Facteurs affectant l'inductance

Il existe quatre facteurs de base de la construction de l'inductance qui déterminent la quantité d'inductance créée. Ces facteurs dictent tous l'inductance en affectant la quantité de flux de champ magnétique qui se développera pour une quantité donnée de force de champ magnétique (courant à travers la bobine de fil de l'inducteur) :

Nombre d'enroulements de fil, ou « tours » dans la bobine

Tous les autres facteurs étant égaux, un plus grand nombre de tours de fil dans la bobine entraîne une plus grande inductance; moins de tours de fil dans la bobine entraîne moins d'inductance.

Explication : Plus de tours de fil signifie que la bobine générera une plus grande quantité de force de champ magnétique (mesurée en ampères-tours !), Pour une quantité donnée de courant de bobine.

Zone de bobine

Tous les autres facteurs étant égaux, une plus grande surface de bobine (telle que mesurée en regardant dans le sens de la longueur à travers la bobine, à la section transversale du noyau) entraîne une plus grande inductance ; moins de surface de bobine entraîne moins d'inductance.

Explication : Une plus grande surface de bobine présente moins d'opposition à la formation de flux de champ magnétique, pour une quantité donnée de force de champ (amp-tours).

Longueur de la bobine

Tous les autres facteurs étant égaux, plus la longueur de la bobine est longue, moins l'inductance est importante ; plus la longueur de la bobine est courte, plus l'inductance est grande.

Explication : Un chemin plus long que le flux de champ magnétique doit emprunter entraîne une plus grande opposition à la formation de ce flux pour une quantité donnée de force de champ (amp-tours).

Matériau de base

Tous autres facteurs étant égaux, plus la perméabilité magnétique du noyau autour duquel est enroulée la bobine est grande, plus l'inductance est grande; moins la perméabilité du noyau est faible, moins l'inductance est importante.

Explication : Un matériau de noyau avec une plus grande perméabilité magnétique entraîne un flux de champ magnétique plus important pour une quantité donnée de force de champ (amp-tours).

Une approximation de l'inductance pour n'importe quelle bobine de fil peut être trouvée avec cette formule :

Il faut comprendre que cette formule donne approximatif chiffres seulement. L'une des raisons à cela est le fait que la perméabilité change à mesure que l'intensité du champ varie (rappelez-vous les courbes « B-H » non linéaires pour différents matériaux). Évidemment, si la perméabilité (µ) dans l'équation est instable, alors l'inductance (L) sera également instable dans une certaine mesure à mesure que le courant à travers la bobine change d'amplitude.

Si l'hystérésis du matériau du noyau est importante, cela aura également des effets étranges sur l'inductance de la bobine. Les concepteurs d'inducteurs essaient de minimiser ces effets en concevant le noyau de telle sorte que sa densité de flux n'approche jamais les niveaux de saturation, et ainsi l'inducteur fonctionne dans une partie plus linéaire de la courbe B/H.

Si un inducteur est conçu de telle sorte que l'un quelconque de ces facteurs puisse être modifié à volonté, son inductance variera en conséquence. Les inducteurs variables sont généralement fabriqués en fournissant un moyen de faire varier le nombre de tours de fil utilisés à un moment donné, ou en faisant varier le matériau du noyau (un noyau coulissant qui peut être déplacé dans et hors de la bobine). Un exemple de l'ancienne conception est montré sur cette photo :

Cette unité utilise des contacts en cuivre coulissants pour puiser dans la bobine à différents points le long de sa longueur. L'unité illustrée se trouve être un inducteur à noyau d'air utilisé dans les premiers travaux radio.

Un inducteur à valeur fixe est montré sur la photo suivante, une autre unité à noyau d'air antique construite pour les radios. Les bornes de connexion sont visibles en bas, ainsi que les quelques tours de fil relativement épais :

Voici une autre inductance (de plus grande valeur d'inductance), également destinée aux applications radio. Sa bobine de fil est enroulée autour d'un tube en céramique blanche pour une plus grande rigidité :

Les inductances peuvent également être très petites pour les applications de circuits imprimés. Examinez attentivement la photo suivante et voyez si vous pouvez identifier deux inducteurs proches l'un de l'autre :

Les deux inductances de ce circuit imprimé sont étiquetées L₁ et L₂ , et ils sont situés au centre droit du tableau. Deux composants proches sont R₃ (une résistance) et C (un condensateur). Ces inducteurs sont appelés « toroïdaux » car leurs bobines de fil sont enroulées autour de noyaux en forme de beignet (« tore »).

Comme les résistances et les condensateurs, les inductances peuvent également être emballées en tant que « dispositifs à montage en surface ». La photographie suivante montre à quel point un inducteur peut être petit lorsqu'il est emballé comme tel :

Une paire d'inductances peut être vue sur cette carte de circuit imprimé, à droite et au centre, apparaissant sous la forme de petites puces noires avec le numéro « 100 » imprimé sur les deux. L'étiquette de l'inducteur supérieur peut être vue imprimée sur le circuit imprimé vert comme L₅ . Bien sûr, ces inductances ont une très faible valeur d'inductance, mais cela montre à quel point elles peuvent être fabriquées pour répondre à certains besoins de conception de circuits.

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Feuille de travail d'inductance