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/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / sci / electron / 19100 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-11-17  |  4.6 KB

  1. From: myers@hpfcso.FC.HP.COM (Bob Myers)
  2. Date: Tue, 17 Nov 1992 00:29:28 GMT
  3. Subject: Re: Inductors
  4. Message-ID: <7480143@hpfcso.FC.HP.COM>
  5. Organization: Hewlett-Packard, Fort Collins, CO, USA
  6. Path: sparky!uunet!charon.amdahl.com!pacbell.com!ames!elroy.jpl.nasa.gov!sdd.hp.com!hpscit.sc.hp.com!scd.hp.com!hpscdm!hplextra!hpfcso!myers
  7. Newsgroups: sci.electronics
  8. References: <Vc99TB2w165w@digsol.jpunix.com>
  9. Lines: 69
  10.  
  11.  
  12. Sigh.  Why is it that whenever a question like this is raised, the first
  13. thing we do is trot out the equations?  SUre, the equations are *correct*,
  14. but I find that they really aren't very useful in getting a "feel" for how
  15. these things work.
  16.  
  17. So here's the *non*-mathematical explanation, since you've already been
  18. given the equations:
  19.  
  20. Every time you move charge - meaning you have an electrical current - a
  21. magnetic field is created AROUND the path of the moving charge.  It takes
  22. energy to create this field, meaning that this ALL BY ITSELF makes for an
  23. opposition to starting a charge in motion.  (Note, though, that once the
  24. field is established, it takes no more energy - meaning that a constant
  25. current sees no opposition.)  On the other hand, suppose you have some
  26. charge zipping along (again, this is what we mean by "current"), and you want
  27. to stop it.  The field is already established, and if you try to stop the
  28. charge, the energy in the field will "come back out" - the field will
  29. collapse, and in such a way so as to try to keep the charge moving (the
  30. current "flowing") until the field's energy is removed.  A similar phenomenon
  31. occurs when a moving wire cuts the field lines of a magnet - a current is
  32. "induced" into the wire, since a changing field (from the wire's point of
  33. view) moves charge.  All of this is lumped under the phenomenon we call
  34. "inductance", which is one of the three basic properties (along with resistance
  35. and capacitance) that one runs into in electromagnetics.  (Capacitance is
  36. very similar to inductance, but has to do with the effect that *electric*
  37. fields - as opposed to magnetic - have on charge.)
  38.  
  39. To increase this "field effect", you can do something very simple - wind
  40. a conductor into a coil shape, so that the fields produced by adjacent
  41. turns reinforce.  This makes the component that we call the "inductor",
  42. although it's important to note that from the above, ANY conductor MUST
  43. have non-zero inductance, if it has any physical length at all - the
  44. establishment of a magnetic field by a moving charge is a basic property
  45. of the universe!  You can also increase the intensity of the field for a
  46. given current (and so increase the inductance seen by the current) by
  47. establishing the field in a material which has a higher "permeability" than
  48. free space.  Permeability is simply a measure of the strength of the field
  49. established by a given current, and some materials (such as iron) show very 
  50. high permeabilities in comparison with ordinary space or air.  (Most materials
  51. have the same permeability as space, and are said to have a "relative
  52. permeability" of one.)  This is why putting an iron core in an inductor
  53. increases the inductance dramatically.
  54.  
  55. Now, consider the action of this device on an alternating current.  When the
  56. current is increasing, some energy must go into establishing the field
  57. in the inductor.  Similarly, if you try to DECREASE the current, the energy
  58. must come BACK OUT of the field.  In either case, there is opposition to
  59. the change in current.  The faster you try to change the current (i.e., the
  60. greater the frequency of the AC), the greater this opposition is, and so
  61. we say that "inductive reactance" varies directly with frequency.  Note also
  62. that, when the field is collapsing, the inductor can be viewed as a source
  63. of energy.  This means that as you try to decrease the current through an
  64. inductor, you will see an electric force (a voltage) appearing across it,
  65. such that this potential is "trying to keep the current going."  Playing
  66. with inductors and an AC source and a scope is a great way to see these
  67. effects in action, and you'll soon see for yourself that the voltage "created"
  68. across the inductor in this case LEADS the current through it by 90 degrees.
  69. (In other words, you'll see a voltage peak when the current is exactly at
  70. zero, with the current about to increase toward its own peak.)  A little
  71. thought about the actions described above should show you why this has to be
  72. so.
  73.  
  74. And not a bit of math in the whole thing! :-)
  75.  
  76.  
  77. Bob Myers  KC0EW   Hewlett-Packard Co.      |Opinions expressed here are not
  78.                    User Interface Tech. Div.|those of my employer or any other
  79. myers@fc.hp.com    Fort Collins, Colorado   |sentient life-form on this planet.
  80.