Cívka

Jak tato kalkulačka funguje

Cívka ukládá elektrickou energii jako magnetické pole vytvořené proudem procházejícím vinutím drátu. Zadejte její indukčnost a proud, který jí protéká, a tato kalkulačka najde uloženou energii.

Cívka je v jistém smyslu zrcadlovým obrazem Kalkulačka Kondenzátoru: kondenzátor ukládá energii v elektrickém poli a jeho energie závisí na druhé mocnině napětí, zatímco cívka ukládá energii v magnetickém poli a její energie závisí na druhé mocnině proudu.

Vzorec

$$E = 0,5 \times L \times I^2$$

Indukčnost se zadává v milihenry (mH), praktické jednotce, ve které jsou skutečně označeny reálné cívky, protože celý henry představuje pro typickou součástku velmi velké množství indukčnosti.

Vypočítaný příklad

Cívka o indukčnosti 100 mH s proudem 2 A:

1. Indukčnost v henry: 100 ÷ 1000 = 0,1 H.
2. Energie: 0,5 × 0,1 × 2² = 0,2 J, neboli 200 mJ.

Zdvojnásobení proudu na 4A místo toho by znásobilo uloženou energii čtyřikrát na 800 mJ — stejný kvadratický vztah, jaký má kondenzátor s napětím.

Klíčové Faktory ke Zvážení

• Cívka odolává náhlé změně proudu, což je zdrojem skutečného praktického nebezpečí. Když je proud procházející cívkou náhle přerušen, kolabující magnetické pole může vygenerovat krátký, ale velmi vysoký napěťový skok — proto induktivní zátěže (jako motory a relé) běžně potřebují ochranu flyback diodou nebo podobnou ochranu v obvodu.
• Skutečné cívky mají určitý vnitřní odpor, který tento ideální vzorec ignoruje. Skutečné vinutí drátu má odpor, který během provozu rozptyluje část energie jako teplo — vzorec této kalkulačky popisuje uloženou energii ideální, bezeztrátové cívky, ne celkovou energii spotřebovanou skutečným induktivním obvodem v čase.
• Indukčnost závisí na fyzické konstrukci cívky, ne na něčem, co nastavujete přímo jako odpor rezistoru. Počet závitů, materiál jádra, a geometrie cívky — to vše určuje skutečnou hodnotu indukčnosti cívky — tato kalkulačka bere indukčnost jako známou, zadanou hodnotu, místo aby ji počítala z fyzického návrhu cívky.
• Cívky a kondenzátory společně tvoří základ rezonančních obvodů používaných v celé elektronice. Obvod LC (cívka plus kondenzátor) má vlastní rezonanční frekvenci určenou hodnotami obou součástek — stejný vztah ukládání energie, jaký má každá součástka individuálně (napětí na druhou pro kondenzátory, proud na druhou pro cívky), stojí za tím, jak energie osciluje mezi nimi v takovém obvodu.

Časté Chyby

• Zadání indukčnosti v henry místo milihenry. Většina reálných cívek je označena v mH nebo µH — zadání hodnoty v henry tam, kde se očekává mH, nadhodnotí uloženou energii faktorem milion.
• Záměna uložené energie cívky s celkovou energií rozptýlenou reálným obvodem. Tento vzorec popisuje ideální, bezeztrátový případ — odpor skutečné cívky sám rozptyluje další energii jako teplo, které tento výpočet nezachycuje.
• Ignorování rizika napěťové špičky při přerušení proudu procházejícího cívkou. Náhlé přerušení proudu do indukční zátěže může vygenerovat krátkou, ale velmi vysokou napěťovou špičku, a proto motory a relé obvykle potřebují ochranu flyback diodou.
• Zacházení s indukčností jako s něčím, co si můžete volně zvolit, jako odpor rezistoru. Indukčnost pochází z fyzické konstrukce cívky — počtu závitů, materiálu jádra a geometrie — ne z jediné nastavitelné hodnoty.

Co Je Dobré Vědět

• Chcete zrcadlový výpočet pro druhou základní energii ukládající součástku? Kalkulačka Kalkulačka Kondenzátoru zjišťuje uloženou energii z napětí místo z proudu.
• Potřebujete vztáhnout napětí, proud a odpor ve zbytku obvodu? Kalkulačka Kalkulačka Ohmova Zákona vyřeší kterýkoli z nich, který vám chybí.
• Zajímá vás výkon, který obvod odebírá, jakmile proud teče? Kalkulačka Kalkulačka Elektrického Výkonu to vypočítá přímo.