Что такое индуктивность и сколько чего наматывать

[RA3WSI]

Хорошо.
Тогда распиши что за контур тебе надо будет расчитать.Я к вечеру вернусь домой и расчитаю при помощи этой проги и как раз найду ошибку.ОК?Просто с мобилы нет возможности.

[VT1]

пробовала, виснет

Тоже попробовал.
Не виснет.

[Devchonka]

Хорошо.
Тогда распиши что за контур тебе надо будет расчитать.Я к вечеру вернусь домой и расчитаю при помощи этой проги и как раз найду ошибку.ОК?Просто с мобилы нет возможности.

Спасибо

нужно просто рассчитать число витков для такой индуктивности, уже прикинула "на глазок" вот такой вот штукой http://coil32.narod.ru/calc/one_layer.html
а какого лешия ей надо было- запишем в загадки)

[RA3WSI]

Расчет индуктивностей
— Однослойная катушка виток к витку
Индуктивность катушки 0,43 мкГн
Рабочая частота 33 МГц
Диаметр каркаса D: 6 мм
Диаметр провода d: 0,9 мм
=>Длина намотки l: 9,666 мм
=>Число витков катушки: 10,74
=>Q~ 45

Если не секрет что собираешь?

[tedikgb]

На самом деле мне тоже не совсем удобно пользоваться данной прогой, выдает иногда ошибки (разработчик проконсультировал, но все таки) поэтому я запускаю сразу 2 проги, эту и из сундука (очень простая, довольно точная и без глюков)http://sunduk.radiokot.ru/loadfile/?load_id=1295415568 рекомендую
и сравниваю результаты.
Сравнил coil с плагином, с обычной прогой

Спойлер

[Devchonka]

Если не секрет что собираешь?

Да нужно фильтр диплексер посчитать было. Делаю стенд для проверки КП, чтобы подключил и тебе загорелся диодик "всё плохо" или "всё хорошо"

[B@R5uk]

Я вот тут задумался над вопросом: какова должна быть геометрия катушки без сердечника, чтобы у неё было максимальным отношение L/R индуктивности к активному сопротивлению?

[B@R5uk]

Я тут немного подумал и пришёл к заключению, что это отношение можно сделать бесконечно большим. Размерность отношения L/R равна секундам, эта величина получается через отношение μ0/ρ из квадрата линейного размера катушки (μ0 — магнитная постоянная, ρ — удельное сопротивление меди). Разумеется геометрический фактор тоже присутствует, но зафиксировав геометрию, мы можем до бесконечности увеличивать линейный размер катушки, при этом отношение L/R пропорционально квадрату этого размера.

Забавно ещё то, что от диаметра провода искомое отношение не зависит, так как и индуктивность, и её активное сопротивление, при прочих равных условиях обратно пропорциональны четвёртой степени диаметра провода.

[Disp03]

Друзья. Позвольте глупый вопрос. Из курса электротехники в институте я запомнил несколько вещей:
1) катушка индуктивности противодействует нарастанию тока (против него) и убыванию тока (поддерживает его);
2) так называемое индуктивное сопротивление зависит от частоты переменного тока через катушку, причём зависимость прямопропорциональная.
3) во время нарастания/убывания тока через катушку в ней возникает явление самоиндукции (вследствие, происходит 1), причём по закону E = -L di/dt;
4) напряжение на катушке опережает ток на pi/2.
Читаю сейчас Айсберга, чтобы сформировать у себя базовые знания, но возникли вопросы, когда дошёл до катушек.
Примем индуктивность катушки за 1 Гн и пустим по ней классический синусоидальный ток частотой, скажем, 50 Гц и амплитудным значением 1 Вольт и посчитаем.
Во время t=0 секунд ЭДС внешнего источника имеет значение 0 В. А вот ЭДС самоиндукции, получается, имеет максимальное значение, то есть Eс=-1В. Что получается? В цепи с катушкой идёт какой-то ток, обусловленный ЭДС самоиндукции. Но вот ЭДС источника нарастает, а ЭДС самоиндукции начинает падать. И в какой-то момент t ЭДС самоиндукции сравняется с ЭДС источника напряжения. После этого в моём понимании ток должен прекратиться, а затем сменить направление, так как ЭДС источника начинает превышать ЭДС самоиндукции. Ток вроде как действительно запаздывает. Но всё бы ничего, а вот столкнулся я с таким непониманием. В тот момент, когда ЭДС источника достигает своей амплитуды (а это четверть периода, то есть и есть pi/2), ЭДС самоиндукции равна нулю. Значит в этот момент ток должен быть максимальным. А он в этот момент как раз-таки равен нулю. Но ведь ЭДС самоиндукции и ЭДС источника напряжения сравнялись ещё до точки pi/2. Но ток, почему-то, в тот момент течёт, хотя это в голове у меня никак не укладывается. Ведь по 2му закону того же Кирхгофа алгебраическая сумма ЭДС вдоль контура равна сумме падений напряжения вдоль контура. А раз ЭДС источника плюс ЭДС самоиндукции равно нулю, то нет падения напряжения вдоль контура, следовательно нет и тока. То есть, согласно моему рассуждению, ток должен прекратиться до pi/2, однако факты говорят об ошибочности моих рассуждений. Где ошибка в моих рассуждениях, никак не могу понять.

[Slabovik]

Ошибка в том, что на самом деле мгновенная ЭДС самоиндукции всегда равна мгновенной ЭДС источника питания и противоположна ей по знаку (здесь ведь нет других элементов кроме катушки и источника переменной ЭДС).

Попробуй механическую аналогию "из жизни".
Представь очень тяжёлый, но легко (без трения) двигающийся предмет. Например, колёсную пару от вагона.

Масса пары - индуктивность.
ЭДС источника питания - это твоя сила, толкающая эту пару.
Ток - скорость движения этой пары.
ЭДС самоиндукции - сила, действующая со стороны пары на тебя.

[avp94]

Disp03 пишет:

Во время t=0 секунд ЭДС внешнего источника имеет значение 0 В. А вот ЭДС самоиндукции, получается, имеет максимальное значение, то есть Eс=-1В.

Это соответствует установившемуся режиму - когда пройдет определенное количество периодов питающего напряжения. А до этого будет переходной процесс (от исходного состояния к установившемуся), который описывается другими уравнениями. В газетах (интернете ) не говоря о учебниках много информации на эту тему. Пересказать с самого начала невозможно из-за объема. Посмотреть можно например здесь: http://www.induction.ru/library/book_005/4_4.shtml или здесь: http://toe-lekcii.ru/perehodny-e-protsessy-v-linejny-h-e-lektricheskih-tsepyah/vklyuchenie-tsepi-r-l-na-sinusoidal-noe-napryazhenie.html или забить вопрос в Google. Удачи.

[Disp03]

Ошибка в том, что на самом деле мгновенная ЭДС самоиндукции всегда равна мгновенной ЭДС источника питания и противоположна ей по знаку
Попробуй механическую аналогию "из жизни".

Благодарю за предложенную аналогию. Данную модель я пробовал использовать, но об некоторые моменты в ней я тоже "спотыкаюсь". Например, я начинаю толкать колёсную пару с определённой силой, и она с того же момента начинает набирать скорость. Здесь же ток каким-то образом "запаздывает".
И ещё такая загвоздка - не совсем понятно явление нарастания тока как такового, если 2 практически одинаковых ЭДС работают друг против друга. В механической модели это представить несложно - есть 3й закон Ньютона, который, грубо говоря, говорит о том, что колёсная пара действует на меня с той же силой, с которой я действую на неё, и это не мешает "разгону" этой самой колёсной пары (сила-то на неё действует). Аналогичный закон в электронике мне пока на глаза не попадался, кроме закона Кирхгофа, который как раз-таки исключает возникновение самого тока при равных ЭДС, действующих противоположно друг другу.

Действительно, мне стало понятно, что ЭДС самоиндукции как раз всегда направлена против ЭДС источника. Ведь при амплитудном значении ЭДС источника нарастание тока будет максимальным, а значит и ЭДС самоиндукции будет максимальным и направленным против ЭДС источника. Но предыдущие неувязки очень мешают понять само явление возникновения тока в условиях таких вот всегда противодействующих ЭДС.

не говоря о учебниках много информации на эту тему. Пересказать с самого начала невозможно из-за объема.

Действительно, в учебниках много информации. Там это всё грамотно расписано с помощью дифференциальных уравнений и решено. И даже график показан. С точки зрения математики всё безупречно, но я пытаюсь понять общую картину процесса. Так сказать, "навскидку" без точных расчётов.

Что самое смешное, с конденсатором всё абсолютно и предельно ясно. Сила противодействия нарастает от нуля до ЭДС источника. Тогда ток прекращается. А пока ЭДС противодействия нет, то ток максимален. А вот с катушкой понять с помощью "зеркального отражения" конденсатора не получилось.

[avp94]

Так сказать, "навскидку" без точных расчётов.

А на вскидку можно примерно так: пока ток не течет по катушке, то нет магнитного потока. Как только начал протекать ток, то появился изменяющийся магнитный поток. Соответственно появилась эдс самоиндукции. Но никто не знает, в том числе и природа, что ток будет изменяться по синусоидальному закону. Поэтому изменения (потока и эдс) будут происходить соответственно приращению тока. Этот процесс и описывается диф.уравнениями. Как-то так .

[Slabovik]

не совсем понятно явление нарастания тока как такового, если 2 практически одинаковых ЭДС работают друг против друга. В механической модели это представить несложно - есть 3й закон Ньютона, который, грубо говоря, говорит о том, что колёсная пара действует на меня с той же силой, с которой я действую на неё, и это не мешает "разгону" этой самой колёсной пары (сила-то на неё действует). Аналогичный закон в электронике мне пока на глаза не попадался,

Как это не попадался, когда вот он - в чистом виде!

[Disp03]

Действие двух встречно направленных ЭДС никак у меня не вяжется с аналогией толкания груза с одной стороны. Наоборот - мне это так же непонятно, как если бы один груз толкали с разных сторон с одной и той же силой и груз бы начал двигаться. Если провести аналогию - электрическая цепь выступает в роли груза, ЭДС источника представляет силу с одной стороны этого груза, а ЭДС самоиндукции как ту же самую силу, приложенную с другой стороны груза. Возьмём пример - 2 абсолютно одинаковых источника синусоидального напряжения, включенных встречно. С одной стороны ЭДС. С другой - точно такое же ЭДС с таким же синусом, только направлено встречно. И ток в этой цепи не идёт. Вот я сижу и думаю - чем отличается "бодание" двух ЭДС встречно соединённых источников от двух "бодающихся" ЭДС источника и ЭДС самоиндукции? Одно и то же ведь. Но ток в первом случае ну никак не возникает, а ЭДС всё так же равны между собой. Спотыкаюсь я постоянно на таком рассуждении: приложили напряжение к катушке, ток "попытался" измениться от 0 до какого-то там мизерного значения и тут же получил по полной от катушки в виде самоиндукции и так и остался в нуле. Как он вообще возрастает-то?
Прошу прощение за моё тугодумие, но вот никак не удаётся штурмовать катушку, в отличие от того же конденсатора.
P.S. Друзья. Может для практических целей легче просто принять такое поведение катушки индуктивности, не разбираясь в самих процессах? Просто запомнить основные её свойства? Или этого для практических целей недостаточно, и нужно всё-таки разбираться в этих тонкостях?

[Slabovik]

Дифференциальное исчисление вам в помощь на реальной модели плюс пределы. Аналогию для понимания я вам привёл. "Ступор" же придётся либо ломать самостоятельно либо просто принять, что это есть фундаментальное свойство индуктивности. И для усугубления эффекта попрошу подумать, как в замкнутом кольце (катушке, и даже просто куске металла) может возникать ток, если напряжение на любом его участке =0.

p.s. Но почему у груза вас не смущает наличие двух равных и противоположно направленных сил?.. А ведь ЭДС самоиндукции есть не тогда, когда магнитный поток, а всегда, когда индуктивность. Нулевая ЭДС - это тоже ЭДС. Нулевой поток также не означает отсутствия ЭДС, а нулевая ЭДС будет только при нулевом dI/dt, при этом абсолютно всё равно какой поток в данный момент - он может быть даже 0...

И вдогонку серьёзная подсказка по сути: направление изменения тока/магнитного потока/скорости определяется направлением перетока энергии. Это справедливо как для массы, так и для катушки, и вполне есть способ заставить dI/dt принять другой знак при неизменном равенстве обеих ЭДС...

ЭДС - это лишь тень...

[Disp03]

Дифференциальное исчисление вам в помощь на реальной модели плюс пределы. Аналогию для понимания я вам привёл.

Что самое удивительное, с математической точки зрения всё просто шикарно. Если смотреть на выражения и их решения, то всё гладко - совсем никаких нареканий. У меня вот как раз проблемы с представлением этой математической модели с физической точки зрения. Ну да ладно - буду пытаться одолеть свою безграмотность.

И для усугубления эффекта попрошу подумать, как в замкнутом кольце (катушке, и даже просто куске металла) может возникать ток, если напряжение на любом его участке =0.

Боюсь глупостей наговорить, но вроде как со школы помню, что меняющееся магнитное поле образует меняющееся электрическое поле, которое и начинает "двигать" электроны в проводнике. Или я не так вас понял?

p.s. Но почему у груза вас не смущает наличие двух равных и противоположно направленных сил?..

Ну просто в вашей аналогии с кол. парой я отчётливо вижу, что эти две силы друг другу не мешают - они же вроде как друг друга не уравновешивают (одна не вычитается из другой), потому что они действуют на два разных тела. Одна сила действует только на меня (со стороны кол. пары), а вторая действует только на колёсную пару (со стороны меня). И именно эта вторая сила разгоняет колёсную пару, потому что её ничего не уравновешивает. Она начинает сообщать энергию этой кол. паре в виде нарастающей скорости (а мера этой самой инертности - масса, которая мгновенно это сделать не даёт). А в электрической аналогии у меня "нашла коса на камень", когда я увидел две действующих ЭДС в противоположных направлениях, причём действующих в одной цепи (то есть тут как бы одна сила именно что вычитается из другой). А так как у меня в голове засело, что ЭДС - это какой-то источник энергии (батарейка, аккумулятор или вообще какая-либо сторонняя неэлектростатическая сила, перемещающая заряды), который электроны, грубо говоря, как бы "толкает" в какую-либо сторону по цепи, то тот факт, что две приложенные противоположно силы к электронам в цепи не только не останавливают их, а ещё и вызывают их ускорение, вызвал у меня сильный разрыв шаблона. (то есть, до растущего вокруг катушки магнитного поля я пока даже не добираюсь) Возможно, моя ошибка в том, что в качестве колёсной пары я рассматриваю сами электроны в цепи? И вот ещё такой феномен меня сбивает с толку - почему-то ближе к концу переходного процесса ток начинает расти гораздо медленнее, хотя в этом случае ЭДС самоиндукции минимальна и практически не мешает уже "разгону" электронов, а они всё же намного теряют в своём "разгоне".

P.S.: Надо сказать, что с катушкой индуктивности я лишился полноценного сна.
Попробую снова обдумать все ваши слова - видимо у меня где-то закрались неверные представления.

[Slabovik]

Возможно, моя ошибка в том, что в качестве колёсной пары я рассматриваю сами электроны в цепи?

Именно. А нужно рассматривать индуктивность, а у индуктивности есть ещё и магнитное поле (поток магнитного поля)

Энергия колёсной пары: (m*v^2)/2
Энергия индуктивности: (L*I^2)/2

Похоже?

А ведь собственно в катушке тоже нет противодействия на превращение энергии источника в энергию магнитного поля (а у колёсной пары - в энергию движения). Потому что это должна быть уже третья сила.

[Disp03]

Энергия колёсной пары: (m*v^2)/2
Энергия индуктивности: (L*I^2)/2

Похоже?

Да. Очень похоже на механическую модель, а точнее на кинетическую энергию в механике. А второе, как я понял, энергия магнитного поля, которое окружает катушку с таким током?
Возможно, потихоньку понимаю о чём вы говорите. Поправьте, пожалуйста, если опять ерунду говорю. То есть, раз ток в катушке растёт, ЭДС самоиндукции не мешает действию ЭДС источника напряжения (либо мешает, но его сила всё же меньше, чем сила того же источника напряжения, и эта сила со временем уменьшается). То есть ЭДС хоть и препятствует нарастанию тока в катушке, но никак не прекращает его полностью, потому ток и продолжает расти, хоть и медленнее. Теперь также понятно, почему под конец переходного процесса рост тока замедляется - в реальной модели при увеличении тока увеличивается и падение напряжения на активном сопротивлении, то есть на катушке напряжение постепенно падает, что по механической аналогии означает "ослабление" толкающего. Соответственно ускорение тока и замедляется. Но остался недостающий пазл в голове:

А ведь собственно в катушке тоже нет противодействия на превращение энергии источника в энергию магнитного поля (а у колёсной пары - в энергию движения).

Вот именно эта "кость в горле". Действительно, противодействия в механической модели нет. Но вот в электрической как? Ведь там есть же то самое правило Ленца и "противодействие изменению" магнитного потока. Это нельзя ли считать противодействием нарастания магнитной энергии, а значит и препятствием перехода энергии из электрической в магнитную?

[Slabovik]

Противодействие катушки изменению тока при помощи внешней ЭДС = противодействие массы изменению её скорости при помощи внешней силы. Знак равенства здесь означает подобие, а не математическое равенство.

Масса "отвечает" силой на приложение к ней силы. Катушка отвечает ЭДС на приложение к ней ЭДС.

ЭДС в электричестве - это подобно силе в механике (пуристы могу сказать, что это не так, но это лишь потому, что природа этих понятий разная).