ตัวเหนี่ยวนำ (Inductors) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีคุณสมบัติในการเหนี่ยวนำแรงเคลื่อนไฟฟ้า (Electromotive Force, EMF) เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน โดยส่วนใหญ่ทำจากขดลวดที่พันรอบแกนเหล็กหรือลูกบาศก์เฟอร์ไรต์ นี่คือข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับตัวเหนี่ยวนำ:
หลักการทำงานของตัวเหนี่ยวนำ
ตัวเหนี่ยวนำทำงานบนหลักการของกฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ (Faraday’s Law of Induction) ซึ่งระบุว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำขึ้นในขดลวดจะเป็นสัดส่วนกับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กที่ผ่านขดลวดนั้น
ประเภทของตัวเหนี่ยวนำ
- ตัวเหนี่ยวนำแกนอากาศ (Air-Core Inductors)
- ไม่มีแกนเหล็ก ใช้ลวดพันรอบอากาศ
- เหมาะสำหรับการใช้งานในความถี่สูง เช่น แถบความถี่วิทยุ
- ตัวเหนี่ยวนำแกนเหล็ก (Iron-Core Inductors)
- ใช้แกนเหล็กในการเพิ่มค่าการเหนี่ยวนำ
- เหมาะสำหรับการใช้งานในความถี่ต่ำและการกรองไฟฟ้ากระแสสลับ
- ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ (Ferrite-Core Inductors)
- ใช้แกนเฟอร์ไรต์ที่มีความต้านทานสูงและการสูญเสียต่ำ
- เหมาะสำหรับการใช้งานในความถี่สูงและในวงจรไฟฟ้า DC-DC แปลงแรงดัน
การใช้งานของตัวเหนี่ยวนำ
- การกรอง (Filtering): ใช้ในวงจรกรองเพื่อกรองความถี่ที่ไม่ต้องการในสัญญาณไฟฟ้า
- การจัดเก็บพลังงาน (Energy Storage): ใช้ในวงจรแปลงแรงดันไฟฟ้า เช่น ตัวแปลง DC-DC
- การปรับจูน (Tuning): ใช้ในวงจรปรับจูนสำหรับเครื่องรับวิทยุและโทรทัศน์
สมการพื้นฐาน
- ความเหนี่ยวนำ (Inductance, L): วัดเป็นเฮนรี (Henrys, H) โดยความเหนี่ยวนำนี้แสดงถึงปริมาณการเหนี่ยวนำแรงเคลื่อนไฟฟ้าในตัวเหนี่ยวนำ
- สมการการเหนี่ยวนำ: 𝑉=𝐿𝑑𝐼𝑑𝑡V=LdtdI
- 𝑉V: แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำขึ้น (Volts)
- 𝐿L: ความเหนี่ยวนำ (Henrys)
- 𝑑𝐼𝑑𝑡dtdI: การเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า (Amperes per second)
การคำนวณตัวเหนี่ยวนำในวงจร
- การต่ออนุกรม: 𝐿𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=𝐿1+𝐿2+⋯+𝐿𝑛Ltotal=L1+L2+⋯+Ln
- การต่อขนาน: 1𝐿𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=1𝐿1+1𝐿2+⋯+1𝐿𝑛Ltotal1=L11+L21+⋯+Ln1
สมบัติสำคัญของตัวเหนี่ยวนำ
- ความเหนี่ยวนำ (Inductance): ขึ้นอยู่กับจำนวนรอบของขดลวด พื้นที่หน้าตัด และวัสดุของแกน
- ความต้านทาน (Resistance): ขึ้นอยู่กับความยาวและขนาดของลวดที่ใช้พัน
- ความต้านทานกระแสตรง (DC Resistance): ความต้านทานที่กระแสไฟฟ้า DC เจอเมื่อไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำ
ตัวเหนี่ยวนำเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะในงานที่เกี่ยวข้องกับการกรองสัญญาณ การแปลงแรงดัน และการจัดการพลังงาน การเข้าใจลักษณะการทำงานและประเภทของตัวเหนี่ยวนำจะช่วยให้สามารถออกแบบและปรับปรุงวงจรได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น