Калькулятор спиральной катушки

Спиральная катушка — проводник, намотанный повторяющимися витками на цилиндрическую форму. При протекании тока поля витков усиливают друг друга, создавая магнитное поле вдоль оси. Катушки применяются в электромагнитах, реле, датчиках, аудиокроссоверах, радиосхемах, преобразователях питания и лабораторных приборах. Их электрическое поведение зависит от геометрии, материала проводника, частоты и магнитных материалов поблизости. Калькулятор даёт прозрачную оценку для равномерно намотанного однослойного соленоида без магнитного сердечника. Индуктивность оценивается по формуле длинного соленоида: магнитная постоянная умножается на квадрат числа витков и площадь сечения, затем делится на длину катушки. Радиус сечения равен половине диаметра катушки. Увеличение числа витков или диаметра повышает индуктивность, а удлинение обмотки снижает её. Модель предполагает воздушный сердечник и достаточно однородное поле внутри. У коротких толстых катушек сильнее краевые эффекты, поэтому для точных задач лучше применять специальные формулы или электромагнитное моделирование. Приблизительная длина провода равна длине окружности одного витка, умноженной на число витков. Сопротивление постоянному току равно удельному сопротивлению, умноженному на длину провода и делённому на площадь его сечения. У меди при комнатной температуре удельное сопротивление составляет около 1.68 на десять в минус восьмой степени ом-метра, но температура, сплав, изоляционные промежутки, выводы и траектория намотки влияют на измерение. Оценка также не учитывает скин-эффект и эффект близости, повышающие эффективное сопротивление с ростом частоты. Магнитная индукция рассчитывается по формуле идеального соленоида через число витков на единицу длины и ток. Индуктивное сопротивление равно двум пи, умноженным на частоту и индуктивность. Сложение реактивного и активного сопротивлений как перпендикулярных составляющих даёт модуль импеданса. Потери в меди равны квадрату тока, умноженному на сопротивление, а добротность — отношению реактивного сопротивления к активному. Эти результаты помогают сравнивать обмотки, но при магнитном сердечнике насыщение и потери в нём нужно оценивать отдельно. Считайте результаты предварительной инженерной оценкой. Убедитесь, что провод безопасно выдерживает ток и отводит тепло, обмотка помещается на каркасе, а изоляция соответствует напряжению. На радиочастотах учитывайте паразитную ёмкость и собственный резонанс; выше него простая модель индуктивности неприменима. У мощных электромагнитов проверьте нагрев, рабочий цикл, механические силы и ограничения питания. Окончательный проект следует проверить измерениями компонентов или подходящим решателем поля.