Spolen, drosseln, transformatorn och reläet

Elektronikprylar, hur avancerade dom än är, bygger på olika kombinationer av varianter på fem grundkomponenter. Dessa komponenter är motstånd, transistorer, dioder, kondensatorer och spolar. Turen har kommit till spolen, och vi ska titta lite på dess egenskaper, och hur den används.

Konstruktion

De flesta vet nog vad en spole är för något, men en definition skulle kunna vara - en isolerad tråd som lindats i varv efter varandra. Naturlagarna säger att om vi låter en ledare genomflytas av en ström, uppstår ett magnetfält runt ledaren. Detta sker också när vi låter en ström genomflyta en spole med skillnaden att magnetfältet blir starkare runt en spole än runt en enkel ledare.

Finns det ström så finns det spänning

Som nämnts ovan bildas ett magnetfält runt spolen när den genomflyts av en ström. Detta gäller omvänt också, d.v.s. att om en spole påverkas av ett magnetiskt flöde börjar en ström att flyta genom ledaren i spolen. Dessa båda är oskiljaktliga. Finns det ena så uppstår det andra.

EMK - elektronikens konservativa kraft

Det finns en kraft inom elektroniken som motsätter sig all förändring. Så fort en ström börjar flyta genom en spole kommer av naturlagen en motriktad kraft som vill hindra strömmen att börjar flyta. Efter bråkdelen av en sekund flyter strömmen obehindrat som om inget hänt. Bryter vi sedan strömmen, kommer kraften igen men vill nu hålla kvar strömmen istället. Denna kraft kallas EMK - ElektroMotorisk Kraft.

Beteckning

En spoles induktiva förmåga - induktans - mäts i enheten Henry (H). Ett värde på 1 H är oerhört stort. Normalt används värden på alltifrån miljondelar till tusendelar av en Henry. I scheman och i matematiska formler betecknas spolar med bokstaven L.

Ju tätare man lindar varven desto högre värde får spolen. Det som också påverkar värdet är storleken i diameter. Ju större diameter desto högre värde. Om spolen sitter lindad runt en kärna höjer detta också värdet.

Spolens användningsområden

Som tändspole

EMK utnyttjas t.ex. i en tändspole för att skapa en gnista i tändstiftet när brytaren under tändfördelaren växelvis sluter och bryter spänningen till tändspolen.

Som filter

Samma emk uppstår om vi växlar riktning på strömflödet genom spolen. Ju snabbare vi växlar riktning, alltså om vi ökar frekvensen, desto mer motstånd ger spolen. Man kan därför använda spolen i ett filter där man vill sänka nivån på högre frekvenser och släppa igenom lägre. Detta frekvensberoende motstånd kallas induktiv reaktans. Spolen (L) spärrar diskant (högre frekvens) och släpper igenom bas (lägre frekvens). Kondensatorn (C) släpper igenom diskanten. Det enda som passerar (genom högtalaren) är låga frekvenser. Vi har fått ett s.k. lågpassfilter.

När man endast använder spolen som filter (i t.ex. strömförsörjningar för att spärra högfrekventa störningar) kallar man den för drossel. Somliga nätsladdar kan ibland vara försedda med en drossel. Drosseln i sig kan då bestå av ett par varv av nätsladden runt en ferritkärna.

Som transformator

Magnetfältet som omger en spole kan alstra en ström i en angränsande spole (men bara om det är växelström som flyter genom spolen). Det är så en transformator fungerar. En transformator används när man vill skilja två kretsar åt från varandra eller plocka ut en mindre spänning.

Ett exempel: En adapter som vi kopplar i väggen matas med 230V växelström på ingångssidan (primärsidan). På utgångssidan (sekundärsidan) kan vi om vi lindar med färre varv ta ut t.ex. en 12 V spänning som vi sedan gör om till likspänning lämplig att driva t.ex. en polisscanner.

I PA-ljudsammanhang där mekaniska anslutningar mellan ljudriggar ofta orsakar brum, kan signalen föras över med hjälp av en transformator från t.ex. en mixer till en annan.

Som relä

I ett relä påverkar magnetfältet runt spolen en mekansik brytare av metallbleck. Bilden visar ett relä där man kan välja om man vill ha en slutning eller brytning när spolen genomflyts av en ström.

Ett begrepp att känna till när det gäller reläer och magnetbrytare är förkortningarna NO och NC. NO står för Normally Open och innebär att brytaren i sitt viloläge är öppen. NC står för Normally Closed och betyder att brytaren är sluten i sitt viloläge.

Formel

En spoles motstånd vid en viss frekvens kan räknas fram med formeln:

Om en spole är på 6,5 mH och den aktuella frekvensen är på 7500 Hz ser vi utifrån formeln att reaktansen blir:
2 x pi (6,2831) x frekvensen f (7500) x induktansen L (0,0065) = 306 Ohm

Ökar vi frekvensen till det dubbla blir reaktansen:
2 x pi (6,2831) x frekvensen (15000) x induktansen (0,0065) = 612 Ohm
Alltså en fördubbling av reaktansen.

Det motstånd spolen utövar är både resistiv och induktiv d.v.s. motståndet i ledaren plus det motstånd som är frekvensberoende.
Det sammanlagda motståndet anges i Ohm.