Induktivnost

Električni induktivitet, induktivnost ili samoindukcija je pojava da promenljiva struja svojim magnetnim poljem stvara induciranu struju. Odnosno, induktivnost je sposobnost skladištenja energije u magnetnom polju.

Elektromagnetizam

Ključne stavke

Elektricitet • Magnetizam

Elektrostatika

Električni naboj • Coulombov zakon • Električno polje • Električni fluks • Gaussov zakon • Električni potencijal • Elektrostatična indukcija • Električni dipolni moment

Magnetostatika

Ampèreov zakon • Električna struja • Magnetno polje • Magnetni fluks • Biot–Savartov zakon • Magnetni dipolni moment • Gaussov zakon za magnetizam

Elektrodinamika

Vakuum • Lorentzova sila • EMS • Elektromagnetska indukcija • Faradayjev zakon • Lenzov zakon • Struja pomaka • Maxwellove jednačine • EM polje • Elektromagnetna radijacija • Liénard-Wiechertov potencijal • Maxwellov tenzor • Vrtložne struje

Električna mreža

Električna provodljivost • Električni otpor • Kapacitivnost • Induktivnost • Impedanca • Resonantne šupljine • Talasovod

Kovarijantna formulacija

Elektromagnetni tenzor • EM tenzor napon-energija • Četiri-tok • Elektromagnetni četiri-potencijal

Naučnici Ampère • Coulomb • Faraday • Heaviside • Henry • Hertz • Lorentz • Maxwell • Tesla • Weber · Ostali

Induktivnost (znak: L) fizikalna je veličina kojom se izražava odnos između magnetskog toka (Φ) obuhvaćenog (ulančenog) električnom strujom u nekom krugu i jakosti te struje (I):

$L={\frac {\Phi }{I}}$

Komponente pod nazivom induktivni kalemi (takođe zavojnica ili svitak) ugrađuju se u električna kola da bi se iskoristila induktivnost. Kada kroz svitak protiče struja oko njega se stvara magnetno polje. Promenljiva struja stvara magnetno polje čiji intenzitet magnetne indukcije varira, što označava da se menja i fluks. Promena fluksa, prema Faradejevom zakonu označava i stvaranje inducirane elektromotorne sile, odnosno indukovane struje. Pri porastu struje EMS samoindukcije ima suprotan smjer,a pri smanjenju smjer EMS samoindukcije se poklapa sa smjerom struje.

Mjerna jedinica SI za induktivitet je henri (H).

Smer indukovane struje

Smer indukovane struje određuje se pomoću Lencovog pravila. Prema istom, indukovana struja ima takav smer da se protivi uzroku svog nastanka, odnosno promeni fluksa. Povećanje struje označava povećanje fluksa, indukovana struja otuda teži da ga smanji, pa je tad smer indukovane suprotan od smera proticanja nominalne struje. Pri smanjenju vrednosti nominalne struje (struje izvora) fluks se smanjuje, indukovana struja teži da ga poveća, pa je tada smer indukovane struje isti kao i nominalne.

Samoindukcija ima za posledicu činjenicu da struja u kolu ne dostiže odmah vrednost predviđenu Omovim zakon, već to čini nakon izvesnog vremena(koje je relativno kratko). Isto tako pri otvaranju prekidača u strujnom kolu, odnosno prekidom proticanja struje izvora kroz isto, u kolu će i dalje postojati struja nastala usled samoindukcije (naravno samo izvesno vreme).

Koeficijent samoindukcije

Kako bi bio opisan pojam samoindukcije uvodi se pojam koeficijenta samoindukcije. Obeležava se sa L. Za dati provodnik pri nepromenljivim uslovima on je konstanta.

Opšte karakteristike

Merna jedinica preko koje se koeficijent samoindukcije izražava u Si-sistemu je H (henri). U pitanju je veličina koja zavisi od oblika provodnika i sredine. Za pravolinijski provodnik ona je mala, ali je ipak prisutna, dok je za solenoid znatno veća. Ubacivanjem gvozdenog jezgra u solenoid raste njegov koeficijent samoindukcije, pošto je gvožđe feromagnetik.

Pošto se fluks u zavisnosti od jačine struje menja po obrascu:

$\Phi ={LI}$

njegova promena je:

${\Delta \Phi }={{L}{\Delta I}}$

Deljenjem ove jednakosti sa vremenom, koristeći pritom Faradejev zakon dolazimo do obrasca za elektromotornu silu samoindukcije:

${\mathcal {E}}_{i}=-L{\frac {dI}{dt}}$.

Koeficijent samoindukcije je svojevrsni ekvivalent mase u mehanici. Uopšte, samoindukcija je analogna sa inercijom, pa je otuda prisutna ta uporedivost.

Koeficijent samoindukcije se koristi i za matematičko izražavanje energije magnetnog polja. Sledeći prethodno navedenu analogiju između samoidukcije i inercije, upoređivanjem sa obrascem za kinetičku energiju dolazi se do formule:

$W={\frac {LI^{2}}{2}}$.

Za zavojnicu

Za zavojnicu (kalem) vrednost koeficijenta samondukcije izražavamo preko formule: $\displaystyle L={{\mu _{0}N^{2}S} \over {l}}.$, gde je $\mu _{0}$-magnetna permeabilnost vakuuma, S-površina poprečnog preseka, a l-dužina kalema.

Prethodno navedena formula važi samo u vakuumu, dok za druge sredine potrebno desnu stranu iste pomnožiti sa relativnom permeabilnošću date sredine. Ova formula potvrđuje da koeficijent samoindukcije zavisi samo od sredine u kojoj se nalazi i svog oblika, kao što je prethodno navedeno.

Induktivni otpor

U kolu naizmenične struje prisutstvo elementa induktivnog otpora, odnosno zavojnice, dovodi do pojave fazne razlike. Napon na zavojnici žuri u odnosu na struju za ugao od π/2. Samoindukciju ovde možemo smatrati izvesnim otpora, koji nazivamo induktivnim otporom. On može biti kompenzovan od strane kapacitativnog otpora, i tada je impedansa kola jednaka termogenom otporu i kolo je u rezonanciji i fazna razlika između struje i napona je jednaka nuli. Induktivni otpor se obično obeležava sa $X_{L}$. Kao i termogeni otpor meri se u omima.

On se računa preko formule: $X_{L}$=2π$\nu$L, gde je $\nu$ frekvencija.

Povezano

• Lencovo pravilo
• Međusobna indukcija
• Elektromagnetna indukcija
• Energija magnetnog polja