1. บทนำ
ตัวเหนี่ยวนำเชื่อมต่อกับตัวต้านทาน ® และตัวเก็บประจุ © ส่วนประกอบพาสซีฟที่สำคัญคู่ขนานบางครั้งเรียกว่าคอยล์ โดยปกติแล้ว ขดลวดหมายถึงการพันลวดแบบวงกลม และขดลวดในวงจรหมายถึงตัวเหนี่ยวนำ
สัญลักษณ์ของตัวเหนี่ยวนำมักจะแสดงด้วย "L" การเคลื่อนไหวครั้งนี้อยู่ในความทรงจำของนักฟิสิกส์ Heinrich Lenz นักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย

โครงสร้างพื้นฐานของตัวเหนี่ยวนำคือการพันสายไฟให้เป็นรูปขดลวด ซึ่งสามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแม่เหล็กและเก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำ พลังงานแม่เหล็กที่สะสมจะถูกกำหนดโดยค่าตัวเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำและหน่วยของค่าตัวเหนี่ยวนำคือเฮนรี่ (H)

2. โครงสร้างพื้นฐานของการเหนี่ยวนำ

ตัวเหนี่ยวนำพื้นฐานที่สุดคือตัวเหนี่ยวนำที่พันสายไฟให้เป็นรูปขดลวด โดยมีขั้วต่อภายนอกอยู่ที่ปลายทั้งสองด้านของสายไฟ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ตัวเหนี่ยวนำส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นโดยการพันลวดรอบแกนแม่เหล็ก

ค่าตัวเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

3. สัญลักษณ์ของการเหนี่ยวนำ

พิมพ์
ตัวเหนี่ยวนำ (ไม่มีแกนแม่เหล็ก)
ตัวเหนี่ยวนำ (แกนเหล็ก)

4. แรงดันและกระแสของการเหนี่ยวนำ
ตามที่ระบุไว้ในโครงสร้าง ตัวเหนี่ยวนำถูกสร้างขึ้นโดยขดลวดธรรมดา ดังนั้นจึงมีกระแสไหลผ่านโดยทั่วไปเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ตัวเหนี่ยวนำเป็นส่วนประกอบที่ออกแบบมาเพื่อใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า แทนที่จะปล่อยให้กระแสไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำเพียงอย่างเดียว สิ่งนี้จะอธิบายการทำงานของตัวเหนี่ยวนำเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงและแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

4.1 แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง
ดังแสดงในแผนภาพวงจร เมื่อสวิตช์ปิดและมีแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจ่ายไปที่ตัวเหนี่ยวนำ กระแสไฟฟ้าจะไหลไปยังตัวเหนี่ยวนำ เมื่อกระแสไหลไปยังตัวเหนี่ยวนำ (ขดลวด) ลำแสงแม่เหล็กที่สร้างขึ้นก็จะเปลี่ยนไปเช่นกัน และแรงเคลื่อนไฟฟ้า (แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ) จะถูกสร้างขึ้นบนตัวเหนี่ยวนำ โดยพื้นฐานแล้ว ตัวเหนี่ยวนำนั้นเป็นขดลวดที่แยกจากกัน ดังนั้นจึงเรียกว่า "การเหนี่ยวนำในตัวเอง" แรงเคลื่อนไฟฟ้านี้ถูกสร้างขึ้นในทิศทางตรงกันข้ามกับกระแส ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการเพิ่มขึ้นของกระแส ในทางตรงกันข้าม เมื่อถอดสวิตช์ออกและกระแสเริ่มลดลง ตัวเหนี่ยวนำจะป้องกันไม่ให้กระแสลดลง

กระแส (IL) แสดงถึงสถานการณ์ต่อไปนี้: เมื่อปิดสวิตช์ กระแสจะไหลออก แต่เนื่องจากการขัดขวางการเพิ่มขึ้นของกระแสแรงเคลื่อนไฟฟ้า กระแสจะเพิ่มขึ้น ณ เวลาคงที่ที่แน่นอน หลังจากเพิ่มขึ้นจะขึ้นอยู่กับส่วนประกอบของความต้านทานและจะมีกระแสคงที่ไหลผ่าน เมื่อเปิดสวิตช์แล้ว กระแสไฟจะลดลง แต่จะกลายเป็นศูนย์ ณ เวลาคงที่ที่แน่นอนในลักษณะเดียวกัน

แรงดันไฟฟ้า (VL) แสดงถึงแรงเคลื่อนไฟฟ้าของตัวเหนี่ยวนำเมื่อปิดสวิตช์และเมื่อเปิดสวิตช์ ดังที่แสดงในสูตร อัตราการเปลี่ยนแปลงระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่สร้างขึ้นบนตัวเหนี่ยวนำและกระแส （ Δ I/ Δ t) สัดส่วนโดยตรง

ดังที่แสดงในรูปคลื่นกระแสเมื่อกี้นี้ เมื่อปิดสวิตซ์ กระแสจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ดังนั้นแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเฉพาะแรงดันไฟเท่านั้น เมื่อปิดสวิตช์ กระแสไฟฟ้าจะถูกตัดทันที ส่งผลให้กระแสลดลงอย่างรวดเร็วและอัตราการเปลี่ยนแปลงต่อหน่วยเวลาเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับตอนที่เปิดสวิตช์ ส่งผลให้มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงขึ้น
นอกจากนี้ เมื่อตัดการเชื่อมต่อสวิตช์ กระแสไฟฟ้าจะไม่กลายเป็นศูนย์ทันทีเนื่องจากมีกระแสคายประจุไหลผ่านขั้วของสวิตช์เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าสูงที่เกิดจากตัวเหนี่ยวนำ
สาเหตุที่ทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงเช่นนี้ได้ก็เพราะตามที่กล่าวไว้ในตอนต้นของ "สิ่งที่เรียกว่าตัวเหนี่ยวนำ" ตัวเหนี่ยวนำสามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแม่เหล็กและเก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำได้ พลังงานที่สะสมสามารถแสดงได้ด้วยสมการต่อไปนี้ ซึ่งเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของค่าตัวเหนี่ยวนำ

แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ
คำอธิบายข้างต้นอธิบายว่าขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่สร้างขึ้นบนตัวเหนี่ยวนำนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่ไหลไปยังตัวเหนี่ยวนำ ซึ่งเหมือนกันในรูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับเช่นกัน

(1) ประการแรก เมื่อกระแสเพิ่มขึ้นจากศูนย์ อัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสจะถูกขยายให้สูงสุด ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟฟ้าจะช้าลงเมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น และเมื่อกระแสไฟฟ้าถึงค่าสูงสุด (อัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าเป็นศูนย์) แรงดันไฟฟ้าจะกลายเป็นศูนย์
(2) เมื่อกระแสเริ่มลดลงจากค่าสูงสุด แรงดันลบจะถูกสร้างขึ้น และเมื่อกระแสถึงศูนย์ (อัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสคือสูงสุด) แรงดันไฟฟ้าจะต่ำที่สุด
สำหรับพื้นที่ (3) และ (4) ให้ใช้สถานการณ์เดียวกัน

เมื่อสังเกตรูปคลื่นของกระแสและแรงดัน ถ้ารูปคลื่นกระแสเป็นคลื่นไซน์ รูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าก็จะเป็นคลื่นไซน์ด้วย นอกจากนี้ยังสามารถอธิบายได้ว่ารูปคลื่นของกระแสไฟฟ้าเบี่ยงเบนไป 1/4 รอบเมื่อเทียบกับรูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้า (ระยะหน่วงของกระแสคือ 90 °)
ในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ของกระแสไฟฟ้า จะมีแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่ขึ้น และยังสามารถเข้าใจได้ว่ายิ่งอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสสูงเท่าไร แรงดันไฟฟ้าก็จะยิ่งสูงขึ้นที่ความถี่สูง
อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟฟ้าที่แท้จริงของตัวเหนี่ยวนำจะเหมือนกับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ AC ดังนั้นหากเราพิจารณาแรงดันไฟฟ้าเป็นข้อมูลอ้างอิงอาจกล่าวได้ว่ากระแสที่ไหลผ่านจะลดลงเมื่อความถี่เพิ่มขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าคงที่
กล่าวคือ ยิ่งความถี่ระหว่างการสื่อสารสูงเท่าไร กระแสไฟฟ้าก็จะไหลผ่านได้สะดวกน้อยลงเท่านั้น และตัวเหนี่ยวนำจะทำหน้าที่เหมือนตัวต้านทาน
เราเรียกสิ่งนี้ว่าความเหนี่ยวนำของคอยล์ (Ω) อิมพีแดนซ์และกระแสที่ไหลผ่านสามารถแสดงได้ด้วยสมการต่อไปนี้