เกิดอะไรขึ้นกับตัวเหนี่ยวนำที่ความถี่สูง?
เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น อิมพีแดนซ์ของตัวเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้นในขณะที่อิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุกาฝากจะลดลง ดังนั้นที่ความถี่สูงค่าหนึ่ง อิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุจะต่ำกว่าอิมพีแดนซ์ของตัวเหนี่ยวนำมาก ซึ่งหมายความว่าตัวเหนี่ยวนำของคุณทำงานเหมือนตัวเก็บประจุ.
ที่ความถี่สูง โดยเฉพาะตัวเหนี่ยวนำความถี่วิทยุ (RF) มีความต้านทานที่สูงขึ้นและความสูญเสียอื่น ๆ. นอกจากจะทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานแล้ว ในวงจรเรโซแนนซ์ ยังช่วยลดปัจจัย Q ของวงจร ทำให้การตอบสนองความถี่กว้างขึ้น
อย่างไรก็ตาม ตัวเหนี่ยวนำมีคุณสมบัติที่กระแส AC ผ่านได้ยากเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ตัวเก็บประจุกลายเป็นวงจรเปิด (แยก) จาก DC และ AC ความถี่สูงไหลผ่านได้อย่างง่ายดาย
ตัวเหนี่ยวนำที่เชื่อมต่อเป็นชุดจะปิดกั้นเสียงความถี่สูงในขณะที่ตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบขนานทำงานเพื่อหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนความถี่สูง อย่างไรก็ตาม เอฟเฟ็กต์การตัดเสียงรบกวนจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับขนาดของอิมพีแดนซ์ภายนอกที่ด้านอินพุตและเอาต์พุต
ตัวเหนี่ยวนำความถี่สูงใช้สำหรับการใช้งานความถี่วิทยุให้ค่ารีแอกแตนซ์ที่สูงขึ้นที่ความถี่การทำงานสูงดังนั้นตัวเหนี่ยวนำจะบล็อกความถี่วิทยุที่สูงขึ้นดังกล่าว ใช้ในวงจร RF ระหว่างเส้นทางวงจร DC และ RF
เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น อิมพีแดนซ์ของตัวเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้นในขณะที่อิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุกาฝากจะลดลง ดังนั้นที่ความถี่สูงค่าหนึ่ง อิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุจะต่ำกว่าอิมพีแดนซ์ของตัวเหนี่ยวนำมาก ซึ่งหมายความว่าตัวเหนี่ยวนำของคุณจะทำงานเหมือนตัวเก็บประจุ.
เกิดอะไรขึ้นกับตัวเหนี่ยวนำที่ความถี่สูง? รีแอกแตนซ์แบบเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้นและมีความต้านทานต่อการไหลของกระแสมากขึ้น ตัวเหนี่ยวนำอาจมีลักษณะดังนี้ขึ้นอยู่กับความเหนี่ยวนำและความถี่วงจรเปิดเป็นสัญญาณ AC.
พฤติกรรมนี้เกิดจากเอฟเฟกต์ความใกล้ชิดที่เพิ่มขึ้น. ยิ่งระยะห่างระหว่างสายส่งไฟฟ้าและสายกราวด์ใกล้กันมากเท่าไร ผลกระทบของความใกล้ชิดก็จะยิ่งมีนัยสำคัญมากขึ้นเท่านั้น และการลดลงสัมพัทธ์ของความเหนี่ยวนำด้วยความถี่ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
ตัวต้านทานจะรู้สึกถึงผลกระทบทางผิวหนังที่ความถี่สูง ที่ความถี่ต่ำ การกระจายกระแสจะเท่ากันทั่วทั้งตัวต้านทาน เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น การกระจายกระแสจะไม่สม่ำเสมอ ด้วยความถี่สูงกระแสในตัวต้านทานจะกระจุกตัวอยู่ที่พื้นผิวของตัวต้านทาน.
ความต้านทานของตัวเหนี่ยวนำในอุดมคติคือศูนย์ ค่ารีแอกแตนซ์ของตัวเหนี่ยวนำในอุดมคติและดังนั้นอิมพีแดนซ์จึงเป็นค่าบวกสำหรับค่าความถี่และความเหนี่ยวนำทั้งหมด อิมพีแดนซ์ที่มีประสิทธิผล (ค่าสัมบูรณ์) ของตัวเหนี่ยวนำจะขึ้นอยู่กับความถี่สำหรับตัวเหนี่ยวนำในอุดมคติ มันจะเพิ่มความถี่เสมอ.
ตัวเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับความถี่หรือไม่?
เนื่องจากความเหนี่ยวนำเป็นสมบัติ จึงมีค่าคงที่และไม่ขึ้นกับปัจจัยใดๆ ดังนั้นจึงไม่ขึ้นกับความถี่ ความเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับประเภทของตัวนำ ดังนั้นค่าความเหนี่ยวนำจึงไม่ขึ้นกับความถี่
โปรดจำไว้ว่าตัวเหนี่ยวนำผ่านความถี่ต่ำและบล็อกความถี่สูงในขณะที่ตัวเก็บประจุทำตรงกันข้าม
ดังนั้นตัวเหนี่ยวนำไม่ขึ้นอยู่กับความถี่.
ขดลวดเหนี่ยวนำไม่ "เลือกหรือปิดกั้นความถี่บางอย่าง". แรงดันคร่อมมันคืออนุพันธ์ของเวลาที่ลบล้างของกระแสที่ใช้กับมันคูณด้วยค่าคงที่ (ความเหนี่ยวนำ)
ขดลวดเหนี่ยวนำที่ใช้ความถี่สูงมักจะเรียกว่าคอยส์ AF.
เพราะรีแอกแตนซ์แบบเหนี่ยวนำสำหรับกระแสสลับความถี่สูงนั้นมีขนาดใหญ่มากและด้วยเหตุนี้ ไม่สามารถผ่านตัวเหนี่ยวนำได้
ความถี่การสั่นพ้องตัวเอง (SRF) ของตัวเหนี่ยวนำคือความถี่ที่รีแอกแตนซ์แบบเหนี่ยวนำเท่ากับรีแอกแตนซ์แบบคาปาซิทีฟของขดลวด. ใน SRF มุมของเฟสอุปนัยและคาปาซิทีฟจะหักล้างกัน และอิมพีแดนซ์จะต้านทานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วเราสามารถสรุปได้ว่าตัวเหนี่ยวนำมีขนาดเท่าใดเป็นสัดส่วนผกผันถึงความถี่
อิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำในวงจรขึ้นอยู่กับความถี่ของสัญญาณไฟฟ้าอิมพีแดนซ์ของตัวเหนี่ยวนำเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ในขณะที่อิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุแปรผกผันกับความถี่
อัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่เพิ่มขึ้น. ดังนั้นแรงดันคร่อมตัวเหนี่ยวนำจึงเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น สมการทั้งสองจึงพิสูจน์ได้ว่าในวงจรอุปนัย เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น แรงดันคร่อมตัวเหนี่ยวนำก็จะเพิ่มขึ้น
ตัวเหนี่ยวนำทำงานอย่างไรในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่ความถี่สูงมาก
ดังนั้นตัวเหนี่ยวนำจึงมีพฤติกรรมเหมือน กตัวนำที่ไม่ดีเนื่องจากรีแอกแตนซ์แบบเหนี่ยวนำมีค่าสูงมากที่ความถี่สูงมากเช่นกัน
เมื่อความถี่ของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับเพิ่มขึ้น กระแสจะเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลง.
การเปรียบเทียบคลื่นสองคลื่นที่มีความยาวคลื่นเท่ากันจะสัมพันธ์กับความถี่ที่สูงกว่าการเคลื่อนไหวที่เร็วขึ้น. เมื่อเปรียบเทียบคลื่นสองคลื่นที่มีความยาวคลื่นต่างกัน ความถี่ที่สูงกว่าไม่ได้หมายความว่าจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นเสมอไป แม้ว่าจะทำได้ก็ตาม คลื่นที่มีความยาวคลื่นต่างกันสามารถมีความถี่เท่ากันได้
ความถี่ที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มรีแอกแตนซ์ของวงจรซึ่งเมื่อรวมกับความต้านทานจะส่งผลให้เพิ่มแรงดันไฟฟ้าตก. ความถี่ที่สูงขึ้นจะเพิ่มอิทธิพลของวัสดุแม่เหล็กต่อรีแอกแตนซ์ของสายเคเบิลและความร้อน
ความเข้มข้นของประจุจะอยู่ใกล้กับพื้นผิวมากกว่าเมื่อเทียบกับแกนกลางของตัวนำ ความต้านทานโอห์มมิกของตัวนำเพิ่มขึ้นเนื่องจากความเข้มข้นของกระแสไฟฟ้าบนพื้นผิวของตัวนำ.
รีแอกแตนซ์อุปนัยของตัวเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้นเมื่อความถี่ทั่วตัวเพิ่มขึ้น ดังนั้น รีแอกแตนซ์อุปนัยจึงเป็นสัดส่วนกับความถี่ (Xแอลสำหรับ ƒ) อย่างมากแรงต้านที่เกิดขึ้นในตัวเหนี่ยวนำจะเท่ากับตัวเหนี่ยวนำคูณด้วยอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสในตัวเหนี่ยวนำ.
ขดลวดเหนี่ยวนำมักจะเปิดไม่ได้เนื่องจากการกัดกร่อนหรือรอยต่อบัดกรีภายในไม่ดีหรือขดลวดเหนี่ยวนำสั้นเนื่องจากไฟฟ้าเกิน ฉนวนลวดแม่เหล็กไม่ดี หรือปัญหาการเติม. ด้านล่างนี้เป็นภาพบางส่วนของความล้มเหลวของขดลวดเหนี่ยวนำทั่วไป
คอยล์แกนแอร์: วัสดุแกนกลางคืออากาศ จึงมีความสามารถในการซึมผ่านต่ำและค่าความเหนี่ยวนำต่ำกว่า ∴ สามารถใช้กับงานที่มีความถี่สูงได้
ตัวเหนี่ยวนำจะต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่ไหลผ่าน ตัวเก็บประจุจะเป็นวงจรเปิดที่ความถี่ต่ำและลัดวงจรที่ความถี่สูง. ตัวเหนี่ยวนำจะลัดวงจรที่ความถี่ต่ำและวงจรเปิดที่ความถี่สูง
การเลือกขึ้นอยู่กับความถี่ถูกกำหนดให้เป็นสถานการณ์ที่ความเหมาะสมขึ้นอยู่กับความชุกของฟีโนไทป์หรือจีโนไทป์ในประชากร เรามุ่งเน้นไปที่การเลือกเชิงลบที่ขึ้นกับความถี่ ซึ่งความพอดีของฟีโนไทป์หรือจีโนไทป์จะเพิ่มขึ้นเมื่อความถี่ลดลงในประชากร
ความเหนี่ยวนำมีผลอย่างไร?
มีปัจจัยทางกายภาพหลายประการที่ส่งผลต่อการเหนี่ยวนำของขดลวด บรรจุจำนวนรอบของขดลวด เส้นผ่านศูนย์กลางของขดลวด ความยาวของขดลวด ชนิดของวัสดุที่ใช้ในแกน และจำนวนชั้นของขดลวดในขดลวด.
ตัวเหนี่ยวนำเป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟที่เก็บพลังงานไว้ในสนามแม่เหล็กเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ตัวเหนี่ยวนำสามารถต่อต้านหรือปิดกั้นการเปลี่ยนแปลงได้กระแสสลับดังนั้น.
ตัวเหนี่ยวนำเก็บพลังงานไฟฟ้าในรูปของพลังงานแม่เหล็ก ตัวเหนี่ยวนำไม่ผ่านกระแสสลับแต่ยอมให้กระแสตรงไหลได้
คุณภาพของลวดแม่เหล็กที่ใช้ไม่ดี: ตัวเหนี่ยวนำใช้ลวดชนิดพิเศษที่เรียกว่า ลวดแม่เหล็ก ไม่มีการหุ้มฉนวนใดๆ จึงเสียหายง่าย ไม่ทนต่อการกัดกร่อน: สายไฟตัวเหนี่ยวนำไม่ได้รับการป้องกัน ดังนั้นจึงไม่ทนต่อการกัดกร่อน
เรือข้ามฟากเป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไปสำหรับแกนของตัวเหนี่ยวนำ มีการซึมผ่านของแม่เหล็กสูง การสูญเสียแกนต่ำ และการเหนี่ยวนำแม่เหล็กต่ำ เหมาะสำหรับการใช้งานความถี่สูงและกระแสไฟต่ำ
นั่นคือ แรงดันคร่อมตัวเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำยิ่งความถี่สูงเท่าไร อัตราการเปลี่ยนแปลงก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น และแรงดันคร่อมตัวเหนี่ยวนำก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น.
ทำไมมันถึงทำหน้าที่เป็นวงจรเปิดที่ความถี่ต่ำ? ที่ความถี่สูง ตัวเก็บประจุจะมีเวลาในการรับประจุเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ซึ่งหมายความว่ามี "แรงดันย้อนกลับ" หรือ "แรงดันย้อนกลับ" น้อยมาก ที่ความถี่ต่ำ มีเวลาเพียงพอสำหรับประจุจำนวนมากที่จะสะสมบนตัวเก็บประจุ
ตัวเหนี่ยวนำแกนเหล็กขนาดใหญ่ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ขนาดที่เล็กกว่า มีความถี่ในการทำงานต่ำ มีความถี่ในการทำงานที่สูงกว่า
ขดลวดเหนี่ยวนำไม่ "เลือกหรือปิดกั้นความถี่บางอย่าง". แรงดันคร่อมมันคืออนุพันธ์ของเวลาที่ลบล้างของกระแสที่ใช้กับมันคูณด้วยค่าคงที่ (ความเหนี่ยวนำ)
เนื่องจากตัวเหนี่ยวนำเก็บพลังงานได้มากขึ้นระดับปัจจุบันเพิ่มขึ้นในขณะที่แรงดันตกคร่อมลดลง
