سلف در بین همه قطعات الکترونیکی اصلی، هم ساده ترین است و هم گیج کننده ترین !

اما نگران نباشید، وقتی با علاقه در الکترونیک شروع به آموزش و ساخت پروژه ها کردید، با غرق شدن در عمق دانش الکترونیک این گیجی و نگرانی برطرف میشه…

البته سلف ها در بیشتر مدارات الکترونیک استفاده نمیشوند . در سالهای گذشته که رادیو در الکترونیک جزء سرگرمیهای اصلی بود، سلف ها بسیار مهم بودند. این روز ها که همه به به سمت میکروکنترلرها و دیگر قطعات الکترونهای مجتمع روی اوردن ، کاربرد سلفها بسیار کم شده .

با این حال، بلندگوها، موتورها، الکترومغناطیس، ترانسفورماتورها و …. همگی بر پایه سلف و قطعات القایی ساخته شده اند. پس هنوز هم درک مفاهیم الکترومغناطیس و قطعات القایی مهم است

کویل ، سیم پیچ یا بوبین ها

کویل در واقع یک سیم پیچ یا سلف است . شاید براتون عجیب باشد که چطور یک سیم پیچ اینهمه ویژگی و خاصیت جالب دارد ؟

همه سیم ها وقتی میدان الکتریکی از آنها عبور میکند ، یک میدان مغناطیسی ایجاد می کنند. وقتی سیم به صورت مارپیچ در میاد ، میدان مغناطیسی شکل میگیره و به سمت مرکز سیم پیچ متمرکز میشه . میدان مغناطیسی که بوسیله القاء ایجاد میشود انرژی را ذخیره میکند و زمانی که جریان الکترکی کاهش پیدا میکند این انرژی ذخیره شده به مدار بازمیگردد و باعث پایداری جریان مدار میشود . نام القاگر هم به همین دلیل برای آن انتخاب شده .

مقایسه سلف و خازن

خازن ها میدان های الکتریکی ایجاد و ذخیره می کنند و در برابر تغییرات ولتاژ مقاومت می کنند، اما سلف ها میدان های مغناطیسی تولید می کنند و در برابر تغییرات جریان مقاومت می کنند. با توجه به توانایی سلف ها یا سیم پیچ ها برای تنظیم جریان، سلف ها دارای کاربردهای بسیاری ویژه در الکترونیک هستند. بیشتر این استفاده بسیار پیچیده و مربوط به توانایی و تأثیر سیم پیچ ها ، در سیگنال الکتریکی AC است.

از چه نوع سیم برای ساخت سلف ها استفاده میشود

در ساخت سلف ها و سیم پیچ ها از نوع خاصی از سیم به نام سیم مغناطیسی یا در ایران به نام سیم لاکی استفاده می شود. این نوع سیم ، بسیار شبیه سیم های معمولی هست و نوع و اندازه آن هم با همان سیستم اندازه گیری میشود. سیم های معمولی روکشی از جنس پلاستیک دارند اما روکش سیم های مخصوص سیم پیچ بسیار نازک و خشک است .

سیم مغناطیسی دارای پوشش لعاب کاری شده سخت و بسیار نازک است که بدون اثر منفی در خواص القاییش ، آن را عایق بندی می کند. اگر بخواهید این سیم را اتصال دهید باید روکش سخت اون رو بتراشید .

اندوکتانس و واحد اندازه گیری الکترومغناطیس

کویل ها و سیم پیچ های مختلف دارای اندوکتانس های مختلفی هستند . اندوکتانس خاصیت و توان سیم پیچ در ایجاد میدان مغناطیسی و به تناسب خاصیت خود القایی آن است . واحد اندازه گیری اندوکتانس هانری است و با حرف H نمایش داده می شود.

نماد سلف ، سیم پیچ و بوبین در الکترونیک

نماد و شماتیک سلف و بوبین مانند شکل بالاست . خطوط مارپیچ . اگر سلف دارای هسته باشد دو خط موازی هم کنار خط مارپیش کشیده میشود.

عوامل تاثیر گذار در مقدار اندوکتانس سیم پیچ ها

گفتیم که اندوکتانس سلف ها با هم متفاوت هستند .چهار عامل کلیدی وجود دارد که بر روی اندوکتنانس یک سیم پیچ تاثیر می گذارند. اولین نشانه ای که القاء یک سیم پیچ را تعیین می کند تعداد پیچ ها (یا حلقه ها) یک سیم پیچ است.

به عنوان یک قاعده کلی، کویل ها با دور بیشتر، دارای القایی بیشتری نسبت به کویل ها با دور کمتر هستند.

همانطور که در شکل بالا میبینید ، عامل دیگر تاثیر گذار در اندوکتانس و خاصیت القایی یک سلف یا سیم پیچ با تعداد دور یکسان ، طول آن است . هرچه طول یک سلف کتر باشد ، اندوکتانس آن بیشتر است .

عامل سوم تاثیر در خودالقایی یک کویل قطر آن است ، هرچه قطر سلفی با دور یکسان بیشتر باشد ، اندوکتانس ان بیشتر است .

عامل چهارم وجود هسته در مرکز سلف است . بعضی از بوبین ها یک هسته در خود دارند. با استفاده از یک هسته خاص مانند یک میله فریت (قطعه ای از آهن)، می توانید مقدار اندوکتانس سلف را افزایش دهید. سلفهای بدون هسته جامد در واقع دارای یک هسته هوا هستند. بوبین با هسته هوا نسبت به یک بوبین با هسته جامد به میزان زیادی اندوکتانس کمتری دارد .

کاربرد سلف ها در الکترونیک

همانطور که قبلا یاد گرفتید ، سلف یک سیم پیچ است که با دقت تنظیم می شود تا یک میدان مغناطیسی و انرژی معین رو در خودش نگه داره . سلفها در موارد مختلفی در الکترونیک استفاده میشه مخصوصا در مدارات الکترونیک بیسیم. فاکتورهای مختلفی وجود دارد که شما هنگام برخورد با کویل ها با آن مواجه می شوید، اما آنها در نهایت فقط سیم پیچ هستند

تراسفورماتورها

ترانسفورماتورها دو سیم پیچ هستند که در اطراف یک هسته معمولی پیچیده شده اند. اولین سیم پیچ اولیه (یا ورودی) در نظر گرفته می شود و سیم پیچ دوم ثانویه (یا خروجی) است. وقتی که جریان از سیم پیچ اولیه عبور میکند ، یک میدان الکتریکی در سیم پیچ ثانویه ایجاد می کند. با تغییر تعداد دور سیم در هر سیم پیچ، مقدار متفاوتی خاصیت القایی خواهیم داشت و به همان نسبت مقدار متفاوتی ولتاژ در سیم پیچ ثانویه بوجود خواهد امد . ولتاژ موجود در رابطه مستقیم با نسبت اختلاف بین دو کویل است. به زبان ساده، اگر تفاوت اولیه نسبت به ثانویه ??: ? باشد ، ولتاژ خروجی در ثانویه ?? برابر ولتاژ اولیه خواهد بود.

آهن ربا های الکتریکی

الکترومغناطیس اساسا فقط یک سیم پیچ در اطراف یک هسته فرومغناطیس است و زمانی که جریان الکتریکی از آن عبور میکند آن هسته شارژ مغناطیسی یا در اصطلاح آهن ربا می شود.

شما می توانید با پیچیدن سیم لاکی در اطراف یک میخ بزرگ، یک آهن ربا بسازید .

رله های الکتریکی

رله ها و رید رله ها از یک سیم پیچ دور یک هسته آهنی و دو کنتاکت که با اتصال ولتاژ به سیم پیچ و ایجاد مغناطیس دو کنتاکت به هم متصل میشوند و کار کلید رو انجام میدن . با رله ها میتونیم دو مدار الکتریکی یا الکترونیکی رو بدو اینکه از نظر الکتریکی با هم ارتباط یا اتصالی داشته باشند به هم مصل کنیم ، یعنی می تونیم یک مدار ولتاژ پایین رو برای کنترل و سوئیچ روشن و خاموش یک مدار ولتاژ بسیار بالاتر استفاده کنیم.

سلونوئید ها SOLENOID

یک solenoid شبیه یک الکترومغناطیس که فقط یک سیم پیچ است میباشد. اما یک تفاوت دارد و اون اینه که هسته آن در یک محدوده حرکت میکند و متحرک است. وقتی که ولتاژ به سلونوئید متصل میشود، هسته به صورت خطی درون سلونوئید به حرکت در می آید. اغلب آنها دارای یک فنر هستند تا بعد از قطع جریان هسته را به محل اولیه برگرداند . از این نوع کویل ها در قفل های الکتریکی و برقی استفاده میشود.

بلندگوها یا اسپیکرها

بلندگو ها یا اسپیکر ها هم در واقع یک سلف هستند. اگر از نزدیک نگاه کنید، یک سیم پیچ سیم در بالای یک آهنربای بزرگ مشاهده خواهید کرد. هنگامی که ولتاژ به سیم پیچ اعمال می شود، به جلو و عقب حرکت می کند، که یک دیافراگم نازک را میلرزاند. دیافراگم با جابه جایی هوا ، امواج صوتی ایجاد میکند.

میکروفون ها

میکروفون ها بسیار شبیه بلندگوها عمل میکنند با این تفاوت که میکروفون ها عکس بلندگو ها کار میکنند یعنی ، سلف درون آنها انرژی صوت را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند

موتورها و آرمیچر ها

سیم پیچ ها در انواع موتور های الکتریکی بکار رفته اند و اصولا موتور الکتریکی بدون سیم پیچ ها معنا ندارد .

در موتور ها انرژی الکتریکی توسط نیروی القایی و مغناطیسی سیم پیچ ها تبدیل به حرکت دورانی میشود.

مبدل ها

از سیم پیچ ها و سلفها برای تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی استفاده میشود .

بر همین اساس ژنراتور ها و توربین های بزرگ تولید برق ساخته میشوند .

در شکل بالا یک چراغ قوه میبینید که توسط یک آهنربا که در مرکز یک بوبین حرکت میکنه انرژی الکتریکی تولید میکنه و باطری داخل چراغ قوه رو شارژ میکنه .