Induttore:
Un induttore è un componente passivo di un circuito elettrico che si oppone alla corrente. È una bobina di filo avvolto attorno a un materiale magnetico. La tensione applicata induce corrente attraverso l'induttore. Quando la corrente scorre attraverso l'induttore, genera un campo magnetico. I campi magnetici non cambiano. Pertanto, l'induttore cerca di impedire che la corrente che lo attraversa cambi.
Reattanza:
La reattanza è definita come un'opposizione al flusso di corrente in an circuito elettrico. È indicato da ?.
Reattanza induttiva XL:
La reattanza induttiva è la reattanza offerta da un induttore: maggiore è la reattanza, minore è la corrente.
In un circuito in cc la reattanza induttiva sarebbe nulla (cortocircuito), alle alte frequenze un induttore ha reattanza infinita (circuito aperto).
Unità di reattanza induttiva | SI unità di reattanza induttiva
La reattanza induttiva agisce come opposizione al flusso di corrente nel circuito. Quindi l'unità SI della reattanza induttiva è la stessa di quella della resistenza, cioè Ohm.
Simbolo per reattanza induttiva
La reattanza induttiva è indicata con ?L or XL.
Derivazione della reattanza induttiva
Supponiamo di avere il seguente circuito elettrico con induttanza L collegato a una sorgente di tensione alternata. Questa sorgente crea una corrente alternata che scorre all'interno dell'induttore se l'interruttore è chiuso. Quindi, la corrente elettrica nel circuito in qualsiasi momento è data da,
io=ioOCosωt
Dove io0= valore di picco della corrente
= frequenza angolare
Ora, se applichiamo la seconda legge di Kirchhoff o la legge del ciclo di Kirchhoff in questo circuito, otteniamo,
Quindi, la tensione ai capi dell'induttore V è uguale all'induttanza moltiplicata per la derivata della corrente elettrica I rispetto al tempo.
Se cos(ωt+90°)= 1, allora V=V0= LI0(tensione di picco)
Sappiamo dalla legge di Ohm,
All'interno di un resistore,
V0=I0R
dove R= resistenza
V0=I0\\XL
Poiché la reattanza induttiva è simile alla resistenza, possiamo ottenere un'equazione analoga:
dove ?L=reattanza induttiva
Confrontando V0 trovata nell'equazione precedente, si può concludere che,
XL =ωL = 2πfL
dove f=frequenza
Formula di reattanza induttiva
La reattanza induttiva di una bobina è,
?L=ωL o ?L=2?fL
Dove è la frequenza angolare, f è la frequenza della tensione applicata e L è l'induttanza della bobina.
Derivazione della reattanza induttiva
Reattanza induttiva in serie
Nel circuito sopra, tre induttanze L1, L2 e io3 sono collegati in serie. Quindi, se applichiamo la legge di Kirchhoff,
Prendendo il valore di picco, possiamo dire che,
Vo = Ioω(l1 + L2+ L3)
Quindi, induttanza totale L=L1+L2+L3
Pertanto, reattanza induttiva nel collegamento in serie, ?L= ω(L1+L2+L3+…..Ln)
Reattanza induttiva in parallelo
Nel circuito sopra, tre induttanze, L1, L2 e io3, sono collegati in parallelo. Se l'induttanza totale è L, per la legge di Kirchhoff, possiamo dire,
Così,
Pertanto, reattanza induttiva in collegamento parallelo,
Induttanza e reattanza induttiva
Magnetismo ed elettricità coesistono nei circuiti elettrici. Se un conduttore viene posto in un campo magnetico in continua evoluzione, viene generata una forza nel conduttore. Si chiama forza elettromotrice o EMF. Viene chiamata la capacità di creare tensione per il cambiamento nel flusso di corrente induttanza.
EMF aiuta il flusso di corrente nel circuito. Mentre la corrente passa attraverso la bobina dell'induttore, cerca di opporsi alla corrente. Questa reazione è nota come reattanza induttiva.
Qual è la differenza tra induttanza e reattanza induttiva?
Induttanza
- Induttanza:
- L'unità di induttanza è Henry o H.
- La dimensione dell'induttanza è [ML2T-2A-2]
- Non dipende dalla frequenza.
- Maggiore è l'induttanza, maggiori saranno i campi elettromagnetici e la corrente indotti.
Reattanza induttiva
- Reattanza induttiva XL=ωL.
- L'unità di reattanza induttiva è ohm o Ω.
- La dimensione della reattanza induttiva è [ML2T-3I-2].
- Dipende dalla frequenza.
- Maggiore è la reattanza induttiva, minore sarà la corrente.
Reattanza induttiva nel circuito CC
In un circuito CC, la frequenza di alimentazione è uguale a zero. Quindi ?L è anche zero. L'induttore si comporterebbe come un cortocircuito nello stato stazionario.
Relazione tra induttanza e reattanza
Reattanza ? composto da due componenti:
- Reattanza induttiva o ?L
- Reattanza capacitiva o ?C
Quindi
Formula di reattanza induttiva totale
Differenza tra induttanza e reattanza
Induttanza:
- L'unità di induttanza è Henry o H.
- La dimensione dell'induttanza è [ML2T-2A-2]
- Non dipende dalla frequenza.
- L'induttanza è direttamente proporzionale alla corrente.
Reattanza induttiva
- Reattanza
- L'unità di reattanza è ohm o Ω
- La dimensione della reattanza induttiva è [ML2T-3I-2]
- Dipende dalla frequenza.
- La reattanza è inversamente proporzionale alla corrente.
L'inverso della reattanza induttiva è suscettanza
La quantità reciproca della reattanza induttiva è nota come suscettanza induttiva. È indicato con BL.
La suscettanza induttiva è simile alla conduttanza G, che è l'inverso della resistenza.
Quindi l'unità di BL è anche Siemens o S.
La suscettanza fisicamente induttiva rappresenta la capacità di un circuito elettrico puramente induttivo di consentire il flusso di corrente attraverso di esso.
Reattanza e suscettanza
La reattanza misura la reazione di un circuito contro la variazione di corrente nel tempo, mentre la suscettanza misura la suscettibilità del circuito nel condurre la corrente variabile.
Confronto di impedenza di resistenza, reattanza, capacità, induttanza
| parametri | resistenza all'usura | Reattanza | Capacità | Induttanza | Impedenza |
| Definizione | La misura dell'ostruzione provocata dal conduttore verso la corrente è nota come resistenza. | La caratteristica dell'induttore e del condensatore per opporsi a qualsiasi variazione di corrente è chiamata reattanza. | La capacità di un conduttore di immagazzinare carica elettrica è nota come capacità. | La proprietà di un conduttore di generare un campo elettromagnetico a causa della variazione di corrente è nota come induttanza. | L'impedenza è l'intera opposizione in un circuito elettrico causata dall'induttore, dal condensatore e dal resistore. |
| Simbolo | La resistenza è rappresentata da R | La reattanza è rappresentata da ? | La capacità è rappresentata da C | L'induttanza è rappresentata da L | L'impedenza è rappresentata da Z |
| Unità | Ohm | Ohm | Farad | Henry | Ohm |
| Espressione generale | La resistenza in un circuito con tensione v e corrente i è R = V/I | La reattanza in un circuito con la frequenza angolare della sorgente di tensione ω è, X= ωL + 1/ωC | La capacità di un condensatore a piastre parallele con permittività media ϵ, area di piastra A e separazione d tra le piastre è C=ϵA/d | L'induttanza di una bobina con tensione indotta V è, L=V/dI/dT | L'impedenza totale di un circuito può essere scritta come Z=ZR+ZC+ZL |
Reattanza capacitiva
Proprio come la reattanza induttiva, la reattanza capacitiva è l'impedenza causata dal condensatore. È indicato con Xc. Quando viene applicata la tensione CC in un circuito RC, il condensatore inizia a caricarsi. Successivamente, la corrente scorre e l'impedenza interna del condensatore la ostruisce.
Reattanza capacitiva
Qual è la differenza tra reattanza induttiva e reattanza capacitiva?
Reattanza capacitiva vs reattanza induttiva
| Reattanza capacitiva | Reattanza induttiva |
| La reattanza del condensatore | La reattanza dell'induttore |
| È indicato con XC | È indicato con XL |
| XC =1/ωC | XL =ωL |
| Quando una tensione alternata sinusoidale viene applicata a un condensatore, la corrente anticipa la tensione di un angolo di fase di 90° | Quando una tensione alternata sinusoidale viene applicata a un induttore, la corrente ritarda la tensione di un angolo di fase di 90° |
| È inversamente proporzionale alla frequenza. | È direttamente proporzionale alla frequenza |
| Nell'alimentazione CC, il condensatore si comporta come un circuito aperto. | Nell'alimentazione CC, l'induttore si comporta come un cortocircuito. |
| Ad alta frequenza, il condensatore funge da cortocircuito. | Ad alta frequenza, l'induttore agisce come un circuito aperto. |
Circuito CA in combinazione serie LR
Ci sono due componenti nel circuito di cui sopra: il resistore R e l'induttore L. Lascia che il tensione ai capi della resistenza è Vr e la tensione ai capi dell'induttore è VL.
Il diagramma dei fasori mostra che la tensione totale V, la tensione della resistenza Vr e tensione dell'induttore VL forma un triangolo rettangolo.
Applicando il teorema di Pitagora si ottiene
V2=Vr2+VL2
dove φ=angolo di fase
Come trovare la reattanza induttiva? | Formule importanti
XL = 2πfL
Potenza P=VrmsIrmsCosφ
Calcola la reattanza induttiva | Esempio di calcolo della reattanza induttiva
Trova la tensione CA richiesta affinché la corrente di 20 mA fluisca attraverso un induttore da 100 mH. La frequenza di alimentazione è di 500 Hz.
Dato: i= 20 mA f=400 Hz L=100mH
Poiché la serie è puramente induttiva, l'impedenza nel circuito, Z=XL
Lo sappiamo, XL=ωL=2?fL=2 x 3.14 x 400 x 0.1=251.2 ohm
Pertanto, tensione di alimentazione V=iXL= .02 x 251.2= 5.024 volt
Calcola XL di un induttore da 5 mH quando viene applicata una tensione CA di 50 Hz. Trovi anche iorms ad ogni frequenza quando Vrms è 125 volt.
XL=2?fL=2 x 3.14 x 50 x 5 x .001 = 1.57 ohm
Calcola la reattanza induttiva usando tensione e corrente
Una resistenza di 20 ohm, un'induttanza di 200 mH e una capacità di 100 µF sono collegate in serie su una rete da 220 V, 50 Hz. Determina XL, XC e la corrente che scorre nel circuito.
Sappiamo, V=220 volt R=20 ohm L=0.2 H f=50 Hz
XL=2?fL=2 x 3.14 x 50 x 0.2=62.8 ohm
=1/(2 x 3.14 x 50 x 0.0001)=31.8 ohm
Quindi impedenza totale,
= (20)2+(62.8-31.8)2=36.8 ohm
Quindi, attuale
Resistenza-Reattanza-Impedenza: studio comparativo
| resistenza all'usura | Reattanza | Impedenza |
| Si oppone al flusso di elettroni | Si oppone al cambiamento della corrente | Combinazione di reattanza e resistenza |
| R = V / I | X=XL + XC | Z=(r2 + XL2)1/2 |
| Misurato in ohm | Misurato in ohm | Misurato in ohm |
| Non dipende dalla frequenza | Dipende dalla frequenza | Dipende dalla frequenza |
Reattanza di dispersione nel motore a induzione
La reattanza di dispersione è l'impedenza causata dall'induttore di dispersione in un motore a induzione. Un campo magnetico rotante si sviluppa nel motore a induzione a causa della potenza trifase applicata. La maggior parte delle linee di flusso magnetico generate dall'avvolgimento dello statore attraversano il rotore. Anche se pochissime linee di flusso si chiudono nel traferro e non contribuiscono all'intensità del campo magnetico. Questo è il flusso di dispersione.
A causa di questo flusso di dispersione, nell'avvolgimento viene indotta un'autoinduttanza. Questo è noto come reattanza di dispersione.
Reattanza sub-transitoria del motore a induzione
In un cortocircuito, il flusso magnetico generato nell'avvolgimento della serranda riduce la reattanza a regime. È noto come reattanza sub-transitoria. Il termine "sub-transitorio" suggerisce che la quantità opera ancora più velocemente del "transitorio".
FAQ
A cosa è proporzionale la reattanza induttiva?
La reattanza induttiva è direttamente proporzionale alla frequenza.
Che cos'è la reattanza induttiva e in che modo influisce su un circuito CA?
A differenza della DC, nel Circuito CA, la corrente varia rispetto al tempo.
Cosa succede quando la reattanza capacitiva è maggiore della reattanza induttiva?
Se XC è più di XL, allora la reattanza complessiva è capacitiva.
Che cos'è l'induzione?
La variazione del campo magnetico provoca tensione e corrente nel circuito. Questo fenomeno è noto come induzione.
Cosa fa l'induttanza in un circuito?
L'induttanza si oppone alla variazione di corrente che scorre attraverso il circuito.
Cos'è l'induttanza di una bobina?
I induttanza di una bobina proviene dal campo magnetico a causa della corrente variabile.
Perché L è usato per l'induttanza?
Secondo le iniziali, avrei dovuto essere usato per rappresentare l'induttanza. Ma poiché I è già utilizzato per la corrente, L è utilizzato per l'induttanza per onorare lo scienziato Heinrich Lenz per il suo straordinario contributo nel campo dell'elettromagnetismo.
L'autoinduttanza può essere negativa?
L'autoinduttanza è puramente una grandezza geometrica e dipende dal circuito esterno. Quindi non può essere negativo. Il segno meno nella legge di Lenz indica la natura opposta dell'EMF al campo magnetico.
I motori hanno induttanza?
L'EMF posteriore è un fattore cruciale nei motori. Entrambi i motori CA e CC utilizzano una sorgente di bassa tensione CA per misurare l'induttanza.
Cos'è l'unità di induttanza?
L'unità SI dell'induttanza è volt-secondo per ampere o Henry.
Perché l'induttore blocca la corrente alternata e consente la corrente continua?
L'induttore crea un EMF quando la corrente lo attraversa. In AC, l'EMF è molto alto all'aumentare della frequenza. Quindi anche l'opposizione è significativa. Ma nell'alimentazione CC, non c'è EMF, e di conseguenza non ha luogo alcuna opposizione. Quindi si dice che l'induttore blocca AC e consente DC.
L'induttore consente la corrente continua?
L'induttore consente la corrente continua poiché non vi è alcuna forza opposta che agisce nel circuito.
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Ciao……Sono Kaushikee Banerjee e ho completato il mio master in Elettronica e Comunicazioni. Sono un appassionato di elettronica e attualmente mi dedico al campo dell'elettronica e delle comunicazioni. Il mio interesse risiede nell’esplorazione di tecnologie all’avanguardia. Sono uno studente entusiasta e armeggio con l'elettronica open source.
