Катушка индуктивности. Параметры. Виды. Обозначение на схемах

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта . Катушка индуктивности относится к числу элементов, без которых не получится построить приемник, телевизор, радиоуправляемую модель, передатчик, генератор сигналов, модемный преобразователь, сетевой фильтр и т.п.

Катушку индуктивности или просто катушку можно представить в виде нескольких витков провода намотанного в спираль. Ток проходя по каждому витку спирали создает в них магнитное поле, которое пересекаясь с соседними витками наводит в них э.д.с самоиндукции. И чем провод длиннее и большее число витков он образует, тем самоиндукция больше.

Что такое катушка индуктивности

Что вы себе представляете под словом “катушка” ? Ну… это, наверное, какая-нибудь “фиговинка”, на которой намотаны нитки, леска, веревка, да что угодно! Катушка индуктивности представляет из себя точь-в-точь то же самое, но вместо нитки, лески или чего-нибудь еще там намотана обыкновенная медная проволока в изоляции.
Изоляция может быть из бесцветного лака, из ПВХ-изоляции и даже из матерчатой. Тут фишка такая, что хоть и провода в катушке индуктивности очень плотно прилегают к друг другу, они все равно изолированы друг от друга. Если будете мотать катушки индуктивности своими руками, ни в коем случае не вздумайте брать обычный медный голый провод!

Основные параметры

К основным характеристикам катушки индуктивности можно отнести:

1. Индуктивность.
2. Силу тока (для подбора подходящего элемента при ремонте и проектировании это нужно учитывать).
3. Сопротивление потерь (в проводах, в сердечнике, в диэлектрике).
4. Добротность — отношение реактивного сопротивления к активному.
5. Паразитная емкость (емкость между витками, говоря простым языком).
6. Температурный коэффициент индуктивности — изменение индуктивности при нагреве или охлаждении элемента.
7. Температурный коэффициент добротности.

Индуктивность

Любая катушка индуктивности обладает индуктивностью. Индуктивность катушки измеряется в Генри (Гн), обозначается буковкой L и замеряется с помощью LC – метра.

Читайте также:  Зимний джиг. Снасти, приманки, техника ловли на джиг зимой

Что такое индуктивность? Если через провод пропустить электрический ток, то он вокруг себя создаст магнитное поле:

где

В – магнитное поле, Вб

I – сила тока, А

А давайте возьмем и намотаем в спиральку этот провод и подадим на его концы напряжение

И у нас получится вот такая картина с магнитными силовыми линиями:

Грубо говоря, чем больше линий магнитного поля пересекут площадь этого соленоида, в нашем случае площадь цилиндра, тем больше будет магнитный поток (Ф). Так как через катушку течет электрический ток, значит, через нее проходит ток с Силой тока (I), а коэффициент между магнитным потоком и силой тока называется индуктивностью и вычисляется по формуле:

С научной же точки зрения, индуктивность – это способность извлекать энергию из источника электрического тока и сохранять ее в виде магнитного поля. Если ток в катушке увеличивается, магнитное поле вокруг катушки расширяется, а если ток уменьшается , то магнитное поле сжимается.

Как избавиться

Чрезмерный рост катушек становится серьезной проблемой для многих аквариумистов, в результате чего в их сторону идет столько негатива. Основной причиной, по которой увеличивается численность моллюсков – перекорм рыбок. Поэтому рекомендуется давать небольшое количество корма, так голодные рыбы могут начать охотиться за катушками. Кроме этого, если будет наблюдаться дефицит еды, то улитки будут заняты поиском корма, а не размножением.

Существуют следующие методы борьбы с популяцией «непрошенных» гостей:

1. На несколько часов на дно опускают кожуру от банана. Через некоторое время на ней будут практически все улитки, которых не составит труда достать вместе с кожурой и выкинуть. В этих целях можно использовать капустный или салатный лист.
2. Взрослых особей, которые способны к пополнению рода, рекомендуется убирать вручную, а молодняк будет благополучно съеден рыбами.
3. Сом-присоска – отличный вариант для истребления, так как он не только будет конкурировать с ними в еде, но и уничтожать кладки икры.
4. Самый популярный вариант избавиться от катушек – завести улиток Хелен, которые могут всего за несколько дней уничтожить всю популяцию, независимо от размеров.
5. В самых критичных случаях прибегают к использованию химических препаратов. Однако не стоит забывать, что резкое исчезновение моллюсков может нарушить экосистему. Использовать препараты необходимо строго по прилагаемой инструкции, в противном случае можно истребить не только улиток, но и растения, рыбу, креветок. Последние особенно чувствительны к химическим веществам, борющимся с улитками.

Поимка улиток катушек на банановую кожуру.

Для того чтобы не увеличивать популяцию катушек, рекомендуется придерживаться следующих правил:

• рыб нельзя перекармливать;
• грунт должен быть всегда чистым;
• новые растения выдерживают до 2 недель в карантине;
• завести рыбок, которые с удовольствие будут питаться улитками – мраморные боции, лабео, тетрадон, макрогнатусы.

Оценить в полной мере пользу и вред можно только после заведения данных видов улиток. Несомненно, они могут нанести вред аквариуму, но это относится к любой большой популяции.

Самоиндукция

Катушка индуктивности обладает также очень интересным свойством. При подаче на катушку постоянного напряжения, в катушке возникает на короткий промежуток времени противоположное напряжение.

Читайте также:  Камбала рыба. Описание, особенности, виды, образ жизни и среда обитания камбалы

Это противоположное напряжение называется ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС зависит от значения индуктивности катушки. Поэтому, в момент подачи напряжения на катушку сила тока в течение долей секунд плавно меняет свое значение от 0 до некоторого значения, потому что напряжение, в момент подачи электрического тока, также меняет свое значение от ноля и до установившегося значения. Согласно Закону Ома:

где

I – сила тока в катушке , А

U – напряжение в катушке, В

R – сопротивление катушки, Ом

Как мы видим по формуле, напряжение меняется от нуля и до напряжения, подаваемого в катушку, следовательно и ток тоже будет меняться от нуля и до какого то значения. Сопротивление катушки для постоянного тока также постоянное.

И второй феномен в катушке индуктивности заключается в том, что если мы разомкнем цепь катушка индуктивности – источник тока, то у нас ЭДС самоиндукции будет суммироваться к напряжению, которое мы уже подали на катушку.

То есть как только мы разрываем цепь, на катушке напряжение в этот момент может быть в разы больше, чем было до размыкания цепи, а сила тока в цепи катушки будет тихонько падать, так как ЭДС самоиндукции будет поддерживать убывающее напряжение.

Сделаем первые выводы о работе катушки индуктивности при подаче на нее постоянного тока. При подаче на катушку электрического тока, сила тока будет плавно увеличиваться, а при снятии электрического тока с катушки, сила тока будет плавно убывать до нуля. Короче говоря, сила тока в катушке мгновенно измениться не может.

Маркировка

При рассмотрении катушек индуктивности оценивается цветовая и кодовая маркировка. Если смотреть на первые цифры, отображается показатель индуктивности. Далее учитывается параметр отклонения:

• Серебряный 0,01 мкГн, 10%.
• Золотой 0,1 мкГн, 5%.
• Черный 0,1мкГн, 20%.
• Коричневый 1,1 мкГн.
• Красный 2, 2 мкГн.
• Оранжевый 1 мкГн.
• Желтый 4 мкГн.
• Зеленый 5 мкГн.
• Голубой 6 мкГн.
• Фиолетовый 7мкГн.
• Серый 8 мкГн.
• Белый 9 мкГн.

Маркировка
В нестабильной цепи переменного электрического тока не обойтись без катушки индуктивности. Выше описаны основные типы изолированных проводников, продемонстрированы их параметры. Учитывается уровень частоты, а также свойства.

Типы катушек индуктивности

Катушки индуктивности делятся в основном на два класса: с магнитным и немагнитным сердечником. Снизу на фото катушка с немагнитным сердечником.

Но где у нее сердечник? Воздух – это немагнитный сердечник :-). Такие катушки также могут быть намотаны на какой-нибудь цилиндрической бумажной трубочке. Индуктивность катушек с немагнитным сердечником используется, когда индуктивность не превышает 5 миллигенри.

А вот катушки индуктивности с сердечником:

В основном используют сердечники из феррита и железных пластин. Сердечники повышают индуктивность катушек в разы. Сердечники в виде кольца (тороидальные) позволяют получить большую индуктивность, нежели просто сердечники из цилиндра.

Читайте также:  Боковой кивок для фидерной удочки своими руками. Ловля на пикер — оснастка, полезные советы. Делаем простой сигнализатор на донку из кабельной стяжки

Для катушек средней индуктивности используются ферритовые сердечники:

Катушки с большой индуктивностью делают как трансформатор с железным сердечником, но с одной обмоткой, в отличие от трансформатора.

Дроссель

Также есть особый вид катушек индуктивностей. Это так называемые дроссели. Дроссель – это катушка индуктивности, задача которой состоит в том, чтобы создать в цепи большое сопротивление для переменного тока, чтобы подавить токи высоких частот.

Постоянный ток через дроссель проходит без проблем. Почему это происходит, можете прочитать в этой статье. Обычно дроссели включаются в цепях питания усилительных устройств. Дроссели предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов (ВЧ-сигналов). На низких частотах (НЧ) они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники. Ниже на фото силовые дроссели:

Также существует еще один особый вид дросселей – это сдвоенный дроссель. Он представляет из себя две встречно намотанных катушки индуктивности. За счет встречной намотки и взаимной индукции он более эффективен. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания, а также в звуковой технике.

Использование улиток

Иногда этих улиток разводят специально. Их используют для кормления некоторых видов рыб или других домашних животных, которые питаются улитками в естественных условиях.

Грунт в таких аквариумах лучше не насыпать. Для катушек он не очень нужен, а чистить дно существенно проще. Растения можно использовать плавающие в толще воды или на поверхности. Если их нет, то можно посадит самые неприхотливые, укореняющиеся в грунте, например валлиснерию, прижав за корни крупным камнем.

Для кормления улиток можно использовать листья салата, шпината, ошпаренную капусту и даже сухой промышленный корм для рыбок.

Что влияет на индуктивность?

От каких факторов зависит индуктивность катушки? Давайте проведем несколько опытов. Я намотал катушку с немагнитным сердечником. Ее индуктивность настолько мала, что LC – метр мне показывает ноль.

Имеется ферритовый сердечник

Начинаю вводить катушку в сердечник на самый край

LC-метр показывает 21 микрогенри.

Ввожу катушку на середину феррита

35 микрогенри. Уже лучше.

Продолжаю вводить катушку на правый край феррита

20 микрогенри. Делаем вывод, самая большая индуктивность на цилиндрическом феррите возникает в его середине. Поэтому, если будете мотать на цилиндрике, старайтесь мотать в середине феррита. Это свойство используется для плавного изменения индуктивности в переменных катушках индуктивности:

где

1 – это каркас катушки

2 – это витки катушки

3 – сердечник, у которого сверху пазик под маленькую отвертку. Вкручивая или выкручивая сердечник, мы тем самым изменяем индуктивность катушки.

Читайте также:  Ремонт сломанного колена спиннинга и удилища

Экспериментируем дальше. Давайте попробуем сжимать и разжимать витки катушки. Для начала ставим ее в середину и начинаем сжимать витки

Индуктивность стала почти 50 микрогенри!

А давайте-ка попробуем расправим витки по всему ферриту

13 микрогенри. Делаем вывод: для максимальной индуктивности мотать катушку надо “виток к витку”.

Убавим витки катушки в два раза. Было 24 витка, стало 12.

Совсем маленькая индуктивность. Убавил количество витков в 2 раза, индуктивность уменьшилась в 10 раз. Вывод: чем меньше количество витков – тем меньше индуктивность и наоборот. Индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

Давайте поэкспериментируем с ферритовым кольцом.

Замеряем индуктивность

15 микрогенри

Отдалим витки катушки друг от друга

Замеряем снова

Хм, также 15 микрогенри. Делаем вывод: расстояние от витка до витка не играет никакой роли в катушке индуктивности тороидального исполнения.

Мотнем побольше витков. Было 3 витка, стало 9.

Замеряем

Офигеть! Увеличил количество витков в 3 раза, а индуктивность увеличилась в 12 раз! Вывод: индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

Если верить формулам для расчета индуктивностей, индуктивность зависит от “витков в квадрате”. Эти формулы я здесь выкладывать не буду, потому как не вижу надобности. Скажу только, что индуктивность зависит еще от таких параметров, как сердечник (из какого материала он сделан), площадь поперечного сечения сердечника, длина катушки.

Популярные виды

Чаще всего в домашних аквариумах обитают роговая и роговая красная катушки. Но их разнообразие на этом не заканчивается: еще существуют дальневосточный, килеватый и завернутый вид моллюсков. Об особенностях каждого вида поговорим далее.

Роговая

Распространена на территории Азии, Европы, Кавказа. На территории России этот вид улиток является самым крупным. Предпочитает прятаться в зарослях растений, основу рациона составляют отложения на дне — улитка обладает довольно слабой челюстью, потому на дне водоема имеет больше шансов найти мягкую пищу: ил, загнившие растения и останки животных.

Моллюск вырастает до 3,5 см в диаметре, количество витков на раковине достигает 5. Цвет раковины коричневый или оливковый, цвет тела варьируется от серо-красного до черного.

Роговая красная

Данный вид характеризуется меньшими размерами: может вырастать до 2 см. Также из названия становится очевидно, что раковина моллюска окрашена в насыщенный красный цвет, однако бытует мнение, что этот вид не отличается от предыдущего, а красные представители являются альбиносами.

Аквариумисты отмечают хорошие очистительные способности красной улитки, к тому же она имеет определенную декоративную ценность: алый цвет раковины эффектно контрастирует с зеленой растительностью аквариума.

Когда животное подчистило аквариум и собрало все останки, оно не начинает поедать здоровые зеленые растения, что является неоспоримым преимуществом. Однако популяцию данного вида стоит всегда держать под контролем, так как они славятся своей плодовитостью.

Дальневосточная

Родиной дальневосточного вида являются болота, озера, устья рек Восточной Азии. Отличительная особенность этого моллюска — косые волнообразные линии вдоль всей раковины, в остальном он мало отличается от других видов семейства: неприхотлив в уходе и содержании, имеет идентичный внешний вид и вкусовые пристрастия.

Знаете ли вы? Самой крупной сухопутной улиткой считается восточноафриканская гигантская ахатина: моллюск может отрастить раковину до 28 см, вес такого животного достигает килограмма. Водным собратом является австралийский трубач — среди этого вида был найден рекордсмен весом 18 кг, длиной раковины 91 см, а в обхвате она составляла больше метра!

Килеватая

Представители данного вида наиболее часто встречаются в наших аквариумах, попадая туда с новыми растениями, субстратом. Серовато-коричневая раковина в диаметре составляет намного больше, чем в ширине: диаметр раковины достигает 2 см, в то время как ширина не превышает 4-5 мм, то есть она очень плоская, дискообразная. Однако свое название моллюск получил благодаря килю — своеобразному шву, который проходит по внешней стороне раковины, разделяя ее на две равные части. Это и является основной отличительной чертой килеватой катушки. Улитка питается растительными останками со дна и аквариумных стенок.

Этот вид встречается на территориях Западной Европы и в европейской части России.

Завернутая

Раковина почти прозрачная, тонкая, окрашена в грязно-желтый оттенок, не отличается прочностью, в диаметре не превышает 1 см. Завернутая улитка прослыла вредителем в мире аквариумистов, так как из-за повышенной плодовитости может в считанные сроки заполонить аквариум, привести к порче воды, грунта и ухудшению общего внешнего вида. В природе обитает в стоячих водоемах Сибири, Европы, Азии.

Последовательное и параллельное соединение катушек индуктивности

При последовательном соединении индуктивностей, их общая индуктивность будет равняться сумме индуктивностей.

А при параллельном соединении получаем вот так:

При соединении индуктивностей должно выполняться правило, чтобы они были пространственно разнесены на плате. Это связано с тем, что при близком расположении друг друга их магнитные поля будут влиять с друг другом, и поэтому показания индуктивностей будут неверны. Не ставьте на одну железную ось две и более тороидальных катушек. Это может привести к неправильным показаниям общей индуктивности.

Содержание в аквариуме

Коричневая катушка фото можно увеличить

В аквариумах улитки-катушки встречаются либо коричневого либо красного цвета. Раковина плоская, закрученная спиралью. О ее форме лучше судить по фотографиям. Тело самой улитки, то что прячется в раковине, имеет удлиненную коническую форму, того же цвета, что и раковина. А сама раковина у взрослых улиток может достигать 35 миллиметров в диаметре и миллиметров 10 в толщину.

Для передвижения катушка использует достаточно широкую, плоскую ногу, которая хорошо видна вне раковины. На голове у нее находятся рожки — длинные, тонкие парные щупальца, и если приглядеться — можно заметить глаза, находящиеся у их основания.

Улитка катушка может жить в большом диапазоне температур и поэтому встречается в большинстве аквариумов с тропическими рыбками. Дополнительного кормления в общем аквариуме не требуют. Питается всевозможными остатками от кормления рыб, подгнившими листьями аквариумных растений, водорослями со стекол и листьев.

Читайте также:  Как создать удочку и что можно поймать на рыбалке в Майнкрафт?

Может даже собирать бактериальную пленку и остатки сухого корма с поверхности воды. Маленькие, недавно родившиеся улитки, подчас всей кучей просто облепляют гнилой лист какого ни будь растения. И вскоре от него остаются одни жилки. К счастью, здоровые растения эти улитки не трогают. При чрезмерном увеличении популяции катушки сильно мельчают.