Un induttore è costituito da un avvolgimento di materiale conduttivo, generalmente filo di rame ricoperto da una sottile pellicola isolante. Per aumentare l'induttanza si usa spesso realizzare l'avvolgimento su un nucleo di materiale con elevata permeabilità magnetica (ad es.: ferriti).
L'induttanza degli induttori, nel sistema internazionale, si misura in Henry (H). In un induttore di 1 H (henry), una variazione di corrente di 1 ampere al secondo genera una forza elettromotrice di 1 volt.
La sua proprietà fondamentale è quella di offrire una reattanza (vedi resistenza) teorica zero in presenza di una corrente continua ed una reattanza elevata alle alte frequenze. La formula per calcolare la sua reattanza al variare della frequenza è la seguente:
Dove f è la frequenza del segnale applicato all'induttore ed L il suo valore in H, il valore ottenuto è in ohm.
In elettronica l'induttore (o induttanza) ha svariate funzioni: realizzazione di filtri (sia in campo audio che RF), viene impiegata negli oscillatori, viste le sue proprietà di generare campo magnetico viene utilizzata anche come elettrocalamita (vedi relè), realizzazione di trasformatori etc...
Ma vediamo come si fa a calcolare il suo valore mediante la formula di Wheeler considerando che il nostro induttore è avvolto in aria.
Dove:
- L è il valore dell'induttanza in uH (micro henry)
- N è il numero di spire
- R è il raggio dell'induttore misurato in pollici (1 pollice = 25,4 mm quindi X pollici = Y mm / 25,4)
- H è l'altezza in pollici dell'induttore
Questa formula però non tiene in considerazione gli spazi tra una spira ed un'altra ed il diametro del filo. Nella formula di Wheeler le spire si toccano l'una con l'altra, quindi è importante che il filo sia isolato.
Questa formula è valida per induttori a bassa frequenza e con valori nell'ordine di decine di uH. Per realizzare induttori ad alta frequenza e nel campo della micro elettronica le spire dell'induttore vengo spaziate per diminuire l'effetto capacitivo tra una spira è l'altra, la formula utilizzata è la seguente:
Dove:
- L è il valore dell'induttanza in nH (nano henry)
- N è il numero di spire
- DI è il diametro dell'induttore in pollici
- DF è il diametro del filo in pollici
- S è lo spazio tra una spira ed un'altra in pollici
Se supponiamo di avere una bobina di 5 spire, con un diametro 2,54mm (0,1 pollici), con un filo di diametro di 0.254mm (0,01 pollici) ed uno spazio tra spire di 0.254mm si ha un valore di induttanza di circa 50 nH.
Supponiamo di voler noi costruire un induttore di L nH e di voler calcolare quante spire far avere al nostro induttore con un determinato diametro del filo e dell'induttore e con un certo spazio tra le spire:
Vi consiglio di fare un foglio excel per fare i calcoli, così potrete implementare anche la conversione tra mm e pollici e fare tutte le prove che vorrete.
