القاگر

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
چند نمونه القاگر

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

هنگامی که جریانی از سیمپیچ بگذرد، کارمایه بصورت میدان مغناطیسی در سیمپیچ ذخیره می‌شود. وقتی شدّت جریان الکتریکی تغییر کند، میدان مغناطیسی متغیّر با زمان، ولتاژی را در رسانا القا می‌کند و براساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادِی، این ولتاژْ مانع از تغییر جریانی می‌شود که در سیمپیچ قرار داشت. مشخّصه‌ی اصلی القاگر، «القاوَری» می‌باشد که یکای آن هانْرِی است و با (H) می‌نمایاید. اکثر القاگرها هسته‌ای آهنربایی، ساخته‌شده از آهن یا فِرّیت دارند که سیمپیچ به دُور آنها بسته می‌شود و باعث افزایش میدان مغناطیسی و القاوَری می‌شوند.

همراه مقاومت‌ها و خازن‌ها، القاگرها یکی از سه عنصر خطّی و غیر فعّال مشکّل مدارهای الکترونیکی می‌باشند. از القاگرها بطور گسترده در تجهیزاتی که با برق متناوب (AC) کار می‌کنند، استفاده می‌شود. نمونه‌ی دیگری از کاربردهای القاگر در تجهیزات رادیویی می‌باشد. از القاگرها برای جلوگیری از جریان متناوب نیز استفاده می‌شود؛ زیرا القاگر، جریان مستقیم (DC) را می‌گذراند امّا مانع از گذر جریان متناوب می‌شود. از دیگرکاربردهای القاگر می‌توان به استفاده از آنها در پالایه‌های الکترونیکی به جهت جداسازی نشانک‌ها از بسامدهای گوناگون و در مدارهای تنظیم گیرنده‌های رادیو و تلویزیون نام برد.

معرّفی کلّی[ویرایش]

عمل القای الکتریکی نتیجه‌ی پدید آمدن میدان مغناطیسی، پیرامون سیمی می‌باشد که جریان الکتریکی از آن می‌گذرد. جریان گذری از سیم شار مغناطیسی متناسب با جریان پدید می‌آورد. بنابراین، هرتغییری در این جریان، ولتاژی می‌سازد که با تغییر جریان مخالفت می‌کند و مانع این امر می‌شود. این ولتاژ که با یکای «ولت» سنجیده می‌شود بصورت حاصل ضرب القاوَری القاگر در مشتقّ جریان نسبت به زمان محاسبه می‌شود.

v = L \frac{di}{dt} \qquad \qquad \qquad \qquad \text{(1)} \,

در این رابطه جریان (i) برحسب آمپر و القاوَری (L) برحسب «هانْری» محاسبه می‌شود. القاوَری یک ویژگی هندسی مدار است که مشخّص می‌کند با گذر شدّت جریانی معیّن از سیمپیچ، چه مقدار شار مغناطیسی ایجاد می‌شود. هرسیم 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 عدّه‌ی خط‌های شار مغناطیسی می‌شود که به مدار متّصل‌اند و باعث افزایش القاوَری می‌شود. هرچه عدّه‌ی دُورهای سیمپیچ 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 القاگری 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 سیمپیچ، اثر خازنی بدلیل تشکیل میدان میان سیمپیچ و اتلاف کارمایه بصورت گرما می‌باشد. در بسامدهای بالا این اثر خازنی تأثیر شدیدی بر رفتار القاگر می‌گذارد و در برخی بسامدها حتّی می‌تواند عملکرد القاگر را به یک مدار تشدیدگر تبدیل کند.

کاربردها[ویرایش]

نمونه‌ای از یک القاگر با دو سیمپیچ 47mH که در مدارهای منبع تغذیه کاربرد دارد

از القاگرها بطور گسترده در مدارهای مانسته و پردازش نشانک استفاده می‌شود. از ترکیب القاگرها با خازن‌ها و دیگرافزاره‌های الکترونیک 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 (فِرّیت بید) که پیرامون بافه‌های انتقال بسامدهای رادیویی قرار می‌گیرند تا از ادغام آنها با یکدیگر جلوگیری کنند، متغیّر است. از القاگرهای کوچک‌تر نیز بطور فراوان در دستگاه‌های دریافت و ارسال انواع نشانک‌ها استفاده می‌شود.

با ترکیب دو یا چند سیمپیچ می‌توان وسیله‌ای به نام ترادیسنده ساخت که عضوی بنیادی در تمامی مدارهای تغذیه، انواع شارژکُن‌ها و مدارهای مبدّل ولتاژ می‌باشد. با استفاده از ترکیب خط‌های شار مغناطیسی میان دو سیمپیچی که یکی ثابت و دیگری در حال چرخش است، گشتاور مکانیکی ایجاد می‌شود که اساس کار موتورهای القایی می‌باشد.

از القاگر در مدارهای تغذیه 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 (چرخنده‌ها) مورد استفاده قرار می‌گیرند.

جستارهای وابسته[ویرایش]

مأخذها[ویرایش]

  1. واژهٔ مصوب فرهنگستان در حوزهٔ فیزیک هم‌ارزِ واژهٔ اصلی؛ منبع: گروه واژه‌گزینی و زیر نظر حسن حبیبی، «لاتین»، در (۱۳۷۶-۱۳۸۵)، فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان، تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی، شابک ‎۹۷۸-۹۶۴-۷۵۳۱-۷۷-۱ (ذیل سرواژهٔ inductor) 

الگو:افزاره‌های الکترونیکی