Единицы измерения индуктивности: основные величины и формулы перевода

Единица измерения индуктивности - генри - была названа в честь американского ученого Джозефа Генри, который в 1831 году сконструировал один из первых электромагнитов и продемонстрировал возможность передачи сигналов по проводам на расстояние с помощью электромагнитных явлений.

Теоретические основы индуктивности

Индуктивностью называют идеализированный параметр, характеризующий способность проводника или катушки накапливать энергию магнитного поля. Чем больше индуктивность - тем больше энергии может накопить такой элемент цепи при протекании по нему электрического тока.

Математически индуктивность L определяется следующей формулой:

L = Ψ/I

где Ψ - потокосцепление (магнитный поток), I - сила тока.

Из этого определения видно, что если увеличить силу тока вдвое, то и магнитный поток увеличится вдвое. То есть магнитный поток прямо пропорционален силе тока.

Другим важным соотношением является выражение для энергии магнитного поля катушки:

W_м = (L·I²)/2

Отсюда видно, что чем больше индуктивность, тем больше энергии может накопить катушка при одинаковом токе.

Зависимость индуктивности от формы катушки

Индуктивность катушки напрямую зависит от ее геометрической формы и размеров. Чем больше витков в катушке и чем плотнее эти витки расположены - тем выше индуктивность. Для катушки из N витков индуктивность пропорциональна N².

Аналогия с массой тела

Индуктивность катушки часто сравнивают с такой физической величиной, как масса тела в механике. Как известно, масса характеризует инертность тела - его сопротивление изменению скорости. Чем больше масса, тем сложнее разогнать или затормозить тело.

По аналогии, индуктивность характеризует "электромагнитную инертность" катушки. Чем она выше, тем сложнее быстро изменить ток (электромагнитный "поток энергии") в катушке. Поэтому говорят, что индуктивность препятствует резким изменениям тока так же, как масса тела - резким изменениям скорости.

На этом сходство не заканчивается. Сопоставим формулы кинетической энергии в механике:

E_кин = m·v²/2

и формулу энергии магнитного поля:

W_м = L·I²/2

Видно почти полное соответствие между массой m и индуктивностью L, а также между скоростью v и силой тока I.

Единицы измерения индуктивности

Единицы измерения индуктивности в системе СИ - это генри, сокращенно Гн. Определение генри таково:

Контур имеет индуктивность 1 Гн, если при изменении силы тока в нем на 1 А за 1 с возникает ЭДС самоиндукции 1 В.

Или проще:

• 1 Гн = 1 В·с / А

То есть генри - это производная единица, выраженная через единицы напряжения (В), времени (с) и силы тока (А).

Десятичные приставки

Как и все единицы измерения в системе СИ, генри может использоваться с десятичными приставками - кратными и дольными.

Например:

• 1 мГн = 10^-3 Гн = 1 миллигенри
• 1 нГн = 10^-9 Гн = 1 наногенри

Эти обозначения часто используются на практике, так как индуктивность многих реальных катушек и дросселей лежит как раз в миллигенри и микрогенри.

Другие единицы измерения

В некоторых устаревших системах единиц для измерения индуктивности использовался "сантиметр" и производные от него величины. Соотношение с генри таково:

• 1 Гн = 10⁹ см
• 1 см = 1 нГн

То есть 1 сантиметр по величине равен 1 наногенри. В системе СГСЭ индуктивность иногда называют "статгенри", причем:

• 1 статгенри ≈ 8,987552·10¹¹ Гн