اخبار

سلف ها چگونه کار می کنند

نویسنده: مارشال برین

سلف

یکی از کاربردهای بزرگ سلف ها، ترکیب آنها با خازن ها برای ایجاد نوسانگر است. HUNTSTOCK / GETTY Images

یک سلف تقریباً به همان سادگی است که یک قطعه الکترونیکی می تواند داشته باشد - به سادگی یک سیم پیچ از سیم است. با این حال، به نظر می رسد که یک سیم پیچ سیم به دلیل خواص مغناطیسی یک سیم پیچ می تواند کارهای بسیار جالبی انجام دهد.

در این مقاله، همه چیز را در مورد سلف ها و کاربرد آنها یاد خواهیم گرفت.

مطالب

مبانی سلف

هنریس

کاربرد سلف: سنسورهای چراغ راهنمایی

مبانی سلف

در یک نمودار مدار، یک سلف به صورت زیر نشان داده شده است:

برای درک اینکه چگونه یک سلف می تواند در یک مدار کار کند، این شکل مفید است:

آنچه در اینجا می بینید یک باتری، یک لامپ، یک سیم پیچ دور یک قطعه آهن (زرد) و یک کلید است. سیم پیچ سیم یک سلف است. اگر نحوه کار الکترومغناطیس ها را خوانده باشید، ممکن است تشخیص دهید که سلف یک آهنربای الکتریکی است.

اگر قرار بود سلف را از این مدار خارج کنید، چیزی که خواهید داشت یک چراغ قوه معمولی است. سوئیچ را می بندید و لامپ روشن می شود. با وجود سلف در مدار همانطور که نشان داده شده است، رفتار کاملاً متفاوت است.

لامپ یک مقاومت است (مقاومت باعث ایجاد گرما برای درخشش رشته در لامپ می شود - برای جزئیات بیشتر به نحوه کار لامپ ها مراجعه کنید). سیم در سیم پیچ مقاومت بسیار کمتری دارد (این فقط سیم است)، بنابراین چیزی که هنگام روشن کردن سوئیچ انتظار دارید این است که لامپ بسیار کم درخشیده شود. بیشتر جریان باید مسیر کم مقاومت را از طریق حلقه طی کند. اتفاقی که در عوض می افتد این است که وقتی سوئیچ را می بندید، لامپ به شدت می سوزد و سپس کم نور می شود. هنگامی که سوئیچ را باز می کنید، لامپ بسیار روشن می سوزد و سپس به سرعت خاموش می شود.

دلیل این رفتار عجیب القاگر است. هنگامی که برای اولین بار جریان در سیم پیچ شروع به جریان می کند، سیم پیچ می خواهد یک میدان مغناطیسی ایجاد کند. در حالی که میدان در حال ساخت است، سیم پیچ جریان جریان را مهار می کند. هنگامی که میدان ساخته شد، جریان می تواند به طور معمول از سیم عبور کند. هنگامی که کلید باز می شود، میدان مغناطیسی اطراف سیم پیچ جریان را در سیم پیچ حفظ می کند تا زمانی که میدان فرو بریزد. این جریان لامپ را برای مدتی روشن نگه می دارد حتی اگر سوئیچ باز باشد. به عبارت دیگر، یک سلف می تواند انرژی را در میدان مغناطیسی خود ذخیره کند و یک سلف تمایل دارد در برابر هر تغییری در مقدار جریانی که از آن عبور می کند مقاومت کند.

به آب فکر کن…

یکی از راه‌های تجسم عمل یک سلف این است که یک کانال باریک را تصور کنید که آب در آن جریان دارد، و یک چرخ آب سنگین که پاروهای آن در کانال فرو می‌رود. تصور کنید که آب در کانال در ابتدا جریان ندارد.

حالا سعی می کنید جریان آب را شروع کنید. چرخ دست و پا زدن از جریان آب تا زمانی که به سرعت با آب برسد جلوگیری می کند. اگر سعی کنید جریان آب را در کانال متوقف کنید، چرخ آب در حال چرخش سعی می کند آب را در حرکت نگه دارد تا زمانی که سرعت چرخش آن به سرعت آب کاهش یابد. یک سلف همان کار را با جریان الکترون ها در یک سیم انجام می دهد - یک سلف در برابر تغییر در جریان الکترون ها مقاومت می کند.

بیشتر بخوانید

هنریس

ظرفیت یک سلف توسط چهار عامل کنترل می شود:

تعداد سیم پیچ ها - سیم پیچ های بیشتر به معنای اندوکتانس بیشتر است.

موادی که کویل ها به دور آن پیچیده شده اند (هسته)

سطح مقطع سیم پیچ - مساحت بیشتر به معنای اندوکتانس بیشتر است.

طول سیم پیچ - سیم پیچ کوتاه به معنای سیم پیچ های باریک تر (یا روی هم قرار گرفته اند) است که به معنای اندوکتانس بیشتر است.

قرار دادن آهن در هسته یک سلف، القایی بسیار بیشتری نسبت به هوا یا هر هسته غیر مغناطیسی به آن می دهد.

واحد استاندارد اندوکتانس، هنری است. معادله محاسبه تعداد هانری در سلف به صورت زیر است:

H = (4 * Pi * #Turns * #Turns * مساحت سیم پیچ * mu) / (طول سیم پیچ * 10,000,000)

مساحت و طول سیم پیچ بر حسب متر می باشد. اصطلاح mu نفوذپذیری هسته است. نفوذپذیری هوا 1 است، در حالی که فولاد ممکن است نفوذپذیری 2000 داشته باشد.

کاربرد سلف: سنسورهای چراغ راهنمایی

فرض کنید سیم پیچی به قطر 6 فوت (2 متر) می گیرید که شامل پنج یا شش حلقه سیم است. چند شیار را در یک جاده برش می دهید و کلاف را در شیارها قرار می دهید. شما یک اندوکتانس متر به سیم پیچ وصل می کنید و ببینید که اندوکتانس سیم پیچ چقدر است.

حالا یک ماشین را روی کویل پارک می کنید و دوباره اندوکتانس را بررسی می کنید. به دلیل جسم فولادی بزرگی که در میدان مغناطیسی حلقه قرار دارد، اندوکتانس بسیار بزرگتر خواهد بود. ماشین پارک شده روی سیم پیچ مانند هسته سلف عمل می کند و وجود آن باعث تغییر اندوکتانس سیم پیچ می شود. اکثر سنسورهای چراغ راهنمایی از حلقه در این روش استفاده می کنند. سنسور دائماً اندوکتانس حلقه را در جاده آزمایش می کند و وقتی اندوکتانس بالا می رود می داند که ماشینی در انتظار است!

معمولاً از یک سیم پیچ بسیار کوچکتر استفاده می کنید. یکی از کاربردهای بزرگ سلف ها، ترکیب آنها با خازن ها برای ایجاد نوسانگر است. برای جزئیات بیشتر به نحوه کار اسیلاتورها مراجعه کنید.