Катушка индуктивности

Что такое катушка индуктивности, представляют все — это всего лишь провод, свернутый кольцами. Когда намотан на каркас, когда с сердечником внутри, когда просто стоит как пружинка, а когда нарисован в виде спирали дорожками на плате или даже внутри микросхемы. А зачем же нужна эта катушка индуктивности?…

Собственно, если пропустить по катушке постоянный ток, то ничего не произойдет. Катушка ничем не будет отличаться от просто проводника, разве только из-за тонкого провода будет иметь большее сопротивление (про такое явление упоминалось в статье о резисторах). Но даже в при постоянном токе в момент включения и выключения возникают интересные явления, а уж при переменном токе они встают в полный рост.

Дело в том, что во время изменения тока вокруг катушки появляется переменное магнитное поле. Это явление было обнаружено Майклом Фарадеем в 1831 году. При этом, что интересно, он почти десять лет (!) проводил опыты с постоянным током в катушке, которые не давали никакого эффекта. Просто катушка с гальванометром и гальванический элемент с рубильником — стояли в разных комнатах, а переменное магнитное поле, которое могло создать ток во вторичной катушке (Фарадей проводил опыты с двумя катушками — прообразом трансформатора) возникало только в момент замыкания рубильника. И однажды так случилось, что рубильник замкнул помощник Фарадея, когда тот находился рядом с катушкой и уловил колебание стрелки гальванометра.

Нет никаких проблем для попаданца сделать это открытие на 10 лет раньше, которые ушли на эксперименты Фарадея. Да почему на 10 лет? Уже за 20 лет до открытия было все готово — Эрстед нащупал сродство электричества и магнетизма, а за 30 лет до этого уже появились гальванические элементы. То есть 30 лет ушли именно на осознание факта, а все технологические проблемы были решены задолго до этого момента.

Итак, вокруг катушки возникает магнитное поле. А зачем оно нужно в радиоприемнике? И тем более — внутри микросхемы?
Тут ситуация в точности такая же, как с конденсатором — при пропускании переменного тока появляются интересные свойства. При включении тока катушка запасает энергию в магнитном поле и не дает слишком быстро расти току, а при выключении — отдает энергию поля, также сглаживая скачок. Если правильно подобрать индуктивность катушки к частоте переменного напряжения, то мы получим нечто вроде сопротивления.

То есть при постоянном токе индуктивность — это проводник, а конденсатор — разрыв цепи, то при переменном и то и другое превращаются в сопротивления, через которые течет ток. Только конденсатор запасает энергию в электрическом поле, а катушка — в магнитном. А если совместить и то и другое, то получится поле электромагнитное, но песня про колебательный контур будет исполнена отдельно.

Но, кроме возникновения магнитного поля во время скачка тока (переходного процесса в цепи), возможна и обратная ситуация — возникновение тока в проводе, пересекающем силовые линии магнита. Первое используется в электродвигателе, а второе в генераторе.

Поэтому катушек понатыкано везде и толпами. Где она должна магнитным полем крутить якорь электродвигателя, где отсеивать нужные электромагнитные колебания, а где просто сглаживать скачки — вот как в дросселе, простейшем элементе с катушкой индуктивности.

Для попаданца катушка будет использоваться во многих вещах. На первых порах это будут высоковольтные катушки, позволяющие давать сильный разряд от слабого гальванического элемента. Потом — электромагниты, переменное напряжение для которых будет создаваться механически. Потом пойдут генераторы и электродвигатели, а дальше уже и электроника не за горами…