ขดลวดเหนี่ยวนำอิเล็กทรอนิกส์

ขดลวดเหนี่ยวนำอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับการผลิตแหล่งต่อเนื่องของแรงดันสูง ขดลวดเหนี่ยวนำประกอบด้วยแกนกลางทรงกระบอกของเหล็กอ่อนซึ่งเป็นฉนวนสองขดลวด: ขดลวดด้านในหรือปฐมภูมิมีการหมุนของลวดทองแดงค่อนข้างน้อยและขดลวดทุติยภูมิรอบสองมีขดลวดทองแดงทินเนอร์จำนวนมาก. ผู้ขัดขวางใช้สำหรับสร้างและทำลายกระแสในขดลวดปฐมภูมิโดยอัตโนมัติ กระแสแม่เหล็กนี้แกนเหล็กและสร้างสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ตลอดขดลวดเหนี่ยวนำ

หลักการทำงานของขดลวดเหนี่ยวนำได้รับในปี 1831 โดย Michael Faraday กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์แสดงให้เห็นว่าหากสนามแม่เหล็กผ่านขดลวดมีการเปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเกิดขึ้นซึ่งค่าจะขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กผ่านขดลวด แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำนี้เกิดขึ้นได้เสมอตามกฎของ Lenz ในทิศทางที่ต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก

เมื่อกระแสไฟฟ้าในขดลวดปฐมภูมิเริ่มต้นแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะถูกสร้างขึ้นในขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิ แรงเคลื่อนไฟฟ้าตรงข้ามในขดลวดปฐมภูมิทำให้กระแสเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนถึงค่าสูงสุด ดังนั้นเมื่อกระแสเริ่มต้นอัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กและแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดทุติยภูมิมีขนาดค่อนข้างเล็ก ในทางกลับกันเมื่อกระแสหลักถูกขัดจังหวะสนามแม่เหล็กจะลดลงอย่างรวดเร็วและเกิดแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างใหญ่ในขดลวดทุติยภูมิ แรงดันไฟฟ้านี้ซึ่งอาจสูงถึงหลายหมื่นโวลต์ใช้เวลาเพียงระยะเวลาสั้น ๆ ในระหว่างที่สนามแม่เหล็กกำลังเปลี่ยนแปลง ดังนั้นขดลวดเหนี่ยวนำสร้างแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ยั่งยืนในระยะเวลาอันสั้นและแรงดันย้อนกลับขนาดเล็กเป็นเวลานาน ความถี่ของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้พิจารณาจากความถี่ของผู้ขัดจังหวะ

หลังจากการค้นพบของฟาราเดย์การปรับปรุงหลายอย่างเกิดขึ้นกับขดลวดเหนี่ยวนำ ในปี ค.ศ. 1853 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Armand-Hippolyte-Louis Fizeau วางตัวเก็บประจุข้ามผู้ขัดขวางดังนั้นการทำลายกระแสหลักอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น วิธีการม้วนขดลวดทุติยภูมิได้รับการปรับปรุงอย่างมากโดย Heinrich Daniel Ruhmkorff (1851) ในปารีสโดย Alfred Apps ในลอนดอนและโดย Friedrich Klingelfuss ใน Basel ซึ่งสามารถเกิดประกายไฟในอากาศได้ยาวประมาณ 150 ซม. (59 นิ้ว) มีผู้ขัดขวางหลายชนิด สำหรับขดลวดเหนี่ยวนำขนาดเล็กจะมีเครื่องจักรกลติดอยู่กับขดลวดในขณะที่ขดลวดขนาดใหญ่นั้นใช้อุปกรณ์แยกต่างหากเช่นตัวสกัดกั้นแบบเจ็ทปรอทหรือตัวสกัดกั้นด้วยไฟฟ้าที่คิดค้นโดย Arthur Wehnelt ในปี 1899

ขดลวดเหนี่ยวนำถูกนำมาใช้เพื่อให้แรงดันสูงสำหรับการปล่อยไฟฟ้าในก๊าซที่ความดันต่ำและเป็นเครื่องมือในการค้นพบรังสีแคโทดและรังสีเอกซ์ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ขดลวดเหนี่ยวนำอีกรูปแบบหนึ่งคือขดลวดเทสลาซึ่งสร้างแรงดันไฟฟ้าสูงที่ความถี่สูง ขดลวดเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ที่ใช้กับหลอดเอ็กซ์เรย์ถูกแทนที่ด้วยเครื่องปรับเปลี่ยนหม้อแปลงเป็นแหล่งจ่ายแรงดัน ในขดลวดเหนี่ยวนำขนาดเล็กในศตวรรษที่ 21 ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นองค์ประกอบสำคัญในระบบจุดระเบิดของเครื่องยนต์เบนซิน