Comment fonctionne l'inducteur ?

Un inducteur n’est rien de plus qu’un fil isolé étroitement enroulé autour d’un noyau magnétique. Le noyau peut être en matériau ferromagnétique ou en plastique, ou dans certains cas creux (air). Cela repose sur le principe selon lequel le flux magnétique se développe autour du conducteur porteur de courant. Si vous connaissez les condensateurs, vous savez que les condensateurs stockent de l'énergie en stockant des charges égales et opposées dans leurs plaques. De même, un inducteur stocke de l’énergie sous la forme d’un champ magnétique qui se développe autour de lui. Les inducteurs réagissent différemment au courant alternatif et au courant continu. Mais avant d’aborder le « fonctionnement des inducteurs ». Regardons sa structure et ses caractéristiques.

Structure de l'inducteur :

Les inducteurs sont très simples à construire à partir de tous les autres composants utilisés en électronique. Ceci est un guide pour fabriquer un inducteur simple. Seuls un fil isolant et un matériau de noyau magnétique sont nécessaires pour envelopper la bobine. Un noyau magnétique n’est rien de plus qu’un matériau autour duquel des fils s’enroulent, comme le montre l’image ci-dessus. Il existe différents types d'inducteurs en fonction du matériau du noyau utilisé. Certains matériaux de base couramment utilisés sont le fer, les aimants en fer, etc. En plus du type de matériau de noyau, il existe également en différentes tailles et formes, notamment un cylindre, une tige, un torode et une feuille. En revanche, il existe des inducteurs sans noyau magnétique physique. Ils sont appelés inducteurs creux ou inducteurs creux. Le noyau magnétique joue un rôle important dans la modification de l'inductance de l'inducteur.

Comment fonctionne l'inducteur

Commençons par énoncer le fait que "un flux magnétique sera produit sur un conducteur porteur de courant". De même, lorsqu’un courant électrique traverse un inducteur, il crée un flux magnétique autour de celui-ci. En d’autres termes, l’énergie appliquée à l’inducteur est stockée sous forme de flux magnétique. Le flux magnétique se développera dans le sens opposé au flux de courant. L'inducteur résiste donc aux changements brusques du courant qui le traverse. Cette capacité des inducteurs est appelée inductance, et chaque inducteur aura une certaine inductance. Ceci est donné par le symbole L et en unités de Henry.

L'inductance de l'inducteur dépend de la forme de la bobine, du nombre de tours de l'enroulement du noyau magnétique, de la surface du noyau magnétique et de la perméabilité du matériau du noyau magnétique. L'inductance de l'inducteur est donnée par la formule suivante

L = μN2A/L

L - Inductance de la bobine

μ - Perméabilité du matériau du noyau

A - Surface de la bobine (m2)

N - Nombre de tours dans une bobine

l - Longueur moyenne de la bobine (m)

Inductances dans les circuits AC :

Comme mentionné précédemment, les inductances agissent différemment des sources de signaux CA et CC. Lorsqu'un signal alternatif est appliqué à un inducteur, il crée un champ magnétique qui varie avec le temps car le courant qui produit le champ magnétique lui-même varie dans le temps. Selon la loi de Faraday, ce phénomène crée une tension auto-inductive sur l'inducteur. La tension auto-induite est exprimée par VL. En fait, les tensions générées aux deux extrémités de l’inducteur agissent dans le sens opposé aux courants qui leur résistent. La tension aux deux extrémités de l'inducteur est donnée par la formule suivante

VL =Ldi/dt

VL - Tension auto-induite

di/dt - Changement du courant par rapport au temps

Si un courant de 1 ampère traverse une inductance Henry par rapport à 1 seconde, il sera généré sur l'inductance

"v. Vous pouvez maintenant voir comment le courant circulant à travers l'inducteur affecte la tension générée aux deux extrémités. La tension résultante est l'opposé du courant circulant à travers l'inducteur.

VI caractéristiques des inducteurs :

Référons-nous à la courbe caractéristique VI de l'inducteur pour mieux comprendre les concepts ci-dessus. Lorsqu'un cycle positif du signal alternatif traverse l'inductance, le courant augmente. Nous savons que l’inductance déteste les changements de courant, elle produit donc une tension induite contre le courant qui la provoque. Vous pouvez observer cela à 0 degrés dans la figure ci-dessus, où la tension induite sera maximale lorsque le courant commencera à augmenter. Une fois que le courant atteint son maximum, la tension induite devient négative pour tenter d’empêcher le courant de diminuer.

Ce cycle se répète et, à partir de la figure ci-dessus, nous pouvons observer que la tension induite générée dans l'inducteur agira sur le courant variable qui le traverse. Ici, la tension et le courant seraient déphasés de 90 degrés. Ainsi, grâce à des signaux de courant alternatif, l'inducteur stocke et libère de l'énergie sous forme de champ magnétique dans un cycle continu.

Inductances dans un circuit à courant continu :

Nous comprenons maintenant comment les inductances fonctionnent avec les sources de signaux alternatifs. Voyons comment il réagit lorsqu'il est utilisé avec une source de signal DC. Rappelons que la formule de la tension induite aux deux extrémités de l'inducteur est donnée par la formule suivante

VL =Ldi/dt

Lors de l'utilisation d'une source de signal CC, la variation du courant par rapport au temps sera nulle, ce qui entraînera une tension induite nulle aux deux extrémités de l'inducteur. En termes simples, dans un circuit à courant continu, l'inducteur se comporte comme un simple fil ordinaire et son fil génère une certaine résistance. Cependant, il y a plus à faire lorsqu'on utilise une inductance avec une source de signal CC dans un circuit réel. Dans un circuit réel, le courant met très peu de temps pour atteindre son maximum à partir de zéro. À ce moment, il y aura une tension induite aux deux extrémités de l’inducteur, qui sera un maximum négatif lorsque le courant commencera à passer de zéro à son maximum. Une fois que le courant atteint un état DC stable, la tension induite chute brusquement jusqu’à zéro et devient obsolète. Lorsqu'elle est utilisée avec une source de signal CC, l'inductance présentera de telles pointes de tension induites à courte portée.

Réactance inductive :

Une autre chose importante à savoir sur les inducteurs est la réactance. Il s'agit de la caractéristique de résistance des composants tels que les condensateurs et les inductances aux signaux électriques CA. La réactance montrée par l'inducteur est appelée réactance inductive et est donnée par la formule

XL= 2πFL

De la formule, on peut déduire que la réactance augmente à mesure que la fréquence du signal alternatif augmente, en gardant à l'esprit que l'inducteur déteste les changements de courant et présente donc une plus grande réactance aux signaux haute fréquence. Lorsque la fréquence est proche de zéro ou que le signal DC passe, la réactance devient nulle, tout comme le conducteur par lequel passe le signal d'entrée.