Tekercs (elektronika)

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából.

(Tekercs szócikkből átirányítva)

Ugrás: navigáció, keresés

A tekercs általában egy feltekercselt elektromos vezető. A menetek között szigetelés található.

Különböző tekercsek

Az induktív fogyasztó (tekercs) áramköri jele

Tartalomjegyzék

1 Működése
2 Induktivitás áramköri elemként
3 Tekercs hálózatok
4 Jellemzői
5 Fajtái
6 Felhasználása

[szerkesztés] Működése

Ha a tekercs két kivezetése közé időben állandó áramforrást kapcsolunk, akkor a meginduló elektromos áram Biot-Savart törvény értelmében mágneses mezőt hoz létre. A keletkezett mágneses mező a tekercs belsejében a legerősebb, mert itt haladnak legsűrűbben az erővonalak. A feltekercselt drót geometriai elrendezése biztosítja az erővonalak koncentráltságát. A drótot henger palástjára tekerve kapjuk a szolenoidot, és tórusz felszínére tekerve a toroid-tekercset.

A mágneses mező a bekapcsolás után fokozatosan erősödik, majd egy szintet elérve már nem nő tovább, időben állandósul. Amikor kikapcsoljuk az áramot, ugyancsak fokozatosan kezd el csökkenni, és csak egy bizonyos késleltetés után szűnik csak meg.

Ha két tekercset egymáshoz közel helyezünk el, és az egyikben ki-be kapcsolgatjuk az áramot, akkor az első tekercs változó mágneses terében lévő második tekercsben meghatározott nagyságú áramlökések keletkeznek (lásd: nyugalmi indukció). Ezen az elven alapul a transzformátor működése. De magában az első tekercsben is mérhetünk áramot a kikapcsolás után, hiszen az első tekercs a korábban maga által keltett mágneses mezőben ugyanígy viselkedik, mint a második. Ez az önindukció jelensége.

A keletkező áramlökések a Lenz-törvény szerint az őt létrehozó hatást akadályozni igyekszik, vagyis az áram kikapcsolásakor igyekszik fenntartani azt. Hasonló jelenség figyelhető meg bekapcsoláskor is, csak akkor az indukálódó áramlökés ellentétes az áramforrás áramával.

Az áram ki-be kapcsolgatását az elektrotechnikában a váltakozó áram valósítja meg.

[szerkesztés] Induktivitás áramköri elemként

Az $L$ indukció együtthatóval rendelkező induktivitás (tekercs) árama és feszültsége a következő kapcsolatban állnak egymással:

$u(t)=L\frac{d}{dt}i(t), \quad i(t)=i(t_0) + \frac{1}{L}\int_{t_0}^t u(\tau) d\tau$ .

Az egyenletek frekvencia tartományban:

$U(j\omega)=j\omega L I(j\omega)\,\!,$ amiből a tekercs impedanciája: $\frac{U(j\omega)}{I(j\omega)}=j\omega L=\omega L e^{j\pi/2}.$

Komplex frekvenciatartományban:

$U(s)=i(t_0)L + sL I(s)\,\!,$ amiből a tekercs komplex impedanciája: $\frac{U(s)}{I(s)}=sL,$ ha $i(t_0)=0\,\!.$

[szerkesztés] Tekercs hálózatok

Párhuzamos kapcsolás esetén az eredő induktivitást a következő képlettel számíthatjuk:

$\frac{1}{L_\mathrm{p}} = \frac{1}{L_1} + \frac{1}{L_2} + \cdots + \frac{1}{L_n},$

ami a gyakorlatban használhatatlan, hiszen az eredő induktivitás egy implicit kifejezésben szerepel, de könnyen explicitté tehetjük, ha bevezetjük a villamosmérnöki gyakorlatban elterjedt replusz műveletet:

$L_{12}=L_1\times L_2=\frac{L_1 L_2}{L_1+L_2},$ mivel kommutatív és asszociatív műveletről van szó, általánosan is felírhatjuk $n$ számú tekercs párhuzamos eredőjét:

$L_\mathrm{p}=L_1\times L_2 \times \dots \times L_n = \times_{i=1}^n L_i.$

Az eredő induktivitás soros kapcsolás esetén:

$L_\mathrm{s} = L_1 + L_2 + \cdots + L_n = \sum_{i=1}^n L_i$

[szerkesztés] Jellemzői

Menetszám ( = a dróthurkok száma)
Egyenfeszültségű ellenállása függ a vezető:
- anyagától (fajlagos ellenállás)
- hosszától (a tekercs hossza = (a tekercs menetszáma) · (egy menet hossza))
- keresztmetszetétől

Váltakozó feszültségen a tekercsnek nem csak ohmos, hanem jelentős induktív ellenállása is van.
- Az induktív ellenállás a menetszámtól, az esetleges vasmagtól függ és a frekvenciával növekszik.