Induktsioonimähiste elektroonika

Induktsioonimähis, elektriseade vahelduva kõrgepingeallika tootmiseks. Induktsioonimähis koosneb pehmest rauast tsentraalsest silindrilisest südamikust, millele on keritud kaks isoleeritud mähist: sisemisest või primaarsest mähist, millel on suhteliselt vähe vasktraadi pöördeid, ja ümbritsevast sekundaarmähist, millel on palju pöördeid õhemat vasktraati.. Katkestit kasutatakse primaarmähises voolu automaatseks moodustamiseks ja katkestamiseks. See vool magnetiseerib raudsüdamikku ja tekitab kogu induktsioonimähises suure magnetvälja.

Induktsioonimähise tööpõhimõtte andis 1831. aastal Michael Faraday. Faraday induktsiooniseadus näitas, et kui mähise läbivat magnetvälja muudetakse, indutseeritakse elektromotoorjõud, mille väärtus sõltub mähise läbiva magnetvälja muutumise ajakiirusest. See indutseeritud elektromotoorjõud on Lenzi seaduste kohaselt alati selles suunas, et takistada magnetvälja muutumist.

Kui primaarmähises käivitatakse vool, tekitatakse nii primaar- kui ka sekundaarmähistes indutseeritud elektromotoorjõud. Primaarmähises asuv vastupidine elektromootori jõud põhjustab voolu tõusu järk-järgult maksimaalse väärtuseni. Seega on voolu käivitumisel magnetvälja muutumise aeg ja sekundaarmähises esilekutsutud pinge suhteliselt väikesed. Teisest küljest väheneb primaarvoolu katkestades magnetväli kiiresti ja sekundaarmähises tekib suhteliselt suur pinge. See pinge, mis võib ulatuda mitmekümne tuhande voltini, kestab vaid väga lühikest aega, mille jooksul magnetväli muutub. Seega tekitab induktsioonimähis suurt lühikest aega kestvat pinget ja palju pikemat aega väikest vastupidist pinget. Nende muutuste sagedus määratakse katkestaja sageduse järgi.

Pärast Faraday avastust tehti induktsioonimähises palju täiustusi. 1853. aastal asetas prantsuse füüsik Armand-Hippolyte-Louis Fizeau kondensaatori üle katkesti, purustades sellega primaarvoolu palju kiiremini. Teisese mähise kerimismeetodeid täiustasid tunduvalt Heinrich Daniel Ruhmkorff (1851) Pariisis, Alfred Apps Londonis ja Friedrich Klingelfuss Baselis, kes suutis saada umbes 150 cm (59 tolli) pikkuses õhus sädemeid. Katkestajaid on mitmesuguseid. Väikeste induktsioonimähiste jaoks on mähise külge kinnitatud mehaaniline, suuremates kasutatakse aga eraldi seadet, näiteks elavhõbedajoa katkestajat või Arthur Wehneltti poolt 1899. aastal leiutatud elektrolüütilist katkestajat.

Induktsioonimähiseid kasutati kõrge rõhu tagamiseks madala rõhu all gaaside elektriliseks tühjendamiseks ja sellisena olid nad katoodkiirte ja röntgenkiirte avastamisel 20. sajandi alguses. Teiseks induktsioonimähise vormiks on Tesla mähis, mis tekitab kõrgetel sagedustel suuri pingeid. Röntgentorudega kasutatud suuremaid induktsioonimähiseid nihutati trafo-alaldi abil pingeallikaks. 21. sajandil olid väiksemad induktsioonimähised laialt levinud kui bensiinimootorite süütesüsteemide oluline komponent.