Induktiokela

Induktiokela, sähkölaite, jolla tuotetaan ajoittainen korkeajännitelähde. Induktiokela koostuu keskimmäisestä lieriömäisestä pehmeästä raudasta valmistetusta ytimestä, johon on kiedottu kaksi eristettyä kelaa: sisä- tai primäärikela, jossa on suhteellisen vähän kierroksia kuparilankaa, ja sitä ympäröivä sekundäärikela, jossa on suuri määrä kierroksia ohuempaa kuparilankaa. Katkaisijaa käytetään virran automaattiseen kytkemiseen ja katkaisemiseen ensiökäämissä. Tämä virta magnetoi rautasydämen ja tuottaa suuren magneettikentän koko induktiokelan alueelle.

Ruhmkorffin kela
Ruhmkorffin kela

Ruhmkorffin kela.

Hannes Grobe

Michael Faraday esitti induktiokelan toimintaperiaatteen vuonna 1831. Faradayn induktiolaki osoitti, että jos kelan läpi kulkevaa magneettikenttää muutetaan, indusoituu sähkömotorinen voima, jonka arvo riippuu kelan läpi kulkevan magneettikentän muutosnopeudesta. Tämä indusoitunut sähkömotorinen voima on Lenzin lain mukaan aina sellaisessa suunnassa, että se vastustaa magneettikentän muutosta.

Faraday, Michael
Faraday, Michael

Michael Faraday luennoimassa sähköstä ja magnetismista, Royal Institution, Lontoo, 23. tammikuuta 1846.

© Photos.com/Thinkstock

Kun virta primäärikäämissä käynnistetään, indusoituvat sähkömotoriset voimat syntyvät sekä primääri- että sekundäärikäämissä. Vastakkainen sähkömotorinen voima primäärikäämissä saa virran nousemaan vähitellen maksimiarvoonsa. Näin ollen virran käynnistyessä magneettikentän muutosnopeus ja toisiokäämin indusoima jännite ovat suhteellisen pieniä. Toisaalta, kun ensiövirta katkeaa, magneettikenttä pienenee nopeasti ja toisiokäämiin syntyy suhteellisen suuri jännite. Tämä jännite, joka voi olla useita kymmeniä tuhansia voltteja, kestää vain hyvin lyhyen ajan, jonka aikana magneettikenttä muuttuu. Induktiokäämi tuottaa siis suuren jännitteen, joka kestää lyhyen aikaa, ja pienen käänteisjännitteen, joka kestää paljon pidempään. Näiden muutosten taajuus määräytyy katkaisijan taajuuden mukaan.

Faradayn löydön jälkeen induktiokäämiin tehtiin monia parannuksia. Vuonna 1853 ranskalainen fyysikko Armand-Hippolyte-Louis Fizeau asetti kondensaattorin katkaisijan poikki, jolloin ensiövirta katkeaa paljon nopeammin. Toisiokelan käämitysmenetelmiä paransivat huomattavasti Heinrich Daniel Ruhmkorff (1851) Pariisissa, Alfred Apps Lontoossa ja Friedrich Klingelfuss Baselissa, joka pystyi saamaan noin 150 cm (59 tuumaa) pituisia kipinöitä ilmaan. Katkaisijoita on monenlaisia. Pienissä induktiokeloissa mekaaninen katkaisija kiinnitetään kelaan, kun taas suuremmissa keloissa käytetään erillistä laitetta, kuten elohopeasuihkun katkaisijaa tai Arthur Wehneltin vuonna 1899 keksimää elektrolyyttistä katkaisijaa.

Armand-Hippolyte-Louis Fizeau.
Armand-Hippolyte-Louis Fizeau.

© Photos.com/Jupiterimages

Hanki itsellesi Britannica Premium -tilaus ja pääset käsiksi eksklusiiviseen sisältöön. Tilaa nyt

Induktiokäämejä käytettiin tuottamaan korkeaa jännitettä sähköpurkauksille kaasuissa matalassa paineessa, ja sellaisenaan ne olivat keskeisessä asemassa katodisäteiden ja röntgensäteiden löytämisessä 1900-luvun alussa. Toinen induktiokelan muoto on Tesla-kela, joka tuottaa suuria jännitteitä korkeilla taajuuksilla. Röntgenputkien kanssa käytetyt suuremmat induktiokelat syrjäytettiin jännitelähteenä muuntaja-tasasuuntaajalla. Pienemmät induktiokelat säilyivät 2000-luvulla laajassa käytössä keskeisenä osana bensiinimoottoreiden sytytysjärjestelmissä.

Nikola Tesla
Nikola Tesla

Julkisuuskuva Nikola Teslasta laboratoriossaan Coloradon Coloradon Coloradossa joulukuussa 1899. Tesla poseerasi ”suurennuslähettimensä” kanssa, joka pystyi tuottamaan miljoonia voltteja sähköä. Kuvan purkaus on 6,7 metriä (22 jalkaa) pitkä.

Wellcome Library, Lontoo

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.