31.4: Bobinler

Bir bobin, bir boğaz olarak da bilinen, belirli bir indüktansa sahip olacak şekilde oluşturulan bir devre bileşenidir. Bobinler, dirençler ve kondansatörlerle birlikte modern elektronikte kullanılan önemli devre bileşenleri arasındadır. Bir devrenin akımında meydana gelen değişikliklere karşı bir bariyer görevi görürler. Bir bobin, istenenden daha hızlı olan bir alternatif akım devresindeki akım değişikliklerini bastırma eğilimindedir. Bir doğru akım devresinde ise, bobin uygulanan elektromotor kuvvetindeki değişikliklere rağmen sabit bir akımın korunmasına yardımcı olur.

Manyetik indüksiyon etkisiyle ilişkili olan elektrik alanı korunumlu olmasa da, bir bobinin terminalleri arasında gerçek bir potansiyel farkı vardır. Bu potansiyel farkı, koruyucu elektrostatik kuvvetler tarafından oluşturulur.

İndüktansın yaygın bir uygulaması, trafik ışıklarının bir kavşakta araçların bekleme durumunu algılamasına izin vermektir. Bir bobinin bulunduğu bir elektrik devresi, bekleyen bir aracın duracağı yerin altına yerleştirilir. Aracın gövdesi indüktansı arttırır ve devre değişir, böylece trafik ışıklarına renk değiştirmesi için bir sinyal gönderilir. Benzer şekilde, havaalanı güvenliği için kullanılan metal dedektörleri de aynı teknikten faydalanır. Metal dedektörünün çerçevesindeki bir bobin veya indüktör hem bir verici hem de bir alıcı olarak görev yapar. Verici bobinine verilen darbe sinyali, alıcıda bir sinyal indükler. Yol üzerindeki herhangi bir metal nesne devrenin kendi kendine indüktansını etkiler. Metal dedektörleri hassasiyet için ayarlanabilir ve ayrıca bir kişinin üzerinde metal varlığını da algılayabilir.

Bobinler, floresan aydınlatma armatürlerinde de önemlidir. Bu tür armatürlerde, tüpü dolduran gaz iyonize olur ve tellerden gazın içine akan akımdan dolayı parlar. Akım ne kadar yüksek olursa, plazma o kadar güçlü iyonize olur ve direnci o kadar düşer. Plazmaya yeterince yüksek bir gerilim verilirse, floresan tüpün dışındaki devre zarar görebilir. Bunun önlenmesi için floresan lamba ile seri bağlı bir bobin veya manyetik balast kullanılır ve akımın sınırlarını aşmasını engeller.

Bir indüktör, tel bobinlerinden oluşan iki terminalli bir devre elemanıdır. Devrede akan akım nedeniyle, manyetik akı indüktörden geçer.

İndüktörden geçen akımda bir değişiklik olduğunda, Faraday yasasına göre, bir geri emf üretilir. Bu alan, manyetik olarak indüklenen muhafazakar olmayan elektrik alanıdır.

Korunumlu olmayan alan sadece indüktör içinde sıfırdan farklı olduğundan, tüm döngü etrafındaki integrali bir terminalden diğerine integrali ile değiştirilebilir.

Bu nedenle, sıfır olmayan korunumlu bir elektrik alanı üretmek için indüktörün terminallerinden birinde serbest elektronlar biriktirilir.

Toplam elektrik alanı, bu iki elektrik alanının toplamıdır. İndüktör ihmal edilebilir bir dirence sahipse, bir test şarjı içinde hiçbir kuvvet yaşamaz. Bu nedenle, bobinler içindeki toplam elektrik alanı sıfır olmalıdır. Böylece, bu integraldeki korunumlu olmayan elektrik alanı, korunumlu elektrik alanının negatifi ile değiştirilebilir.

Bu integral, bu formülle verilen indüktörün terminalleri arasındaki potansiyel farktır.