כיצד לחשב השראות
כשם שגוף בעל מסה במכניקה מתנגד לתאוצה במרחב, כשהוא מתבטא באינרציה, כך השראות מונעת מהזרם במוליך להשתנות, ובא לידי ביטוי EMF של אינדוקציה עצמית. זהו EMF של אינדוקציה עצמית, שמתנגד הן לירידה בזרם, בניסיון לשמור עליו, והן לעלייה בזרם, בניסיון להקטין אותו.
העובדה היא שבתהליך שינוי (הגדלה או הקטנה) של הזרם במעגל, משתנה גם השטף המגנטי שנוצר על ידי זרם זה, הממוקם בעיקר באזור המוגבל על ידי מעגל זה. וכשהשטף המגנטי גדל או יורד, הוא משרה EMF של אינדוקציה עצמית (לפי הכלל של לנץ - כנגד הסיבה שגורמת לו, כלומר כנגד הזרם שהוזכר בהתחלה), הכל באותו מעגל. השראות L כאן נקראת גורם המידתיות בין הזרם I לבין השטף המגנטי הכולל Φ, זרם זה שנוצר על ידי:
לכן, ככל שההשראות של המעגל גבוהה יותר, כך היא חזקה יותר מהשדה המגנטי שנוצר, היא מונעת מהזרם להשתנות (השדה הוא שיוצר אותו) ולכן ייקח יותר זמן עד שהזרם ישתנה באמצעות השראות גדולה יותר, עם אותו מתח מופעל. ההצהרה הבאה נכונה גם היא: ככל שההשראות גבוהה יותר, כך המתח על פני המעגל יהיה גדול יותר כאשר השטף המגנטי דרכו משתנה.
נניח שנשנה את השטף המגנטי באזור מסוים בקצב קבוע, אז על ידי כיסוי אזור זה במעגלים שונים, נקבל יותר מתח על אותו מעגל שההשראות שלו גדולה יותר (שנאי, סליל רומקורף וכו' עובד על עיקרון זה).
אבל איך מחשבים את השראות הלולאה? כיצד למצוא את גורם המידתיות בין זרם לשטף מגנטי? הדבר הראשון שצריך לזכור הוא שההשראות משתנה אצל הנרי (H). במסופים של מעגל עם השראות של 1 הנרי, אם הזרם בו משתנה באמפר אחד לשנייה, יופיע מתח של 1 וולט.
גודל השראות תלוי בשני פרמטרים: בממדים הגיאומטריים של המעגל (אורך, רוחב, מספר סיבובים וכו') ובתכונות המגנטיות של המדיום (אם, למשל, יש ליבת פריט בתוך המעגל סליל, השראות שלו תהיה גדולה יותר מאשר אם אין ליבה בפנים).
כדי לחשב את השראות המופקת, יש צורך לדעת מה תהיה הצורה של הסליל עצמו ואיזו חדירות מגנטית תהיה לתווך שבתוכו (החדירות המגנטית היחסית של המדיום היא גורם המידתיות בין החדירות המגנטית של ואקום למגנטית חדירות של מדיום נתון.כמובן, זה שונה עבור חומרים שונים) …
בואו נסתכל על הנוסחאות לחישוב השראות של הצורות הנפוצות ביותר של סלילים (סולנואיד גלילי, טורואיד וחוט ארוך).
הנה הנוסחה לחישוב השראות סולנואיד - סלילים שאורכם גדול בהרבה מקוטרם:
כפי שאתה יכול לראות, בידיעה של מספר הסיבובים N, אורך המתפתל l ושטח החתך של הסליל S, אנו מוצאים את השראות המשוערת של הסליל ללא ליבה או עם ליבה, בעוד שהמגנטית חדירות הוואקום היא ערך קבוע:
השראות של סליל טורואיד, כאשר h הוא גובה הטורואיד, r הוא הקוטר הפנימי של הטורואיד, R הוא הקוטר החיצוני של הטורואיד:
השראות של חוט דק (רדיוס החתך קטן בהרבה מהאורך), כאשר l הוא אורך החוט, ו-r הוא רדיוס החתך שלו. Mu עם המדדים i ו-e הם ה- חדירות מגנטית יחסית של הסביבה הפנימית (פנימית, חומרים מוליכים) והחיצוניות (חיצוניות, חומרים מחוץ למוליך):
טבלה של היתריות יחסיות תעזור לך להעריך איזו השראות אתה יכול לצפות ממעגל (חוט, סליל) המשתמש בחומר מגנטי מסוים בתור ליבה:
