственно, наоборот будет возрастать. Давайте посмотрим на графики, иллюстрирующие то, что мы обсудили:
На первом графике мы видим входное напряжение цепи – изначально цепь разомкнута, а при замыкании переключателя появляется постоянное значение. На втором графике мы видим изменение величины тока через катушку индуктивности. Непосредственно после замыкания ключа ток отсутствует из-за возникновения ЭДС самоиндукции, а затем начинает плавно возрастать. Напряжения на катушке наоборот в начальный момент времени максимально, а затем уменьшается. График напряжения на нагрузке будет по форме (но не по величине) совпадать с графиком тока через катушку (поскольку при последовательном соединении ток, протекающий через разные элементы цепи одинаковый). Таким образом, если в качестве нагрузки мы будем использовать лампу, то они загорится не сразу после замыкания переключателя, а с небольшой задержкой (в соответствии с графиком тока).
Аналогичный переходный процесс в цепи будет наблюдаться и при размыкании ключа. В катушке индуктивности возникнет ЭДС самоиндукции, но индукционный ток в случае размыкания будет направлен в том же самом направлении, что и ток в цепи, а не в противоположном, поэтому запасенная энергия катушки индуктивности пойдет на поддержание тока в цепи:
После размыкания ключа возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока через катушку, поэтому ток достигает нулевого значения не сразу, а по истечении некоторого времени. Напряжение же в катушке по форме идентично случаю замыкания переключателя, но противоположно по знаку. Это связано с тем, что изменение тока, а соответственно и ЭДС самоиндукции в первом и втором случаях противоположны по знаку (в первом случае ток возрастает, а во втором убывает).
Кстати, я упомянул, что величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока, так вот, коэффициентом пропорциональности является ни что иное как индуктивность катушки:
На этом мы заканчиваем с катушками индуктивности в цепях постоянного тока и переходим к цепям переменного тока.
Мощность в индукторе
Мы знаем, что индуктор в цепи противостоит потоку тока I через него, потому что поток этого тока индуцирует ЭДС, которая противостоит ему, закон Ленца. Затем необходимо выполнить работу от внешнего источника батареи, чтобы ток протекал против этой индуцированной ЭДС. Мгновенная мощность, используемая для форсирования тока I по отношению к этой самоиндуцированной ЭДС (V L), определяется как:
Мощность в цепи задается как P = V * I, поэтому:
Идеальный индуктор не имеет сопротивления, только индуктивность, поэтому R = 0 Ом, и поэтому мощность в катушке не рассеивается, поэтому можно сказать, что идеальный индуктор имеет нулевую потерю мощности.
Что такое индуктивность?
Как известно, вокруг каждого проводника, по которому протекает электрический ток, возникают силовые линии. Число этих линий зависит от силы тока. Чем сильнее ток, тем больше силовых линий появляется вокруг провода.
При прохождении по проводнику постоянного тока количество силовых линий не меняется; при прохождении по проводу переменного тока или при изменении силы постоянного тока, число силовых линий возрастает при увеличении силы тока и уменьшается при ослаблении его.
Мы можем себе представить, что при увеличении силы тока силовые линии как бы “разворачиваются” из провода, выходят из него всё в большем количестве, а при ослаблении тока как бы сжимаются, сворачиваются в провод.
Из теории электротехники известно, что в тех случаях, когда какой-либо проводник пересекается силовыми линиями, то в этом проводнике возникает электрический ток.
Это явление носит название индукции. Но возникновение в проводнике тока имеет место не только тогда, когда проводник пересекается силовыми линиями “чужого поля”, т. е. поля, созданного соседним проводником, а также и тогда, когда провод пересекается собственными силовыми линиями, т. е. теми линиями, которые созданы в нём тем током, который протекает по нему от какого-либо источника.
Совершенно естественно, что в том случае, когда по проводнику протекает постоянный ток -никакого пересечения провода силовыми линиями происходить не будет.
Если же сила тока увеличивается или уменьшается, то вокруг провода разворачиваются силовые линии или, наоборот, сворачиваются и при этом они пересекают провод, вследствие чего в последнем будет возникать дополнительное напряжение.
Появление в проводе дополнительного напряжения, вызванного своими же собственными силовыми линиями, носит название индуктивности. Индуктированный ток имеет направление, обратное начальному току в том случае, когда сила начального тока увеличивается и совпадает с ним по направлению, когда сила начального тока уменьшается.
Следовательно, можно сказать, что индуктированный ток как бы стремится противодействовать всем изменениям начального тока, так как если начальный ток усиливается, то индуктированный направляется в противоположную сторону и как бы ослабляет его, когда же первичный ток ослабляется, то индуктированный ток течёт в направлении начального, складывается с ним.
Явление индуктивности наблюдается во всех проводниках любых форм, но в прямолинейных проводниках оно сравнительно слабо; в прямолинейных проводниках, свитых в катушку, явление индуктивности заметно чрезвычайно резко.
Это объясняется тем, что силовые линии, возникающие вокруг каждого витка катушки, пересекают не только свой виток, но и соседние витки, индуктируя в них также напряжение; вследствие этого токи индуктивности в проводниках, свитых в катушку, получаются значительно более сильными.
Рис. 1. Магнитное поле и проводник, катушка.
Конструкция катушки индуктивности
Катушка индуктивности представляет собой обмотку из проводящего материала, как правило, медной проволоки, намотанной вокруг либо железосодержащего сердечника, либо вообще без сердечника.
Применение в качестве сердечника материалов с высокой магнитной проницаемостью, более высокой чем воздух, способствует удержанию магнитного поля вблизи катушки, тем самым увеличивая ее индуктивность. Индуктивные катушки бывают разных форм и размеров.
Большинство изготавливаются путем намотки эмалированного медного провода поверх ферритового сердечника.
Некоторые индуктивные катушки имеют регулируемый сердечник, при помощи которого обеспечивается изменение индуктивности.
Миниатюрные катушки могут быть вытравлены непосредственно на печатной плате в виде спирали. Индуктивности с малым значением могут быть расположены в микросхемах с использованием тех же технологических процессов, которые используются при создании транзисторов.
Что влияет на индуктивность?
От каких факторов зависит индуктивность катушки? Давайте проведем несколько опытов. Я намотал катушку с немагнитным сердечником. Ее индуктивность настолько мала, что LC – метр мне показывает ноль.
Имеется ферритовый сердечник
Начинаю вводить катушку в сердечник на самый край
LC-метр показывает 21 микрогенри.
Ввожу катушку на середину феррита
35 микрогенри. Уже лучше.
Продолжаю вводить катушку на правый край феррита
20 микрогенри. Делаем вывод, самая большая индуктивность на цилиндрическом феррите возникает в его середине. Поэтому, если будете мотать на цилиндрике, старайтесь мотать в середине феррита. Это свойство используется для плавного изменения индуктивности в переменных катушках индуктивности:
где
1 – это каркас катушки
2 – это витки катушки
3 – сердечник, у которого сверху пазик под маленькую отвертку. Вкручивая или выкручивая сердечник, мы тем самым изменяем индуктивность катушки.
Экспериментируем дальше. Давайте попробуем сжимать и разжимать витки катушки. Для начала ставим ее в середину и начинаем сжимать витки
Индуктивность стала почти 50 микрогенри!
А давайте-ка попробуем расправим витки по всему ферриту
13 микрогенри. Делаем вывод: для максимальной индуктивности мотать катушку надо “виток к витку”.
Убавим витки катушки в два раза. Было 24 витка, стало 12.
Совсем маленькая индуктивность. Убавил количество витков в 2 раза, индуктивность уменьшилась в 10 раз. Вывод: чем меньше количество витков – тем меньше индуктивность и наоборот. Индуктивность меняется не прямолинейно виткам.
Давайте поэкспериментируем с ферритовым кольцом.
Замеряем индуктивность
15 микрогенри
Отдалим витки катушки друг от друга
Замеряем снова
Хм, также 15 микрогенри. Делаем вывод: расстояние от витка до витка не играет никакой роли в катушке индуктивности тороидального исполнения.
Мотнем побольше витков. Было 3 витка, стало 9.
Замеряем
Офигеть! Увеличил количество витков в 3 раза, а индуктивность увеличилась в 12 раз! Вывод: индуктивность меняется не прямолинейно виткам.
Если верить формулам для расчета индуктивностей, индуктивность зависит от “витков в квадрате”. Эти формулы я здесь выкладывать не буду, потому как не вижу надобности. Скажу только, что индуктивность зависит еще от таких параметров, как сердечник (из какого материала он сделан), площадь поперечного сечения сердечника, длина катушки.
