Катушки индуктивности — это радиоэлементы, с помощью которых реализуют электромагниты, трансформаторы, фильтры, колебательные контуры и т.д.
Конструктивно катушка индуктивности представляет собой намотанный на диэлектрический каркас провод. Если внутрь этого каркаса вставить магнитный материал, то индуктивность изменится.
Принцип работы индуктивности основан на том, что вокруг провода с током существуют магнитные силовые линии. Если ток переменный, то силовые линии изменяются. Эти линии при пересечении провода наводят в нем ЭДС (электродвижущую силу). Направление этой силы противоположно причине, вызвавшей ее появление.
Количественная характеристика катушки индуктивности — индуктивность.
Индуктивность – это параметр, определяющий связь между током через провод и возникающим полным магнитным потоком.
Измеряется индуктивность в Генри (Г), милигенри (мГ), микрогенри (мкГ).
1 Г = 1000 мГ;
1 мГ = 1000мкГ
Сопротивление индуктивности носит комплексный характер. Оно состоит из активной части, собственно сопротивления провода, которым намотана катушка и реактивного, зависящего от частоты:
Z = R + 2 π f L,
где:
Z – комплексное сопротивление;
R — активное сопротивление провода;
2 π — коэффициент, равный 2×3,14;
f — частота, Гц;
L — индуктивность, Г
В индуктивности напряжение опережает ток на 900 .
На рисунке ниже, представлен график изменения тока через индуктивность в цепи постоянного тока в момент замыкания выключателя.
 |
 |
Если рядом расположить две катушки индуктивности и по одной из них пропустить переменный ток, то во второй катушке появится напряжение пропорциональное количеству ее витков. На этом принципе работают все трансформаторы. Катушки индуктивности в трансформаторах называют обмотками. Обмотка, которая подключена к источнику переменного тока, называется первичной, все остальные – вторичные. Если вторичная обмотка содержит больше витков, чем первичная, то трансформатор называется повышающим, если меньше – то понижающим.
Сердечники трансформаторов называют магнитопроводом. Для снижения потерь их выполняют из отдельных пластин, или на более высоких частотах – из ферритов.
В цепи постоянного тока комплексное сопротивление индуктивности имеет чисто активный характер, так как при f = 0 правая часть формулы
(Z = R + 2 π f L) кроме активного сопротивления провода (R), равна 0.
Чем выше частота, тем выше комплексное сопротивление Z, это так же очевидно из приведенной формулы.
По частотным свойствам индуктивность полная противоположность емкости.
Если конденсатор (емкость), не пропускает постоянный ток, то индуктивность, в основном, оказывает сопротивление переменному току.
Ниже в таблице приведены основные обозначения индуктивности на схемах и внешний вид.
| Обозначение на схеме | Тип | Фото |
L  |
Постоянные |  |
L  |
Постоянные с сердечником |   |
L  |
Подстроечные |  |
L |
Переменные |  |
 |
Трансформатор |  |
Переменная и подстроечная индуктивности имеют возможность перемещения сердечника внутри катушек или одной катушки относительно другой, чем и осуществляется изменение величины индуктивности.
Основные дефекты катушек индуктивности:
— обрыв обмотки;
— замыкание провода в обмотке при перегреве и нарушении изоляции.
Проверяется омметром, при отключении от схемы.
При последовательном соединении катушек индуктивности, если магнитные поля не влияют друг на друга, общая индуктивность равна их сумме.
 |
Lобщ = L1 + L2 + L3 |
При параллельном соединении и отсутствии взаимного влияния магнитных полей, общая индуктивность определяется по формуле:
 |
1/Lобщ=1/L1 +1/L2 +1/L3 |
Если магнитные поля пересекают витки другой катушки, то вводят понятие взаимной индуктивности (М). Например, если две последовательно соединенные катушки расположены так, что их поля пересекают витки друг друга, то общая индуктивность будет определяться по формуле:
Lобщ = L1 + L2 ± 2М
При соединении катушек индуктивности важно учитывать начало (n) и конец (k) обмоток. Начало обмотки на схемах иногда обозначают точкой, которая ставится у одного из выводов обмотки.