Induttanza degli induttori | Henry e l’esempio

Induttanza degli Induttori

Gli induttori sono componenti elettronici passivi che immagazzinano energia nel loro campo magnetico quando una corrente elettrica li attraversa. Sono comunemente utilizzati nei circuiti elettrici ed elettronici per opporsi alle variazioni di corrente, filtrare i segnali e immagazzinare energia. Un induttore è tipicamente costituito da una bobina di filo conduttivo, che può essere avvolta attorno a un nucleo di aria, ferrite o altro materiale magnetico. Gli induttori variano in forma, dimensioni e valori di induttanza. Ecco tre esempi di induttori con diversi valori di induttanza:

• Induttore per segnali piccoli: Questi induttori sono spesso utilizzati in circuiti elettronici a bassa potenza come filtri, oscillatori e applicazioni di elaborazione dei segnali. Un esempio di un induttore per segnali piccoli potrebbe avere un’induttanza di 10 μH (microhenry).
• Induttore di potenza: Gli induttori di potenza si trovano comunemente nei circuiti di alimentazione, nei convertitori DC-DC e nei regolatori di commutazione. Hanno tipicamente valutazioni di corrente più elevate e valori di induttanza. Un esempio di induttore di potenza potrebbe avere un’induttanza di 100 μH (microhenry).
• Induttore ad alta frequenza: Questi induttori sono progettati per l’uso in applicazioni ad alta frequenza come circuiti RF (radiofrequenza) e sistemi di comunicazione. Hanno spesso valori di induttanza inferiori e sono ottimizzati per perdite basse e capacità parassita minima. Un esempio di induttore ad alta frequenza potrebbe avere un’induttanza di 1 μH (microhenry).

Questi sono solo alcuni esempi di induttori con diversi valori di induttanza. Il valore di induttanza effettivamente necessario per una specifica applicazione dipenderà dalla progettazione del circuito e dalle caratteristiche di prestazione desiderate.

Calcolo dell’Induttanza

Per calcolare l’induttanza di una bobina o di un induttore, segui questi passaggi:

1. Determina il numero di spire (N) nella bobina.
2. Identifica il materiale del nucleo e trova la sua permeabilità relativa (μ_r). Per bobine a nucleo d’aria o con materiali non magnetici, μ_r è approssimativamente uguale a 1.
3. Calcola la permeabilità del materiale del nucleo (μ) utilizzando la formula: μ = μ₀ * μ_r
4. Misura l’area della sezione trasversale (A) del nucleo in metri quadrati (m²).
5. Misura la lunghezza (l) della bobina in metri (m).
6. Inserisci questi valori nella formula: L = (N² * μ * A) / l
7. Calcola l’induttanza (L) in henry (H).

Tieni presente che questa formula si applica principalmente agli induttori a forma di solenoide con un’area trasversale uniforme e spire equidistanti. Per altre geometrie, il calcolo può essere più complesso e potrebbe richiedere formule specializzate o metodi numerici, come l’analisi agli elementi finiti, per stimare accuratamente l’induttanza. Inoltre, la formula fornita presuppone che il campo magnetico sia confinato nel materiale del nucleo e non tiene conto del flusso di dispersione o di perdita, che può influenzare l’induttanza in alcuni casi.

In applicazioni pratiche, è anche importante considerare altri fattori come il fattore di qualità (Q), che è il rapporto tra la reattanza di un induttore e la sua resistenza, e la frequenza di risonanza propria (SRF), che è la frequenza alla quale le reattanze induttive e capacitive di un induttore si annullano a vicenda, facendo comportare l’induttore come un resistore. Questi fattori possono influenzare le prestazioni di un induttore in un circuito e dovrebbero essere considerati nella selezione o nella progettazione di un induttore per una specifica applicazione.

Analogia Idraulica

L’analogia idraulica, o l’analogia elettrico-fluidica, è un’analogia ampiamente utilizzata tra idraulica ed elettricità, che è uno strumento utile per l’insegnamento e per coloro che faticano a comprendere il funzionamento dei circuiti. Può essere applicata anche ai problemi di trasferimento del calore.

Poiché la corrente elettrica è invisibile e i processi in gioco nell’elettronica sono spesso difficili da dimostrare, i vari componenti elettronici sono rappresentati da equivalenti idraulici. La relazione tra tensione e corrente è definita (in dispositivi ohmici come i resistori) dalla legge di Ohm. La legge di Ohm è analoga all’equazione di Hagen-Poiseuille, poiché entrambe sono modelli lineari che correlano flusso e potenziale nei rispettivi sistemi.

La tensione è come la differenza di pressione che spinge l’acqua attraverso il tubo. Si misura in volt (V). Questo modello assume che l’acqua scorra orizzontalmente in modo che la forza di gravità possa essere ignorata.

La corrente è equivalente a un tasso di flusso volumetrico idraulico; cioè, la quantità volumetrica di acqua che scorre nel tempo. Solitamente misurata in ampere. Più ampio è il tubo, più acqua fluirà attraverso. Si misura in amp (I o A).

Gli induttori sono equivalenti a una pesante ruota a pale posta nel flusso del fluido. La massa della ruota e la dimensione delle pale limitano la capacità dell’acqua di cambiare rapidamente il suo tasso di flusso (corrente) attraverso la ruota a causa degli effetti dell’inerzia, ma, dato il tempo, un flusso costantemente scorrevole passerà per lo più indisturbato attraverso la ruota, poiché gira alla stessa velocità del flusso dell’acqua.

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