השראות

הַשְׁרָאוּת (באנגלית: inductance) היא תכונה של מעגל חשמלי, המראה עד כמה הוא מתנגד לשינויים בזרם בו על פי חוק לנץ. סימנה של ההשראות הוא לרוב L, על שמו של היינריך לנץ. השראות נמדדת ביחידת המידה הנרי המסומנת ב-H, על שם ג'וזף הנרי.

הגדרת ההשראות

ההשראות מוגדרת כיחס בין השטף המגנטי דרך השטח הכלוא על ידי המעגל החשמלי לבין הזרם היוצר את השדה המגנטי: $L={\frac {\Phi }{I}}$. במשרן לינארי יחס זה אינו משתנה. אם השטף המגנטי במעגל שזורם בו זרם של 1 אמפר הוא 1 ובר, אז ההשראות של המעגל שווה 1 הנרי, ולכן ביחידות SI ההשראות נמדדת בובר חלקי אמפר: $[H]={\frac {[Wb]}{[A]}}$. במקרה הלא לינארי ההשראות הדינמית מוגדרת: $L={\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} I}}$.

השראות עצמית (או השראות של מעגל) היא היחס בין השטף שמקורו בזרם הזורם במעגל עצמו לבין אותו הזרם, והשראות הדדית היא היחס בין שטף שמקורו בזרם חיצוני לבין אותו הזרם ומסומנת לעיתים באות M.

מגזירת שני האגפים לפי הזמן ושימוש בחוק פאראדיי נובע היחס הבא: ${\mathcal {E}}=-L{\frac {dI}{dt}}$, כאשר ${\mathcal {E}}$ הוא הכא"מ המושרה במעגל, והסימן השלילי מראה שהוא מניע זרם בכיוון המקטין את השינוי בו, לפי חוק לנץ. מכאן שההשראות שווה גם ליחס בין הכא"מ המושרה הנוצר כתוצאה משינוי בזרם לבין קצב שינוי הזרם ולכן היא מדד למידת ההתנגדות של מעגל לשינוי בזרם בו.

חישוב ההשראות של מעגל

על מנת להשיג השראות גדולה משתמשים בסליל השראה (משרן). זאת משום שהשטף המגנטי, וכתוצאה מכך גם ההשראות, מוכפלים במספר הליפופים שבו כרוך התיל. ההשראות של משרן היא כה גדולה עד שניתן לקרב את ההשראות של כל המעגל לזו של המשרן, שהשראותו ידועה. אם במעגל החשמלי מחוברים כמה משרנים, ניתן לחבר את ההשראויות שלהם באותו אופן שבו מחברים התנגדויות של נגדים (בטור ובמקביל), ולקבל את ההשראות השקולה של המעגל. ניתן למדוד את ההשראות של מעגל באופן ניסויי בעזרת מד השראות.

לרוב, ההשראות, כמו הקיבול, היא תכונה גאומטרית. השדה המגנטי שיוצר הזרם מחושב על ידי חוק ביו-סבר. לאחר מכן מחושב השטף דרך השטח הכלוא על ידי המעגל, והוא מחולק בזרם לקבלת ביטוי בלתי תלוי בזרם. לדוגמה, ההשראות של סליל בעל שטח חתך A, אורך d ומספר ליפופים N שווה:
$L={\frac {\Phi }{I}}={\frac {NBA}{I}}={\frac {N{\frac {\mu _{0}NI}{d}}A}{I}}={\frac {\mu _{0}N^{2}A}{d}}$

ראו גם

• שנאי