القاگر

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو
القاگر
Electronic component inductors.jpg
نمونه‌هایی از القاگرهای با القاوَری کم.
نوع غیرفعّال
اصول کارکرد القای الکترومغناطیسی
اولین تولید مایْکِل فارادِی (۱۸۳۱)
نمادهای الکترونیک
Inductor.svg

«اِلْقاگَر»[۱] افزارهای الکترونیکی، غیرفعّال (پسیو) و معمولاً دو پایانه است که به آن «پیچه»، «سیم‌پیچ» یا «القاگر» نیز می‌گویند. عملکرد اصلی القاگر، مقاومت در برابر تغییرهای جریان الکتریکی می‌باشد. این افزاره معمولاً از رسانایی مانند یک سیم که به صورت سیم‌پیچ درآمده است و به دُور هستهای از جنس آهن یا کربُن خاص به نام «فِریت» پیچیده‌شده تشکیل می‌شود.





هنگامی که یک جریان الکتریکی از القاگر بگذرد، یک میدان مغناطیسیْ درونش ایجاد می‌شود و کارمایه در این میدان مغناطیسیْ موقّت ذخیره می‌شود.[۲] وقتی شدّت جریان الکتریکیْ تغییر کند، میدان مغناطیسی متغیّر با زمان، ولتاژی را در رسانا القا می‌کند و بر اساس «قانون القای الکترومغناطیسی فارادِی»، این ولتاژْ مانع از تغییر جریانی می‌شود که در القاگر قرار داشت؛ بنا بر «قانون لِنْز»، مسیر یک نیروی محرّکه‌ی الکتریکی (e.m.f) مخالف مسیر جریانی است که آن را سبب شده است.

مشخّصه‌ی اصلی القاگر، «القاوَری» می‌باشد که یکایش در دستگاه بین‌المللی یکاها (SI)، «هانْری» است و با (H) نمایانده می‌شود که به نام «جوزِف هِنْری»، دانشمند و فیزیکدان آمریکایی سده‌ی نوزدهم میلادی، نامگذاری شده است.

بیشتر القاگرها هستهای آهنربایی، ساخته‌شده از آهن یا فِریت دارند که سیم‌پیچ به دُور آنها بسته می‌شود و باعث افزایش میدان مغناطیسی و القاوَری می‌شود.

همراه مقاومتها و خازن‌ها، القاگرها یکی از سه عنصر خطّی و غیرفعّال مشکّل مدارهای الکترونیکی می‌باشند. از القاگرها بطور گسترده در سامانههایی که با برق جریان متناوب کار می‌کنند، استفاده می‌شود. نمونه‌ی دیگری از کاربردهای القاگر، در سامانههای رادیویی می‌باشد.

از القاگرها برای جلوگیری از جریان متناوب نیز استفاده می‌شود؛ زیرا القاگر، جریان مستقیم را می‌گذرانَد، امّا مانع از گذر جریان متناوب می‌شود. القاگرهایی که به این منظور طرّاحی شده‌اند، «خفه‌کن» (مسدودکننده) نامیده می‌شوند. از دیگر کاربردهای القاگر می‌توان به استفاده از آنها در پالایه‌های الکترونیکی بجهت جداسازی نشانکها از بسامدهای گوناگون و در مدارهای تنظیم گیرنده‌های رادیو و تلویزیون نام بُرد.


معرّفی کلّی[ویرایش]

عمل القای جریان الکتریکی، نتیجه‌ی پدید آمدن میدان مغناطیسی، پیرامون سیمی می‌باشد که جریان الکتریکی از آن می‌گذرد. جریان الکتریکی گذری از سیم، شار مغناطیسی متناسب با جریان پدیدمی‌آورد؛ بنابراین، هر تغییری در این جریان الکتریکی، ولتاژی می‌سازد که با تغییر جریان الکتریکیْ مخالفت می‌کند و مانع این امر می‌شود. این ولتاژ که با یکای «ولت» سنجیده می‌شود به صورت حاصل‌ضرب القاوَری القاگر در مشتقّ جریان الکتریکی نسبت به زمانْ محاسبه می‌شود.

در این رابطه جریان الکتریکی (i) برحسب آمپر و القاوَری (L) برحسب «هانْری» محاسبه می‌شود. القاوَری یک ویژگی هندسی مدار الکتریکی است که مشخّص می‌کند با گذر یک شدت جریان معیّن از القاگر، چه مقدار شار مغناطیسی ایجاد می‌شود.

هر سیم یا مادّهی رسانایی، هنگامی که جریان الکتریکی از درونش می‌گذرد، تولید میدان مغناطیسی می‌کند؛ امّا در ساخت القاگرها از شکل‌ها و هسته‌های گوناگون استفاده می‌شود تا میدان مغناطیسی ساخته‌شده را تقویت کنند. پیچیدن سیم باعث افزایش تعداد خط‌های شار مغناطیسی می‌شود که به مدار متّصل‌اند و باعث افزایش القاوَری می‌شود.

هرچه تعداد دُورهای القاگر بیشتر باشد، خاصیّت مغناطیسی نیز بالا می‌رود. راه دیگر، افزایش القاوَری در القاگر، گزینش هستهی مناسب می‌باشد؛ برای مثال، استفاده از مادّههای فِرومغناطیس، مانند آهن و پیچیدن سیم به دُور آنها باعث افزایش چشمگیر خط‌های شار مغناطیسی می‌شود. گزینش هستهای با تراوایی مغناطیسی، بالا باعث چندهزار-برابر شدن خاصیّت القاوَری القاگر می‌شود.

القاگر آرمانی و القاگر واقعی[ویرایش]

در بحث نگره‌ی مدارهای الکترونیکی معمولاً برای همه‌ی افزارهها یک مُدل آرمانی لحاظ می‌شود. در مُدل القاگر آرمانی، پیروی دقیق رفتار القاگر از معادله‌ی (۱) مفروض است. القاگر آرمانی، هیچگونه مقاومت الکتریکی و اثر خازنی ندارد و کارمایه را تلف نمی‌کند.

از سوی دیگر، القاگر واقعیْ تأثیرهای جانبی می‌پذیرد که باعث تغییر رفتارش می‌شوند و از مُدل القاگر آرمانی فاصله می‌گیرد. القاگر واقعی، دارای مقاومت داخلی درون القاگر، ظرفیّت خازنی به دلیل تشکیل میدان میان القاگر و اتلاف کارمایه بصورت گرما می‌باشد. در بسامدهای بالا این ظرفیّت خازنی، تأثیر شدیدی بر رفتار القاگر می‌گذارد و در برخی بسامدها حتّی می‌تواند عملکرد القاگر را به یک تشدیدگرْ تبدیل کند.

کاربردهای القاگر[ویرایش]

نمونه‌ای از یک القاگر با دو پیچه‌ی ۲۰mH (میلی‌هانْری) که در مدارهای منبع تغذیه کاربرد دارد.

از القاگرها در مدارهای آنالوگ و پردازش نشانک بطور گسترده استفاده می‌شود. از ترکیب القاگرها با خازنها و دیگر افزارههای الکترونیکی می‌توان پالایه برای نشانکها با بسامدهایی خاص ساخت.

گستره‌ی کاربرد این افزاره از مدارهای منبع‌های تغذیه با القاگرهایی با اندازه‌ی بزرگ برای جلوگیری از نوسانهای جریان ورودی، تا القاگرهایی با جثّه‌ی بسیار کوچک که پیرامون بافه‌های انتقال بسامدهای رادیویی قرار می‌گیرند تا از ادغام آنها باهم جلوگیری کنند، متغیّر است. از القاگرهای کوچک‌تر نیز در سامانههای دریافت و ارسال انواع نشانکها استفاده می‌شود.

با ترکیب دو یا چند القاگر می‌توان افزارهای به نام «ترانسفورماتور» ساخت که عضوی بنیادی در تمامی مدارهای تغذیه، انواع شارژکُنها و مدارهای مبدّل ولتاژ می‌باشد. با استفاده از ترکیب خط‌های شار مغناطیسی میان دو القاگری که یکی ثابت و دیگری در حال چرخش است، گشتاور نیرو ایجاد می‌شود که اساس کار موتورهای القایی می‌باشد.

از القاگر در مدارهای منبع تغذیه‌ی کلیدزنی بعنوان ذخیره‌گرهای کارمایه‌ی الکتریکی و واپایش ولتاژ استفاده می‌شود. همچنین القاگر در سامانه‌های انتقال الکتریسیته مانند، کاهنده‌ی ولتاژهای حاصل از صاعقه و محدودگر جریان کاربرد دارد.

القاگرهایی با مقدار القاوَری بسیار زیاد نیز در شبیه‌سازی مدارهای ژیراتور مورد استفاده قرار می‌گیرند.

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. واژهٔ مصوب فرهنگستان در حوزهٔ فیزیک هم‌ارزِ «inductor» (انگلیسی)؛ منبع: گروه واژه‌گزینی، «لاتین»، در (۱۳۷۶-۱۳۸۵)، فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان، تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی، شابک ‎۹۷۸-۹۶۴-۷۵۳۱-۷۷-۱ (ذیل سرواژهٔ inductor) 
  2. فیلم معرفی القاگر در مدار الکتریکی،

الگو:افزاره‌های الکترونیکی