Inductor tijdelijke respons

Inductoren hebben precies de tegenovergestelde eigenschappen van condensatoren. Terwijl condensatoren energie opslaan in een elektrische veld (geproduceerd door de spanning tussen twee platen), inductoren slaan energie op in een magnetische veld (geproduceerd door de stroom door draad). Dus, terwijl de opgeslagen energie in een condensator een constante spanning over de aansluitingen probeert te handhaven, probeert de opgeslagen energie in een inductor een constante stroom door de wikkelingen te handhaven.

Hierdoor verzetten inductoren zich tegen stroomveranderingen en werken ze precies het tegenovergestelde van condensatoren, die zich verzetten tegen veranderingen in spanning. Een volledig ontladen inductor (geen magnetisch veld), waar geen stroom doorheen loopt, zal in eerste instantie fungeren als een open circuit wanneer hij is aangesloten op een spanningsbron (omdat hij probeert de stroom nul te behouden), waardoor de maximale spanning over de draden wordt verlaagd.

Na verloop van tijd stijgt de stroom van de inductor tot de maximale waarde die door het circuit is toegestaan, en de klemspanning neemt dienovereenkomstig af. Zodra de klemspanning van de inductor tot een minimum is gedaald (nul voor een "perfecte" inductor), blijft de stroom op een maximaal niveau en gedraagt ​​​​hij zich in wezen als een kortsluiting.

Wanneer de schakelaar voor het eerst wordt gesloten, zal de spanning over de spoel onmiddellijk naar de batterijspanning springen (doen alsof het een open circuit is) en na verloop van tijd tot nul afnemen (uiteindelijk alsof het een kortsluiting is). De spanning over de inductor wordt bepaald door te berekenen hoeveel spanning er over R valt, gegeven de stroom door de inductor, en die spanningswaarde van de batterij af te trekken om te zien wat er nog over is.

Wanneer de schakelaar voor het eerst wordt gesloten, is de stroom nul en neemt deze in de loop van de tijd toe totdat deze gelijk is aan de batterijspanning gedeeld door de serieweerstand van 1 . Dit gedrag is precies tegengesteld aan dat van het serieweerstand-condensatorcircuit, waar de stroom begon bij een maximum en de condensatorspanning bij nul. Laten we eens kijken hoe dit werkt met behulp van echte waarden:

Tijd (seconden) Batterijspanning Inductorspanning Huidige 015 V15 V00.515 V9.098 V5.902 A115 V5.518 V9.482 A215 V2.030 V12.97 A315 V0.747 V14.25 A415 V0.275 V14.73 A515 V0.101 V14.90 A615 V37.181 mV14.96 A1015 V0.681 mV14.99 A

Net als bij het RC-circuit is de benadering van de inductorspanning tot 0 volt en de stroombenadering van 15 ampère in de loop van de tijd asymptotisch . Voor alle praktische doeleinden kunnen we echter zeggen dat de spoelspanning uiteindelijk 0 volt zal bereiken en dat de stroom uiteindelijk gelijk zal zijn aan het maximum van 15 ampère.

Nogmaals, we kunnen het SPICE-circuitanalyseprogramma gebruiken om dit asymptotische verval van inductorspanning en opbouw van de inductorstroom in een meer grafische vorm in kaart te brengen (inductorstroom wordt uitgezet in termen van de spanningsval over de weerstand, waarbij de weerstand als een shunt wordt gebruikt om stroom te meten):

Merk op hoe de spanning in het begin heel snel afneemt (links van de grafiek) en vervolgens geleidelijk afneemt naarmate de tijd verstrijkt. De stroom verandert in het begin ook heel snel en neemt daarna af naarmate de tijd verstrijkt, maar hij nadert het maximum (rechts van de schaal) terwijl de spanning het minimum nadert.

BEOORDELING:

• Een volledig "ontladen" inductor (geen stroom erdoor) werkt aanvankelijk als een open circuit (spanningsdaling zonder stroom) wanneer ze worden geconfronteerd met de plotselinge toepassing van spanning. Nadat het volledig is "opgeladen" tot het uiteindelijke stroomniveau, werkt het als een kortsluiting (stroom zonder spanningsverlies).
• In een "oplaadcircuit" met weerstand-inductor gaat de inductorstroom van niets naar de volledige waarde, terwijl de spanning van maximum naar nul gaat, waarbij beide variabelen in het begin het snelst veranderen en hun uiteindelijke waarden steeds langzamer benaderen naarmate de tijd verstrijkt.
• /li>

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Tijdconstante circuits
• Werkblad Tijdconstante Berekeningen