ความเหนี่ยวนำ

คำศัพท์

English	ไทย
inductance/ɪnˈdʌktəns/	inductance
henries/ˈhenriz/	henry

คอยล์ต่อต้านการเปลี่ยนแปลงต่อกระแสของมันเอง — ความเฉื่อยทางไฟฟ้า

ลองเปิดกระแสในคอยล์อย่างฉับพลัน แล้วมันจะต้านทาน
ฟลักซ์ที่เปลี่ยนแปลงของตัวเองเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าที่ต่อต้านการเปลี่ยนแปลง
การต้านทานตัวเองนี้เรียกว่า ความเหนี่ยวนำ
คิดว่าเป็นความ เฉื่อย ทางไฟฟ้า: กระแสในคอยล์ไม่ชอบที่จะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเอง

กระแสที่เปลี่ยนแปลงสร้างฟลักซ์ที่เปลี่ยนแปลงผ่านรอบของคอยล์ตัวเอง
ตามกฎของฟาราเดย์และเลนซ์ สิ่งนี้จะเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับ: $\varepsilon = -L\dfrac{dI}{dt}$
$L$ คือ ความเหนี่ยวนำ, วัดเป็น เฮนรี (H)
ยิ่งคุณเปลี่ยนกระแสเร็วเท่าไร คอยล์ก็ยิ่งต้านทานหนักเท่านั้น

โซเลนนอยด์ whose changing current self-induces an opposing EMF, ε = −L dI/dt — คอยล์ต่อต้านการเปลี่ยนแปลงต่อกระแสของมันเอง: $\varepsilon = -L\,dI/dt$.

ฝึกฝน

EMF ที่เหนี่ยวนำด้วยตนเองของตัวเหนี่ยวนำคือ:

$-L\,dI/dt$
$-L\,I$
$-I/L$
$-L/t$

ฝึกฝน

ตัวเหนี่ยวนำ $4\ \text{H}$ เปลี่ยนแปลงกระแสที่ $2\ \text{A/s}$. หาขนาด EMF ที่เหนี่ยวนำ (ใน V).

ฝึกฝน

หน่วย SI ของความเหนี่ยวนำคือ ____.

สิ่งที่กำหนดความเหนี่ยวนำ

เหมือนกับความจุไฟฟ้า $L$ ขึ้นอยู่กับ เรขาคณิต ไม่ใช่กระแสไฟ
จำนวนรอบที่มากขึ้น พื้นที่ที่ใหญ่ขึ้น หรือคอยล์ที่ยาวขึ้น จะเปลี่ยน $L$
โซเลนนอยด์ที่พันแน่นและมีจำนวนมากรอบจะมีค่าความเหนี่ยวนำสูง
เพิ่มแกนเหล็กเข้าไป และ $L$ จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

พลังงานที่เก็บอยู่ในสนามแม่เหล็ก

การสร้างกระแสไฟฟ้าขึ้นจะเก็บพลังงานไว้ในสนามแม่เหล็กของคอยล์
พลังงานที่เก็บไว้คือ $U = \tfrac12 L I^2$
เปรียบเทียบกับ $\tfrac12 C V^2$ ของตัวเก็บประจุ — คู่หูทางแม่เหล็ก
ปิดกระแสไฟอย่างฉับพลัน พลังงานนี้ต้องไปที่ใดสักแห่ง (มักเป็นประกายไฟ)

สำรวจ

ความเหนี่ยวนำต้านการเปลี่ยนแปลง

กระแสที่เปลี่ยนไปในคอยล์จะเหนี่ยวนำ back-EMF ที่แปรผันตามอัตราของการเปลี่ยนแปลงกระแส

ฝึกฝน

พลังงานที่เก็บอยู่ในตัวเหนี่ยวนำที่มีกระแส $I$ คือ:

$\tfrac12 LI^2$
$\tfrac12 LI$
$LI^2$
$\tfrac12 I/L$

ภาพสะท้อนของตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุ ต้านทานการเปลี่ยนแปลงของ แรงดันไฟฟ้า อย่างฉับพลัน
ขดลวดเหนี่ยวนำ ต้านทานการเปลี่ยนแปลงของ กระแสไฟฟ้า อย่างฉับพลัน
ตัวเก็บประจุเก็บพลังงานในสนามไฟฟ้า; ขดลวดเหนี่ยวนำเก็บในสนามแม่เหล็ก
เมื่อรวมกัน它们是สององค์ประกอบวงจรที่เก็บพลังงาน

ฝึกฝน

เมื่อมีกระแสคงที่ไม่เปลี่ยนแปลง ตัวเหนี่ยวนำในอุดมคติ behaves เหมือนสายไฟธรรมดา

ฝึกฝน

เลือก ทุก ข้อที่ถูกต้องเกี่ยวกับตัวเหนี่ยวนำ

มันต้านการเปลี่ยนแปลงของกระแส
มันเก็บพลังงาน ½LI²
L ขึ้นอยู่กับเรขาคณิต
มันต้านการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน

Example

ขดลวดมี $L = 2\ \text{H}$ และกระแสเปลี่ยนที่ $3\ \text{A/s}$. หาแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

$|\varepsilon| = L\dfrac{dI}{dt} = 2 \times 3$.
$|\varepsilon| = 6\ \text{V}$, ทวนต่อการเปลี่ยนแปลง

Watch out

ขดลวดเหนี่ยวนำต้านทาน การเปลี่ยนแปลง ของกระแส ไม่ใช่กระแสเอง กระแสคงที่ ($dI/dt = 0$) จะไม่เหนี่ยวนำ back-EMF เลย — คอยล์จะ behaving เหมือนสายธรรมดา มันจะต่อสู้เฉพาะเมื่อกระแสกำลังเปลี่ยน

Key idea

ความเหนี่ยวนำ $L$ (ในหน่วย เฮนรี) คือความเฉื่อยทางไฟฟ้าของคอยล์: กระแสที่เปลี่ยนเหนี่ยวนำ back-EMF $\varepsilon = -L\,dI/dt$. ขึ้นอยู่กับเรขาคณิตและเก็บพลังงาน $U = \tfrac12 LI^2$. ขดลวดเหนี่ยวนำต้านทานการเปลี่ยนแปลงของ กระแส, ภาพสะท้อนของตัวเก็บประจุที่ต้านทานการเปลี่ยนแปลงของ แรงดันไฟฟ้า