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Fondamentaux de l'inductance
29 Dec 2023
1. Introduction
Les inductances sont connectées aux résistances ® et aux condensateurs © Les composants passifs importants en parallèle sont parfois appelés bobines. Habituellement, une bobine fait référence à un enroulement de fil circulaire et la bobine dans un circuit fait référence à un inducteur.
Le symbole d'un inducteur est généralement représenté par un "L". Cette décision est à la mémoire du physicien Heinrich Lenz, physicien russe.

La structure de base d'un inducteur consiste à enrouler les fils en forme de bobine, ce qui peut convertir l'énergie électrique en énergie magnétique et la stocker à l'intérieur de l'inducteur. L'énergie magnétique accumulée est déterminée par la valeur d'inductance de l'inducteur, et l'unité de valeur d'inductance est Henry (H).

2. La structure de base de l'inductance

L'inducteur le plus basique est un inducteur qui enroule les fils en forme de bobine, avec des bornes externes aux deux extrémités du fil. Ces dernières années, une grande partie des inducteurs ont été fabriqués en enroulant des fils autour de noyaux magnétiques.

La valeur d'inductance d'un inducteur peut être calculée à l'aide de la formule suivante :

3. Symbole de l'inductance

taper

Inducteur (sans noyau magnétique)

Inducteur (noyau de fer)




4. Tension et courant de l'inductance
Comme indiqué dans la structure, les inducteurs sont fabriqués en enroulant simplement des fils, de sorte qu'un courant les traverse lors de l'application d'une tension. Cependant, les inducteurs sont des composants conçus pour utiliser l’induction électromagnétique, plutôt que de simplement laisser passer du courant à travers eux. Ceci explique la fonction de l'inducteur lors de l'application d'une tension continue et d'une tension alternative.

4.1 Tension continue
Comme le montre le schéma de circuit, lorsque l'interrupteur est fermé et qu'une tension continue est appliquée à l'inducteur, le courant circule vers l'inducteur. Au fur et à mesure que le courant circule vers l'inducteur (enroulement), le faisceau magnétique généré changera également et une force électromotrice (force électromotrice induite) sera générée sur l'inducteur. Fondamentalement, un inducteur est un enroulement séparé, c'est pourquoi on l'appelle « auto-inductance ». Cette force électromotrice est générée dans le sens opposé du courant, empêchant l’augmentation du courant. Au contraire, une fois l’interrupteur déconnecté et que le courant commence à diminuer, l’inductance empêchera le courant de diminuer.


Le courant (IL) représente la situation suivante : lorsque l'interrupteur est fermé, le courant s'écoule, mais en raison de l'obstruction de l'augmentation du courant de force électromotrice, le courant augmente à une certaine constante de temps. Après l’augmentation, cela dépendra du composant de résistance et il y aura un courant constant qui le traversera. Une fois l'interrupteur ouvert, le courant diminuera, mais il deviendra nul à un certain temps constant de la même manière.

La tension (VL) représente la force électromotrice de l'inducteur lorsque l'interrupteur est fermé et lorsqu'il est ouvert. Comme le montre la formule, le taux de changement entre la force électromotrice générée sur l'inducteur et le courant ( Δ I/ Δ t) Directement proportionnel.

Comme le montre la forme d'onde actuelle, lorsque l'interrupteur est fermé, le courant augmentera lentement, de sorte que la force électromotrice n'augmentera que jusqu'à la tension d'alimentation. Lorsque l'interrupteur est éteint, le courant est instantanément coupé, ce qui entraîne une forte diminution du courant et une augmentation du taux de changement par unité de temps par rapport à l'allumage de l'interrupteur, ce qui entraîne une force électromotrice plus élevée.
De plus, lorsque l'interrupteur est déconnecté, le courant ne devient pas instantanément nul car un courant de décharge circule aux bornes de l'interrupteur en raison de la haute tension générée par l'inductance.
La raison pour laquelle une force électromotrice aussi élevée peut être générée est que, comme mentionné au début de « ce qu'on appelle l'inducteur », l'inducteur est capable de convertir l'énergie électrique en énergie magnétique et de la stocker à l'intérieur de l'inducteur. L'énergie accumulée peut être représentée par l'équation suivante, qui est directement proportionnelle à la valeur de l'inductance.

Tension alternative
La description ci-dessus décrit que l'ampleur de la force électromotrice générée sur l'inducteur est directement proportionnelle au taux de variation du courant circulant vers l'inducteur, qui est également le même dans les formes d'onde AC.

(1) Premièrement, lorsque le courant augmente à partir de zéro, le taux de variation du courant est maximisé, ce qui entraîne une augmentation de la tension. Cependant, la tension ralentit à mesure que le courant augmente, et au moment où le courant atteint son maximum (le taux de variation du courant est nul), la tension devient nulle.
(2) Lorsque le courant commence à diminuer par rapport à sa valeur maximale, une tension négative est générée et lorsque le courant atteint zéro (le taux de variation du courant est le maximum), la tension est la plus basse.
Pour les domaines de (3) et (4), la même situation s’applique.

Lors de l'observation des formes d'onde du courant et de la tension, si la forme d'onde du courant est une onde sinusoïdale, alors la forme d'onde de la tension est également une onde sinusoïdale. De plus, on peut préciser que la forme d'onde du courant s'écarte de 1/4 de cycle par rapport à la forme d'onde de tension (le déphasage du courant est de 90°).
En réponse à un changement important de courant, il y aura une tension plus élevée, et on peut également comprendre que plus le taux de changement de courant est élevé, plus la tension augmentera aux hautes fréquences.
Cependant, la tension réelle de l’inductance est la même que la tension de l’alimentation CA. Par conséquent, si l’on considère la tension comme référence, on peut dire que le courant qui la traverse diminue lorsque la fréquence augmente à tension constante.
C’est-à-dire que plus la fréquence pendant la communication est élevée, moins le courant passe facilement et l’inductance agit comme une résistance.
Nous appelons cela l’inductance d’une bobine (Ω). L'impédance et le courant qui le traverse peuvent être représentés par l'équation suivante.


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