سلف (Inductor) چیست؟

در این مقاله قصد داریم شما را با یکی از قطعات الکترونیکی پر کاربرد به نام سلف (Indoctance) آشنا کنیم. با ما همراه باشید.

سلف (Inductor)

سلف یک سیم پیچ است که در اثر عبور جریان از سیم پیچ، میدان مغناطیسی را در خود یا در هسته ایجاد می‌کند.
سلف ممکن است در مدارها برای حذف کردن یا تغییر شکل جریان AC یا طیفی از فرکانس‌های AC استفاده شود و نقش یک گیرنده رادیو ساده یا انواع مختلف نوسانگرها را تنظیم کند.
سلف همچنین می‌تواند از تجهیزات حساس در برابر افزایش ولتاژ مخرب محافظت کند.
شماتیک یک سلف شامل یک سیم پیچ است که می‌تواند در دو سبک نشان داده شده در شکل زیر نشان داده شود.
یک یا دو خط موازی در کنار سیم پیچ نشان می‌دهد که به دور یک هسته جامد از ماده‌ای پیچیده شده است که می‌تواند مغناطیسی شود، در حالیکه یک یا دو خط نقطه چین نشان می‌دهد که به دور هسته‌ای حاوی ذرات فلزی مانند لایه‌های آهن پیچیده شده است.
در جاییکه هیچ هسته‌ای نشان داده نمی‌شود، نشان دهنده یک هسته هوا است.

در شکل 1 شماهای فنی یک سلف نشان داده شده است.

شکل 1: شماهای فنی یک سلف

تعدادی از سلف‌های طراحی شده برای نصب از طریق سوراخ (DIP) در شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 2

سلف چگونه کار می‌کند؟

جریان مستقیمی که از یک هادی الکتریکی مانند سیم عبور می‌کند، میدان مغناطیسی در اطراف هادی ایجاد می‌کند.
در شکل 3 جریان معمولی (که از مثبت به منفی می‌گذرد) همانطور که با فلش قرمز/آبی نشان داده شده است از یک سیم مستقیم از چپ به راست عبور می‌کند.
میدان مغناطیسی حاصل با فلش‌های سبز نشان داده می‌شود.
اگر سیم اکنون به صورت منحنی خم شود، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، میدان مغناطیسی نیروی مجموعی را به سمت پایین از طریق منحنی وارد می‌کند.
به طور معمول گفته می‌شود که این نیروی مغناطیسی از جنوب به شمال جریان دارد.

شکل 3

شکل 4

اگر بتوان جریان مستقیم را در یک دایره پیوسته از سیم القا کرد، میدان مغناطیسی حاصل می‌تواند نیرویی را از طریق دایره وارد کند، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، با فرض گردش عقربه‌ای جریان معمولی همانطور که توسط فلش‌های قرمز/آبی نشان داده شده است.

شکل 5

به طور برعکس، اگر یک آهنربا از مرکز دایره رانده شود، یک پالس جریان الکتریکی در دایره ایجاد می‌کند.
بنابراین الکتریسیته عبوری از سیم می‌تواند میدان مغناطیسی را در اطراف سیم القا کند و برعکس، آهنربایی که در نزدیکی سیم حرکت می‌کند و می‌تواند جریان الکتریکی را در سیم القا کند.
این اصل در یک ژنراتور الکتریکی و همچنین در یک ترانسفورماتور استفاده می‌شود، که در آن جریان متناوب در سیم پیچ اولیه یک میدان مغناطیسی نوسانی را در هسته ایجاد می‌کند و میدان در هسته به جریان متناوب در سیم پیچ ثانویه تبدیل می‌شود.
توجه داشته باشید که یک میدان مغناطیسی ثابت یا بدون تغییر، جریان الکتریسیته را القا نمی‌کند.

برای درک کار کردن سلف در مدار به شکل 6 توجه کنید.

شکل 6

چیزی که در شکل میبینید باتری، لامپ، سیم پیچ دور یک آهن و یک سوئیچ است. سیم پیچ یک سلف است.
اگر سلف را از مدار خارج کنید چیزی که خواهید داشت یک چراغ قوه معمولی است. زمانیکه سوئیچ بسته می‌شود لامپ روشن می‌شود.
اما با وجودسلف در مدار همانطور که در شکل فوق نشان داده شده است، رفتار کاملا متفاوت است.
لامپ یک مقاومت است (مقاومت باعث ایجاد گرما برای درخشش رشته در لامپ می شود.).
سیم پیچ مقاومت بسیار کمتری دارد.
بنابراین چیزی که هنگام روشن کردن سوئیچ انتظار دارید این است که لامپ بسیار کم نور بدرخشد.
اکثر جریان باید مسیر کم مقاومت را از طریق حلقه طی کند.
اتفاقی که در عوض می‌افتد این است که وقتی سوئیچ را می‌بندید، لامپ به شدت داغ می‌شود و سپس کم نور می شود و هنگامی که سوئیچ را باز می کنید لامپ بسیار روشن می شود و سپس به سرعت خاموش می شود.
دلیل این رفتار عجیب «سلف» است.
هنگامیکه برای اولین بار جریان در سیم پیچ شارش می کند، سیم پیچ می خواهد یک میدان مغناطیسی را ایجاد کند.
در حالیکه میدان در حال ساخت است، سیم پیچ شارش جریان را مهار می کند.
هنگامی که میدان ساخته شد، جریان می تواند به طور عادی از سیم عبور کند.
هنگامی که کلید باز می شود، میدان مغناطیسی اطراف سیم پیچ جریان را در سیم پیچ حفظ می کند تا زمانیکه میدان فرو پاشد.
این جریان لامپ را برای مدتی روشن نگه می دارد حتی اگر سوئیچ باز باشد.
به عبارت دیگر یک سلف می تواند انرژی را در میدان مغناطیسی خود ذخیره کند و یک سلف تمایل دارد در برابر هر تغییری در مقدار جریانی که از آن عبور می کند مقاومت کند.