Induktans, spole i en krets
En elektrisk ström som flyter genom en krets orsakar ett magnetiskt fält och därmed ett magnetiskt flöde \Phi genom kretsen. Förhållandet mellan det magnetiska flödet och strömstyrkan kallas induktans eller mera korrekt kretsens självinduktans. Vanligtvis används symbolen.[math]\displaystyle{ L. }[/math] för induktans. Den kvantitativa definitionen av induktans är
- [math]\displaystyle{ L= \frac{\Phi}{i}. }[/math]
SI-enheterna för induktans är Weber per ampere, eller Henry (H): 1 H = 1 Wb/A.
De tre filmerna i detta avsnitt visar först ett praktiskt experiment, sedan en beskrivning av induktansen i en krets och sist ett räkneexempel.
Här nedan kommer en härledning av begreppet induktans.
Induktans
Från tidigare vet vi att:
- [math]\displaystyle{ B = \mu_0 \frac{N}{l} i }[/math]
och
- [math]\displaystyle{ \Phi = B \cdot A }[/math]
Kombinerar vi dessa får vi:
- [math]\displaystyle{ \Phi = \mu_0 \frac{N}{l} i A }[/math]
Snyggare blir det om vi skriver
- [math]\displaystyle{ \Phi = \mu_0 \frac{N}{l} A i }[/math]
För vi intresserar oss nu för vad som händer när vi låter [math]\displaystyle{ i }[/math] variera. En ändring för [math]\displaystyle{ i }[/math] leder naturligtvis till en ändring av det magnetiska flödet [math]\displaystyle{ \Phi }[/math]
- [math]\displaystyle{ \frac{\Delta\Phi}{\Delta t} = \mu_0 \frac{N A}{l} \frac{\Delta i}{\Delta t} }[/math]
Sedan tidigare vet vi att
- [math]\displaystyle{ e = N \frac{\Delta\Phi}{\Delta t} }[/math]
vilket ger oss
- [math]\displaystyle{ e = \mu_0 \frac{N^2 A}{l} \frac{\Delta i}{\Delta t} }[/math]
[math]\displaystyle{ \mu_0 }[/math] , antalet varv, längden och arena för en spole är ju konstant (när strömmen och flödet ändras) och den delen av formeln har fått ett namn, nämligen spolens induktans, L. L har enheten Hnery [H].
Vår nya snygga formel blir
- [math]\displaystyle{ e = L \frac{\Delta i}{\Delta t} }[/math]