אינדוקטיביות
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| inductance/ɪnˈdʌktəns/ | אינדוקטיביות |
| henries/ˈhenriz/ | הנרי |
סליל מתנגד לשינויים בזרם שלו — אינרציה חשמלית
- ניסיון להפעיל פתאום את זרם הסליל וגורם לו להתנגד בחזרה.
- שטף השטף המתנה של הסליל גורם להופעת כוח חשמלי המושרה המתנגד לשינוי.
- התנגדות עצמית זו קרויה אינדוקטיביות.
- ניתן לחשוב על כך כעל אינרציה חשמלית: זרם בסליל לא אוהב להשתנות במהירות.
הכוח החשמלי המושרה העצמי
- זרם משתנה יוצר שטף משתנה דרך סלילים של הסליל עצמו.
- לפי פארדיי ולנץ, זה מגרם להופעת כוח חשמלי מושרה הפוך: $\varepsilon = -L\dfrac{dI}{dt}$.
- $L$ היא האינדוקטיביות, שנמדדת בהנריים (H).
- ככל שמשנים את הזרם מהר יותר, כך הסליל דוחף בחזקה יותר.
הכוח החשמלי המושרה עצמית של סליל הוא:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\varepsilon = -L\,dI/dt$ — פרופורציונלי לקצב שינוי הזרם.
זרם של סליל $4\ \text{H}$ משתנה בקצב $2\ \text{A/s}$. מצאו את הגודל של הכוח החשמלי המושרה (בוולט).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$|\varepsilon| = L\,dI/dt = 4 \times 2 = 8\ \text{V}$.
היחידה במערכת SI לאינדוקטיביות היא ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
האינדוקטיביות $L$ נמדדת בהנרים (H).
מה קובע את האינדוקטיביות
- כמו קיבול, $L$ תלויה בגיאומטריה, ולא בזרם.
- מספר רב יותר של סלילים, שטח גדול יותר, או סליל ארוך יותר משנים את $L$.
- סולנויד עבה עם הרבה סלילים יש לו אינדוקטיביות גדולה.
- הוספת ליבת ברזל וגורמת ל$L$ לגדול משמעותית עוד.
אנרגיה מאוגרת בשדה
- בניית זרם מאחסנת אנרגיה בשדה המגנטי של הסליל.
- האנרגיה המאגרת היא $U = \tfrac12 L I^2$.
- השווה אותה לקבל – ה$\tfrac12 C V^2$ שלו, הזוג המגנטי.
- כשהכבה את הזרם פתאום, אנרגיה זו חייבת ללכת למקום כלשהו (לרוב נוצצת ניצוץ).
אינדוקטיביות מתנגדת לשינוי
זרם משתנה בסליל גורם להיווצרות כוח חשמלי נגדי (back-EMF) פרופורציונלי לקצב השינוי של הזרם.
האנרגיה האגורה בסליל העובר בו זרם $I$ היא:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$U = \tfrac12 LI^2$ — הדואל המגנטי של $\tfrac12 CV^2$.
הדמיון של הקבל
- קבל מתנגד לשינויים פתאומיים ב-מתח.
- סולנויד (ממיר) מתנגד לשינויים פתאומיים ב-זרם.
- קבל מאחסן אנרגיה בשדה חשמלי; סולנויד בשדה מגנטי.
- יחד הם שני רכיבי המעגל האופייניים לאחסון אנרגיה.
עם זרם יציב ולא משתנה, סליל אידיאלי מתנהג כמו חוט רגיל.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$dI/dt = 0$ נותן אפס כוח חשמלי נגדי, ולכן פועל כמו חוט פשוט.
בחרו כל המשפטות הנכונות לגבי סליל.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
מתנגד לשינוי זרם, מאגן ⟦½LI²⟧, L גיאומטרי. התנגדות לשינוי מתח היא קבל.
לסליל יש $L = 2\ \text{H}$ והזרם בו משתנה בקצב $3\ \text{A/s}$. מצא את ה-EMF המושרה.
- $|\varepsilon| = L\dfrac{dI}{dt} = 2 \times 3$.
- $|\varepsilon| = 6\ \text{V}$, המתנגד לשינוי.
סולנויד מתנגד לשינוי בזרם, ולא לזרם עצמו. זרם קבוע ($dI/dt = 0$) אינו מייצר כלל EMF חוזר — אז הסליל מתנהג כמו חוט רגיל. הוא נלחם רק בזמן שהזרם משתנה.
אינדוקטיביות $L$ (הנרי) היא העיכוב החשמלי של הסליל: זרם משתנה מייצר בעצמו EMF חוזר $\varepsilon = -L\,dI/dt$. היא תלויה בגיאומטריה ומאחסנת אנרגיה $U = \tfrac12 LI^2$. סולנויד מתנגד לשינויים בזרם, זהו דמיון של קבל המתנגד לשינויים במתח.