Катушки индуктивности. Обучающее видео

Приветствуем!

Серия видеороликов, посвященная основным свойствам радиодеталей, наиболее часто используемым в разных схемах, позволит нашим читателям немного лучше разобраться в свойствах этих элементов и понять, для чего они вообще нужны.

Если вы не видели предыдущие части (о резисторах и конденсаторах), посмотрите, может быть, узнаете для себя что-то новое.
В этой части мы пробуем разобраться в работе катушек индуктивности. Присоединяйтесь и смотрите! 

Индуктивность — физическая величина, описывающая свойство проводников накапливать магнитное поле, когда через них проходит ток.

Она есть у любого провода, даже прямого, но если мы смотаем провод в катушку, индуктивность этого провода в разы увеличивается за счет образования внутри магнитных потоков. Отсюда и название катушек индуктивности (дросселей).

Внешне они могут быть круглые, цилиндрические, квадратные, но внутри чаще всего это провод, намотанный в форме спирали. Если мы намотаем кусочек провода вокруг пальца — у нас тоже выйдет дроссель!

Принцип действия

Индуктивность проще всего объяснить как «инерцию в мире электричества», такую же, как механическая инерция тяжелых тел. Давайте покажем это на примере припоя.

Когда мы двигаем наш припой, он не моментально разгоняется до той скорости, которую мы задаем. Скорость тела постепенно возрастает, пока мы его толкаем. А когда мы уже разогнали тело и больше не толкаем его, оно само какое-то время продолжает движение за счет набранной энергии.

Мы передали телу определенное количество энергии, которую тело сохранило в себе и потом расходует на самостоятельное движение. 

В катушке происходит то же самое: когда через нее проходит электрический ток, внутри себя она накапливает часть тока в виде магнитного поля. Поэтому катушка и имеет инерцию, ей нужно время, чтобы «разогнаться». Когда мы подаем в схему ток, он не моментально становится максимальным, а постепенно возрастает. А если ток отключить, катушка еще какое-то время сама отдает ток.

Сама по себе катушка обладает маленькой индуктивностью. Чтобы повысить ее величину, внутрь катушек помещают сердечник. Сердечник позволяет катушке запасти намного больше энергии. Обычно сердечники делают из ферритовых сплавов или специального железа. 

Параметры дросселей

Главное свойство катушек — величина индуктивности. Она измеряется в Генри. Чем больше значение индуктивности, тем больше энергии может запасти в себе катушка. Обычно на катушках написана их величина. Есть еще аксиальные дроссели — их значение можно узнать по цветовой маркировке.

Второе свойство — максимальный ток, который может пройти через катушку. Он зависит от толщины и длины провода, которым катушка намотана.

Есть еще несколько характеристик, например ток намагничивания и добротность, но для понимания принципа работы останавливаться на них необязательно. Если хотите послушать и об этом — напишите нам в комментариях под видео.

Где применяются катушки

Проведем параллель с нашим припоем: Если мы толкнем его и оставим так — он просто будет катиться в каком-то направлении. Если его раскачивать туда-сюда медленно, он будет следовать за траекторией, которую мы задаем. Но, толкая его в разные стороны всё быстрее, мы обнаружим, что в какой-то момент припой почти остановится на месте.

Так работает и дроссель — он сглаживает (или вообще не пропускает) проходящие через себя переменные колебания высокой частоты, зато отлично пропускает постоянный ток. Высокочастотным сигналам не хватает времени, чтобы «толкнуть» катушку, и они поглощаются ею.

Например: на катушку поступает напряжение с сильными скачками и высокочастотными помехами, катушка сглаживает его и на выходе мы получаем напряжение с намного меньшей амплитудой пульсаций.

По-научному это звучит так — с ростом частоты возрастает реактивное сопротивление катушки индуктивности. Соответственно, чем больше индуктивность катушки, тем больше ее сопротивление высоким частотам.

Происходит это потому, что дроссель, как и конденсатор, запасает в себе энергию. Но конденсатор принимает и отдает энергию, ничего с ней не делая, а дроссель превращает ток в магнитное поле, а потом «генерирует» новый ток, превращая магнитное поле внутри себя обратно в электричество. Это свойство самоиндукции, которым и отличаются катушки индуктивности. И, кстати, поэтому дроссели могут взаимодействовать между собой и превращаться в трансформатор — если для электрического контакта нужно непосредственное соприкосновение проводников, то магнитное поле хорошо проходит и по воздуху, например. Если две катушки расположить рядом, магнитное поле одной будет как бы «задевать» вторую и образовывать электрической ток уже внутри нее. 

Как проверить катушки индуктивности

В проверке индуктивностей нет особо сложных вещей. Основные проблемы такие:

Обрыв провода. Если при прозвонке мультиметром не показывается сопротивление катушки или оно очень большое — провод внутри оборвался из-за слишком большого тока или механических повреждений.

Короткозамкнутые витки. Если провода нескольких витков где-то замкнулись между собой катушка не сможет накапливать магнитное поле — оно будет поглощаться этими витками. Проблему непросто обнаружить без специального LC-метра. Если он у вас есть — отлично. При поломке замер индуктивности должен показать значительно меньшее значение, чем заявленное.

Мы рассмотрели основные свойства индуктивностей: что это такое, какие бывают виды и как с ними работать. Следующие части будут уже о активных компонентах, наиболее часто встречающихся в схемах: диодах, транзисторах и других полупроводниках. Не пропустите!