Индуктивность катушки зависит от числа витков, размеров и материала сердечника. Для катушек без сердечника есть хорошие приближённые формулы, а для сердечников производители дают коэффициент AL — индуктивность одного витка.
Однослойная катушка без сердечника
Формула Уилера (1928) с размерами в миллиметрах:
где D — диаметр намотки по центрам провода, ℓ — длина намотки, N — число витков. Точность — около 1 % при ℓ > 0,4 D. Пример: D = 10 мм, ℓ = 20 мм, 20 витков — 1,61 мкГн. Это примерно 0,81 от индуктивности бесконечно длинного соленоида того же сечения: так формула учитывает краевой эффект короткой катушки.
Многослойная катушка без сердечника
где a — средний радиус намотки, b — её длина, c — толщина (разность наружного и внутреннего радиусов), всё в миллиметрах. Формула точнее всего, когда три слагаемых знаменателя близки по величине.
Катушка на сердечнике
На сердечнике индуктивность определяется его коэффициентом AL:
Для кольца прямоугольного сечения AL можно найти по размерам и проницаемости материала:
где D и d — наружный и внутренний диаметры, h — высота кольца, µ0 = 4π · 10⁻⁷ Гн/м. Кольцо К20×10×5 из феррита с µ = 2000 имеет AL ≈ 1386 нГн/вит², и 10 витков на нём дают около 139 мкГн.
Практика
- Проверяйте измерением. У ферритов разброс проницаемости 20–25 %, и она падает с ростом частоты и тока подмагничивания. Самый надёжный способ — намотать пробные витки, измерить индуктивность и найти AL по ней.
- Учитывайте насыщение. На ферритовом кольце без зазора дроссель для импульсного источника быстро насыщается постоянным током; для этого применяют сердечники с зазором или порошковые кольца с малой проницаемостью.
- Шаг намотки и толщина провода влияют на однослойную катушку: при редкой намотке индуктивность ниже, чем по формуле.
Резонансную частоту катушки с конденсатором считает калькулятор LC-контура, дроссель для импульсного источника — калькулятор DC-DC.
Частые вопросы
Как рассчитать число витков на ферритовом кольце?
Если известен коэффициент AL сердечника, N = √(L / AL). Например, для 100 мкГн и AL = 1386 нГн/вит² нужно √(100 000 / 1386) ≈ 8,5, то есть 9 витков. Если AL неизвестен, его считают по размерам кольца и проницаемости: AL = µ0·µ·h·ln(D/d) / 2π — режим «На кольце» делает это сам.
Что такое AL сердечника?
Индуктивность одного витка на этом сердечнике, обычно в нГн/вит². Индуктивность растёт пропорционально квадрату числа витков: L = AL · N². Если в даташите AL указан в мкГн на 100 витков, умножьте число на 0,1, чтобы получить нГн/вит².
Насколько точна формула Уилера?
Для однослойной катушки — около 1 %, если длина намотки больше 0,4 диаметра. Диаметр берут по центрам провода. Для коротких катушек и при большом шаге намотки погрешность растёт, и катушку лучше проверить измерителем индуктивности.
Почему катушка на кольце получилась с другой индуктивностью?
У ферритов проницаемость имеет допуск 20–25 % и меняется с частотой, температурой и подмагничиванием постоянным током. Кольца неизвестного происхождения могут сильно отличаться от маркировки. Надёжнее намотать пробные 10 витков, измерить индуктивность и найти AL по ней.
Источники
- H. A. Wheeler. Simple Inductance Formulas for Radio Coils. Proceedings of the IRE, 1928, vol. 16, № 10, p. 1398–1400 — формулы для однослойной и многослойной катушки без сердечника и их точность
- П. Л. Калантаров, Л. А. Цейтлин. Расчёт индуктивностей. Справочная книга. Ленинград: Энергоатомиздат, 1986 — индуктивность соленоидов и тороидов, поправочные коэффициенты
Встроить калькулятор на свой сайт
Скопируйте код и вставьте его в HTML страницы, статьи или вики. Виджет бесплатный, без рекламы, счётчиков и cookie. Условие одно — ссылка на GAW под рамкой остаётся на месте. Подробнее о виджетах
<iframe src="https://gaw.ru/embed/inductor/" title="Расчёт катушки индуктивности" width="100%" height="640" style="border:1px solid #e3e5e9;border-radius:8px" loading="lazy" allow="clipboard-write"></iframe>
<p style="margin:6px 0 0;font-size:14px">Калькулятор: <a href="https://gaw.ru/tools/inductor/">Расчёт катушки индуктивности</a> — GAW.ru</p>Автоподстройка высоты рамки
Если сайт разрешает скрипты, добавьте этот код один раз в любом месте страницы: рамка будет менять высоту вместе с результатом расчёта.
<script>window.addEventListener("message",function(e){if(e.origin!=="https://gaw.ru"||!e.data||e.data.type!=="gaw:embed-height")return;var f=document.querySelectorAll('iframe[src^="https://gaw.ru/embed/"]');for(var i=0;i<f.length;i++)if(f[i].contentWindow===e.source)f[i].style.height=e.data.height+"px"})</script>Обновлено . Нашли ошибку в расчёте? Напишите нам.