Справочник радиолюбителя

5. Индуктивность (самоиндукция)

66. Что такое индуктивность?

Как известно, вокруг каждого проводника, по которому протекает электрический ток, возникают силовые линии. Число этих линий зависит от силы тока. Чем сильнее ток, тем больше силовых линий появляется вокруг провода. При прохождении по проводнику постоянного тока количество силовых линий не меняется; при прохождении по проводу переменного тока или при изменении силы постоянного тока, число силовых линий возрастает при увеличении силы тока и уменьшается при ослаблении его. Мы можем себе представить, что при увеличении силы тока силовые линии как бы «разворачиваются» из провода, выходят из него все в большем количестве, а при ослаблении тока как бы сжимаются, сворачиваются в провод. Из теории электротехники известно, что в тех случаях, когда какой-либо проводник пересекается силовыми линиями, то в этом проводнике возникает электрический ток. Это явление носит название индукции. Но возникновение в проводнике тока имеет место не только тогда, когда проводник пересекается силовыми линиями «чужого поля», т. е. поля, созданного соседним проводником, а также и тогда, когда провод пересекается собственными силовыми линиями, т. е. теми линиями, которые созданы в нем тем током, который протекает по нему от какого-либо источника. Совершенно естественно, что в том случае, когда по проводнику протекает постоянный ток — никакого пересечения провода силовыми линиями происходить не будет. Если же сила тока увеличивается или уменьшается, то вокруг провода разворачиваются силовые линии или, наоборот, сворачиваются и при этом они пересекают провод, вследствие чего в последнем будет возникать дополнительное напряжение. Появление в проводе дополнительного напряжения, вызванного своими же собственными силовыми линиями, носит название индуктивности. Индуктированный ток имеет направление, обратное начальному току в том случае, когда сила начального тока увеличивается и совпадает с ним по направлению, когда сила начального тока уменьшается. Следовательно, можно сказать, что индуктированный ток как бы стремится противодействовать всем изменениям начального тока, так как если начальный ток усиливается, то индуктированный направляется в противоположную сторону и как бы ослабляет его, когда же первичный ток ослабляется, то индуктированный ток течет в направлении начального, складывается с ним.

Явление индуктивности наблюдается во всех проводниках любых форм, но в прямолинейных проводниках оно сравнительно слабо; в прямолинейных проводниках, свитых в катушку, явление индуктивности заметно чрезвычайно резко. Это объясняется тем, что силовые линии, возникающие вокруг каждого витка катушки, пересекают не только свой виток, но и соседние витки, индуктируя в них также напряжение; вследствие этого токи индуктивности в проводниках, свитых в катушку, получаются значительно более сильными.

67. Что такое генри?

Генри — единица индуктивности. Индуктивностью в один генри обладает такая катушка, изменение силы тока в которой на один ампер в секунду создает электродвижущую силу в один вольт. Практически генри является величиной довольно большой. Этой величиной пользуются при определении индуктивности трансформаторов и дросселей низкой частоты. При определении индуктивности высокочастотных катушек обычно пользуются единицами в тысячу или в миллион раз меньшими, которые называются миллигенри и микрогенри. Одна тысячная микрогенри часто называется сантиметром, т. е. 1 000 см равняются 1 мкГн.

68. Какие катушки лучше — сотовые или цилиндрические?

Цилиндрические катушки являются наилучшим видом катушек. Цилиндрические катушки обладают наименьшими потерями по сравнению с катушками любых других типов, но в то же время эти катушки являются и самыми громоздкими. Обычно цилиндрические катушки применяются в коротковолновых и средневолновых контурах, так как в этих случаях катушки состоят из сравнительно малого числа витков и поэтому не громоздки. Кроме того, преимущество цилиндрических катушек на частотах, соответствующих коротким и средним волнам, сказывается особенно сильно. Длинноволновые катушки в большинстве случаев применяются сотовые, что объясняется, с одной стороны, соображениями компактности и, с другой, тем, что на длинных волнах разница в качестве между цилиндрическими и сотовыми катушками не особенно велика.

69. Какого направления витков надо придерживаться при намотке катушек приемника и силового трансформатора?

Направление витков силового трансформатора никакого значения не имеет. Первичная обмотка может быть намотана в одну сторону, вторичная — в другую и качество трансформатора будет таким же, как если бы витки намоток шли бы в одном направлении. Точно также безразлично направление витков и при раздельном расположении обмотки трансформатора на одном и том же сердечнике. В этом случае необходимо соблюдать не направление в одну сторону витков, а правильность соединения между собой разделенных частей обмоток; соединение их должно быть таким, чтобы магнитные поля, создаваемые обеими намотками, были направлены в одну и ту же сторону.

Почти то же самое можно сказать и о значении направления витков при намотке катушек контуров приемника. На одном и том же каркасе направление витков катушек может идти в любую сторону. Здесь необходимо принять во внимание лишь то, что емкость катушек может быть различной при разном направлении витков. Поэтому, например, к аноду и сетке присоединяются те концы трансформатора, между которыми существует наименьшая емкостная связь, т. е. концы катушек, наиболее удаленные друг от друга. То же самое можно сказать и относительно катушки обратной связи: важно не направление витков, а правильность включения ее концов. При неправильном включении концов приемник не будет генерировать (см. вопрос 150).

70. Что значит «мотать в одном направлении»?

Под намоткой в одном направлении понимается такая намотка, при которой витки одной катушки являются продолжением другой. Такая намотка в одном направлении двух катушек показана на левом рисунке. Из рисунка видно, что начало катушки L2 является продолжением конца намотки катушки L1. Если конец L1 и начало L2 соединить, то получится как бы одна катушка. Нет необходимости следить за тем, чтобы две катушки или две какие-нибудь обмотки были фактически намотаны в одном направлении. Важно лишь, чтобы они были соединены между собою так, чтобы ток, проходя по второй катушке, обходил каркас, на котором намотаны катушки, в одном направлении. Иначе говоря, если смотреть на сердечник катушки с какого-нибудь конца, то ток, проходящий по катушке, должен казаться проходящим в обеих катушках по часовой стрелке или против нее. На правом рисунке — две катушки, намотанные на одном сердечнике, в различных направлениях. Для намотки катушки L1 провод обходил по верху сердечника справа налево, а под низом сердечника — слева направо; при намотке катушки L2 направление витков было обратное. Но, если соединить конец катушки L1 с концом катушки L2, то нетрудно увидеть по рисунку, что ток в обеих катушках будет проходить в одном направлении. Такое соединение и будет правильным.

71. Что называется «шагом намотки» сотовой катушки?

Сотовая катушка мотается на болванке определенного диаметра между двумя рядами (обычно по 29) гвоздей, при чем при намотке провод в определенной последовательности переходит с одного гвоздя на другой. Для намотки нужно знать диаметр болванки, число гвоздей в ряду и шаг намотки, который обыкновенно обозначается цифрой, например «шаг намотки семь». Это значит, что намотка провода начинается с первого гвоздя в первом ряду, далее переходит на 1 + 7, т. е. на восьмой гвоздь — во втором, а затем на 8 + 7, т. е. на пятнадцатый в первом, на двадцать второй во втором и на двадцать девятый в первом. При 29 гвоздях в ряду, на двадцать девятом гвозде заканчивается намотка первого витка катушки и затем провод переходит на седьмой гвоздь во втором ряду, на четырнадцатый в первом и т. д. «Шаг намотки», таким образом обозначает порядок чередования гвоздей, за которые цепляется провод при намотке сотовых катушек.

72. Что называется «принудительным шагом» намотки?

Для улучшения качества цилиндрических катушек витки не мотаются плотно один к другому. Намотка катушки, при которой витки расположены не вплотную, а с некоторым зазором, называется намоткой «принудительным шагом». Для равномерности зазора между витками цилиндрической катушки намотку производят двумя проводами и при этом витки проводов укладываются вплотную. Когда намотка закончена — один из проводов сматывают и на каркасе остается провод, витки которого отделены друг от друга одинаковыми промежутками, равными толщине снятого провода. Второй провод с успехом можно заменить обыкновенной ниткой.

73. Чем можно скреплять катушки?

Удобнее всего скреплять витки катушек коллодием. Диэлектрическая проницаемость коллодия очень мала, он очень быстро высыхает, не пачкает рук и дешев.

74. Почему катушки рекомендуется мотать на прессшпане, а не на простом картоне?

Электрические качества прессшпана и картона одинаковы. Однако картон обладает гигроскопичностью, т. е. свойством впитывать в себя влагу, отчего качество катушек, намотанных на картоне, сильно снижается. Прессшпан менее гигроскопичен и поэтому влажность воздуха оказывает меньше вредного влияния на катушки, намотанные на прессшпановом каркасе.

75. Как уничтожить гигроскопичность картона?

Уничтожить гигроскопичность картона можно путем пропитывания его парафином. Пропарафинированный картон может заменить прессшпан в качестве материала для каркасов.

76. Можно ли делать отступления при намотке катушек от данных, указанных в описании?

Если не имеется в наличии того провода, которым в описании рекомендуется наматывать катушку, то лучше применить провод более тонкий, разбросав намотку так, чтобы общая длина ее была равна той длине, которую заняла бы катушка, намотанная проводом, указанным в описании. Применять более толстый провод не следует. Катушка, намотанная более толстым проводом, будет более длинна; при этом же числе витков она будет иметь меньшую индуктивность и поэтому число витков ее придется увеличивать; при намотке же более тонким проводом число витков можно оставить то, которое указано в описании. Кроме того, применение более тонкого провода хотя и ухудшит несколько множитель вольтажа катушки, но зато обеспечит меньшее изменение множителя вольтажа по диапазону.

77. Можно ли приемник, работающий на сменных катушках, перевести на работу с постоянными катушками?

Каждый приемник, работающий на сменных катушках, можно переделать на работу с постоянными катушками.

Эта переделка в отдельных случаях бывает трудна и зависит от схемы приемника. Легче всего произвести такую переделку в приемниках, в которых усиление высокой частоты осуществлено по схеме параллельного питания (см. вопрос 388). Схема с трансформаторной связью в каскадах высокой частоты более сложна для переделки. Такие приемники нужно или переделывать на схему параллельного питания или же применять очень сложные переключатели диапазонов.

78. Как выключить неработающие витки катушки?

Существуют три способа выключения неработающих витков катушки: первый способ — замыкание неработающих витков накоротко, второй — отключение одного конца неработающей части и третий — полное отсоединение неработающей части. На рисунке:

а — неработающая часть витков замкнута накоротко;

b — отсоединение одного конца неработающей части катушки (второй конец остается присоединенным к работающей части катушки);

с — полное отсоединение неработающей части, которая отключается каким-либо переключателем от работающей части.

Наилучшие результаты дает третий способ (полное отключение неработающей части), но он требует устройства сложных переключателей и, кроме того, преимущества этого способа перед другими выявляются только в том случае, если отключенные витки будут достаточно удалены от работающей части катушки. Чаще всего применяют способ закорачивания витков, который дает удовлетворительные результаты. Оставление неработающих витков, присоединенных к одному концу катушки, дает наихудшие результаты и поэтому практически не применяется.

79. Можно ли катушки одного приемника заменить катушками от другого?

Принципиально такая замена возможна, если индуктивность катушек, ранее работавших в приемнике, и индуктивность катушек, которые хотят применить в данном приемнике, одинакова. В этом случае возможность замены будет зависеть только от условий механического порядка, т. е. поместятся ли новые катушки в приемнике, удобно ли их экранировать и т. д. Если же индуктивность катушек не одинакова, то применение их в приемнике без переделок в некоторых случаях может очень значительно изменить диапазон приемника, что приведет к тому, что известная часть станций перестанет быть слышимой. Замену катушек сравнительно легко производить в приемниках, работающих без обратной связи. Если же в приемнике имеется обратная связь, то при замене катушек обычно приходится производить заново регулировку обратной связи, так как число витков катушки обратной связи может оказаться неблагоприятным для данного приемника.

80. Целесообразно ли мотать катушки на ребристом каркасе?

Катушка, намотанная на ребристом каркасе, по качеству лучше, чем катушка, намотанная на обычном цилиндрическом каркасе. Однако, в последнее время, в связи с появлением высококачественных ламп, дающих большое усиление, и стремлением к достижению наибольшей компактности приемников, от катушек с малыми потерями, к числу которых принадлежат катушки на ребристых каркасах, отказываются и в современных приемниках такие катушки уже не применяются. Нет особенного смысла применять эти катушки и в радиолюбительских приемниках, так как, во- первых, изготовление таких катушек очень трудно и, во-вторых, эти катушки будут по качеству превышать обычные цилиндрические лишь в том случае, если они будут совершенно правильно рассчитаны и правильно сделаны. При изготовлении таких катушек на-глаз их преимущества по сравнению с обычными катушками могут быть ничтожными.

81. Что такое феррокартные катушки?

Феррокартными катушками называются катушки, применяемые в настраивающихся контурах и имеющие сердечник из феррокарта. Эти катушки обладают большой индуктивностью при малом числе витков намотки и поэтому чрезвычайно малы по размерам, что делает их удобными для монтажа. Множитель вольтажа у этих катушек бывает очень большим (т. е. катушки этого типа обладают хорошими качествами).

82. Что представляет собою сердечник феррокартных катушек?

Сердечник феррокартной катушки совершенно не похож на сердечник от трансформатора или дросселя. Сердечник феррокартной катушки состоит из спрессованных крупинок химически чистого железа, связанных специальными лаками. Изготовление такого сердечника является очень трудной и тонкой работой.