مقدمه

امروز می خواهیم  سراغ آموزش میدان مغناطیسی و سلف برویم که در دنیای امروزه بیشترین انرژی تولیدی بشر توسط مولد هایی تولید میشه که بر پایه مغناطیس و میدان مغناطیسی هستند.

میدان مغناطیسی هنوز هم توسط بشر به طور کامل حل و فصل نشده و آموزش هایی که تا به حال در کتاب ها وجود داشته مفهومی و جالب نبوده. امروز ما سعی کردیم آموزش این مطلب را خیلی مفهومی تر بیان کنیم تا مغناطیس رو بهتر درک کنید.

در این مطلب سعی کردیم مفاهیمی از مغناطیس را بیان کنیم که در آموزش سلف ها و فهم عملکرد آن کاربرد داشته باشد. پس میریم سراغ آموزش. با ما همراه باشید.

سلف:

سلف ( inductor ) که به نام هایی مانند پیچه ( کویل Coil ) ، راکتور ( reactor ) ، سیم پیچ و بوبین  نیز شناخته می شود . یک المان الکترونیکی ۲ پایه غیر فعال (Passive) است که در مقابل تغییرات جریان الکتریکی از خود مقاومت نشان می دهد . سلف دارای یک رسانا مانند سیم است که به صورت پیچه ( سیم پیچ ) درآمده است .

هنگام عبور جریان از سلف ، انرژی به صورت میدان مغناطیسی موقت در کویل ( پیچه ) ذخیره می شود . هنگامی که جریان سلف تغییر می کند ، مقدار میدان مغناطیسی اطراف سلف نیز دچار تغییراتی می شود . و این تغییرات باعث بوجود آمدن یک اختلاف پتانسیل در رسانا می شوند و باعث بوجود آمدن یک جریان در جهت مخالف تغییرات جریان بوجود آمده می گردد .

سیم پیچ:

سیم پیچ از پیچیدن طول معینی از یک سیم هادی با روکش عایق بر روی یک عایق شکل میگیرد:

هسته:

قسمتی هست که درون سیم پیچ قرار میگیرد تا مسیر مناسبی برای میدان مغناطیسی فراهم آورد. در فرکانس های بالا ۵۰ MH به علت استفاده از سلف هایی با خود القایی کم ، جنس هسته از هوا است. در سلف هایی با خود القایی زیاد در صورتی که هسته از هوا باشد ابعاد سلف بزرگتر میشود

بنابراین هسته مناسب در صنعت الکترونیک فریت ها هستند. در شکل زیر تعدادی از فریت های آماده برای سلف ها و ترانسفورماتورها نشان داده شده است.

کاربرد سلف ها:

از سیم پیچ ها در ساختمان ترانسفور ماتورها موتور الکتریکی ، فیلترها ،بلندگو،میکروفن، گوشی و غیره استفاده می شود.

فریت:

به طور کلی اصطلاح (فریت) به مواد سرامیکی ای گفته می شود که دارای خواص فرومغناطیس باشند . فریتی که در سلف ها بیشتر استفاده می شود در شمار فریت های نرم هستند.

میدان مغناطیسی سلف:

هرگاه از یک سیم جریان عبور کند در اطراف سیم یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود . اگر جریان ثابت باشد ، شدت میدان مغناطیسی در هر نقطه از اطراف سیم ثابت خواهد بود. همچنین در این حالت جهت میدان مغناطیسی نیز همواره ثابت خواهد بود  اما در صورتی که مقدار جریان متغیر باشد.

در اطراف سیم یک میدان مغناطیسی متغیر خواهد بود. یعنی در این حالت شدت میدان مغناطیسی در حال تغییر است. حال اگر یک سیم راست را پیچیده و به شکل فنر در آوریم با عبور جریان از آن میدان مغناطیسی قوی تری تشکیل میدهد.

این میدان مغناطیسی شبیه میدان مغناطیسی آهن ربا دائم میباشد که به این سیم پیچ  بوبین یا سلف می گویند.

جهت میدان مغناطیسی:

جهت میدان مغناطیسی ایجاد شده در اطراف یک سیم راست حامل جریان را می توان از قانون دست راست بدست آورد. اگر مطابق شکل زیرسیم حامل جریان را طوری در دست  بگیریم که انگشت شست جهت جریان را نشان دهد.

جهت بسته شدن چهار انگشت را جهت میدان مغناطیسی اطراف سیم گویند.

قانون لنز:

طبق قانون لنز جهت ولتاژ القایی همواره به گونه ای است که به عامل به وجود آورنده اش مخالفت می کند .یعنی هنگامی که جریان افزایش می یابد ، جهت ولتاژ القایی به گونه ای است که با افزایش جریان  مخالفت می کند. بنابراین هواره ولتاژ داده شده به دو سر سیم پیچ با ولتاژ القا شده در سیم پیچ ۱۸۰ درجه اختلاف فاز دارد.

اندوکتانس سیم پیچ:

در مورد اندوکتانس سیم پیچ باید گفت که اندکتانس مهمترین مشخصه یک سیم پیچ و در حقیقت یکی از خصوصیات فیزیکی یک سیم پیچ است . که مقدار آن وابسته  به جنس هسته سیم پیچ ،تعداد دور سیم پیچ، طول سیم پیچ و سطح مقطع سیم پیچ استو طبق تعریف اندوکتانس هر سیم پیچ نشان میدهد. که به ازای یک آمپر در ثانیه تغییر در جریان،چند ولت در سیم پیچ القا میشود .

مقدار اندوکتانس از رابطه زیر بدست می اید.

در رابطه فوق  پرمابلیته هسته یا قابلیت نفوذ پذیری هسته بر حسب هانری است و نشان دهندتوانایی هسته در متمرکز کردن خطوط میدان در دررون هسته است . پراملیته همه اجسام را نسبت به هوا می سنجند. به این ترتیب پراملیته هوا را یک فرض کرده پراملیته دیگر اجسام را نسبت به آن میسنجند .

A در رابطه فوق سطح مقطع هسته بر حسب متر مربع ،N تعداد دور سیم پیچ و Iطول سیم پیچ بر حسب متر می باشد. ولتاژ القا شده در سیم پیچ از رابطه زیر بدست می آید:

یعنی میزان ولتاژ القایی برابر است با حاصل ضرب اندوکتانس سیم پیچ در تغییرات لحظه ای جریان نسبت به زمان.اما زمانی که یک سیم پیچ در یک مدار dc قرار می گیرد به دلیل ثابت بودن میدان مغناطیسی اطراف سیم پیچ ولتاژی در دو سر سیم پیچ نمی شود.اما در زمانی که یک سیم پیچ در یک مدار ac قرار میگیرد.

به دلیل متغیر بودن میدان مغناطیسی اطراف سیم پیچ همواره یک ولتاژ القای متغیر که نسبت به ولتاژ داده شدهبه سیم پیچ ۱۸۰درجه اختلاف فاز دارد در دو سر سیم پیچ ایجاد می شود.

این ولتاژ القایی همواره سبب کاهش جریان می شود درست مانند اینکه یک مقاومت اهمی سر مدار قرار وجود دارد و جریان را تضعیف میکند. این مقاومت سیم پیچ در برابر جریان را مقاومت القایی سیم پیچ می گویند.مقدار مقاومت القایی از رابطه زیر بدست می اید.

در این رابطه xl مقاومت القایی سیم پیچ بر حسب اهم، Fفرکانس جریان عبوری از سیم پیچ بر حسب هرتز وl اندوکتانس سیم پیچ بر حسب هانری است.شکل زیر پراکندگی میدان مغناطیسی اطراف یک سیم پیچ را نشان میدهد:

شکل جدید سلف ها در مدارات دیجیتال:

امروز در برخی از مدارات دیجیتال بدلیل استفاده مکرر از سلف ها با مقدار مشخص و کوچکتر شدن مدارت الکترونیکیاز نوعی سلف آماده شبیه مقاومت می باشند استفاده میکنند.

اتصال سیم پیچ ها به صورت سری و موازی:

اگر تعدادی سیم پیچ را همانند شکل زیر به صورت سری به یکدیگر متصل نماییم اندوکتانس کل برابر با مجموع اندکتانس های موجود است .

حال اگر سیم پیچ ها مطابق شکل زیر به صورت موازی به هم وصل شوند ،اندوکتانس کل از رابطه زیر محاسبه میشوند:

نتیجه:

خلاصه ای از سلف و کاربرد آن در مدار براتون نوشتیم در آینده ای نچندان دور همه اینا براتون تکمیل میشه خیالتون راحت . به کانال و اینستا ما سر بزنید