סליל השראה

סליל השראה או מַשְׁרָן (Inductor) הוא רכיב חשמלי שמאופיין בהשראות בולטת. המשרן הוא רכיב בעל יכולת לאגור אנרגיה בשדה מגנטי כאשר זרם חשמלי זורם דרכו (לעומת קבל שאוגר מטען חשמלי). צורתו הקלאסית היא גליל מחומר כלשהו ("ליבה", החומר יכול להיות גם הריק) עליו מלופף תיל חשמלי בצורת סליל כסלילי הבורג ומכאן שמו.

סלילים שונים

סמל של משרן

מאפיינים

תכונתו הבסיסית של המשרן היא השראוּת – יכולתו להתנגד לשינויים בזרם העובר דרכו. כל אימת שיש שינוי בזרם העובר דרכו, המשרן יוצר כא"מ נגדי אשר בא להתנגד לשינוי:

${\mathcal {E}}=-{\frac {d\Phi _{\mathbf {B} }}{dt}}=-{\frac {d}{dt}}(LI)=-L{\frac {dI}{dt}}$

כאשר ΦB הוא השטף המגנטי, L היא השראות המשרן ו-I הוא הזרם העובר דרכו.

הנרי (מסומלת באות H) היא יחידת מידה של השראות.

אם במעגל שזורם בו זרם של 1 אמפר סך השטף המגנטי הוא 1 ובר, אז ההשראות של המעגל שווה 1 הנרי ביחידות SI.

כמו כן, המשרן אוגר אנרגיה פוטנציאלית שגודלה $W={\frac {1}{2}}LI^{2}$.

השגת השראות גבוהה היא לרוב אתגר הדורש נפח. לעיתים ניתן להמיר את הנפח הנדרש בליבת ברזל המכפילה את השראות הסליל, ללא הגדלת נפח. הגישה הזאת ישימה בעיקר בתדרים נמוכים.

במעגלי זרם חילופין, המשרן גורם להפרש מופע של ${\frac {\pi }{2}}$ בין הזרם למתח.

עכבת המשרן בזרם חילופין היא: $Z_{L}=2\pi fLi=Lwi$

• f הוא התדר
• ω הוא התדירות הזוויתית
• L הוא השראות המשרן
• i הוא היחידה המדומה

משרן במעגל חשמלי

בחיבור טורי של משרנים, סך ההשראות שווה לסכום ההשראות של המשרנים הנפרדים: $\ L_{total}=\Sigma L_{i}$

בחיבור מקבילי של משרנים, סך ההשראות ניתנת על ידי הנוסחה:

${\frac {1}{L_{total}}}=\Sigma {\frac {1}{L_{i}}}$

שימושים

שני סלילים המהווים שנאי

משנק של נורה פלואורסצנטית המבוסס על סליל השראה

• שנאי (טרנספורמטור בלועזית) – זהו מערך של שני סלילים קרובים מאוד, המשתפים את השדות המגנטיים שלהם בשיעור גבוה. התצורה הזאת מאפשרת העברת אנרגיה חשמלית מסליל אחד (הסליל הראשוני) לשני (הסליל המשני) כמעט ללא הפסדים תוך שינוי המתח של האנרגיה החשמלית. ניתן לתאר זאת גם כ שינוי בעכבת מקור האנרגיה החשמלית. לפיכך, המשרן מאפשר לחבר שתי מערכות בעלות מתח וזרם שונים או שווים.
• משנק – סליל השראה במעגלים חשמליים המשמשים בעיקר לתפעול נורות חשמליות מקבוצת נורות הפריקה. המשנק משמש כרכיב המייצב במעגל החשמלי בהפעלת נורת פריקה על ידי הפיכת מקור המתח למקור זרם. בנוסף לתפקידו העיקרי משמש סליל ההשראה לעיתים קרובות גם כעזר הצתה יחד עם המצת או המדלק (starter), מאפשר יצירת המתח הגבוה המשמש לפריצת הקשת הראשונית בנורת הפריקה.
• מנוע חשמלי ממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית על ידי העברת זרם חשמלי דרך משרן, מה שיוצר שדה מגנטי שמסובב חלק מכני.

  

  מנוע חשמלי המסתובב בעזרת סלילים

ראו גם

• השראות
• חוק לנץ

קישורים חיצוניים

• מדיה וקבצים בנושא סליל השראה בוויקישיתוף
• סליל השראה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (אנגלית)
• מגנטיות וסלילים - מאתר של ElectroBOOM

ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.