เครื่องคำนวณรีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำ

เครื่องคำนวณรีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำ ทำหน้าที่คำนวณค่าการต้านทานกระแสไฟสลับของตัวเหนี่ยวนำ โดยใช้สูตร \( X_L = 2\pi f L \) เครื่องมือนี้ต่างจากเครื่องคำนวณรีแอกแตนซ์ทั่วไป เพราะช่วยให้คุณคำนวณหาค่า รีแอกแตนซ์ ความถี่ หรือความเหนี่ยวนำ ได้ในเครื่องมือเดียว พร้อมปรับขนาดหน่วยทางวิศวกรรมให้เหมาะสมโดยอัตโนมัติ และแสดงให้เห็นว่าเหตุใดตัวเลขนี้จึงมีความสำคัญผ่านรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าแบบเคลื่อนไหว รวมถึงเส้นโค้งตอบสนองรีแอกแตนซ์เทียบกับความถี่

รีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำคืออะไร?

รีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำ (สัญลักษณ์ \( X_L \) มีหน่วยเป็นโอห์ม) คือความต้านทานที่ตัวเหนี่ยวนำมีต่อกระแสไฟฟ้าสลับ ตัวเหนี่ยวนำจะต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าโดยการสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าต่อต้าน (Back-EMF) ดังนั้นยิ่งกระแสไฟฟ้าสลับทิศเร็วเท่าไร ตัวเหนี่ยวนำก็ยิ่งต้านกลับแรงขึ้นเท่านั้น และเนื่องจากมันสะสมพลังงานไว้ในสนามแม่เหล็กแล้วคืนพลังงานกลับมาในแต่ละรอบแทนที่จะสูญเสียไปในรูปความร้อน รีแอกแตนซ์จึงแตกต่างจากความต้านทานทั่วไปตรงที่มันจะใช้ กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ ไม่ใช่กำลังไฟฟ้าจริง

สูตรคำนวณรีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำ

โดยที่ \( X_L \) คือค่ารีแอกแตนซ์ในหน่วยโอห์ม (Ω), \( f \) คือความถี่ในหน่วยเฮิรตซ์ (Hz) และ \( L \) คือความเหนี่ยวนำในหน่วยเฮนรี (H) พจน์ \( 2\pi f \) คือ ความถี่เชิงมุม \( \omega \) ดังนั้นสูตรจึงมักเขียนอยู่ในรูป \( X_L = \omega L \) การจัดรูปสูตรใหม่จะช่วยให้คุณคำนวณหาค่าอื่นๆ ได้ดังนี้:

ทำไมรีแอกแตนซ์จึงเพิ่มขึ้นตามความถี่

รีแอกแตนซ์จะ แปรผันตรง กับความถี่ หากเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า รีแอกแตนซ์ก็จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า หากลดความถี่ลงครึ่งหนึ่ง รีแอกแตนซ์ก็จะลดลงครึ่งหนึ่งด้วย คุณสมบัตินี้เองที่ทำให้ตัวเหนี่ยวนำมีประโยชน์อย่างมากในวงจรตัวกรองสัญญาณ (Filter) และวงจรแบ่งความถี่ (Crossover):

• ที่กระแสตรง DC (f = 0): \( X_L = 0 \) Ω — ตัวเหนี่ยวนำจะทำตัวเหมือนสายไฟธรรมดา (ลัดวงจร)
• ที่ความถี่ต่ำ: ค่ารีแอกแตนซ์ต่ำ — กระแสไฟฟ้าสลับส่วนใหญ่สามารถไหลผ่านไปได้
• ที่ความถี่สูง: ค่ารีแอกแตนซ์สูง — ตัวเหนี่ยวนำจะบล็อกสัญญาณ โดยทำหน้าที่เป็นตัวโช้ค (Choke)

คุณสมบัตินี้ตรงกันข้ามกับตัวเก็บประจุโดยสิ้นเชิง ซึ่งค่ารีแอกแตนซ์ของตัวเก็บประจุจะ ลดลง เมื่อความถี่สูงขึ้น

แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้ามีเฟสต่างกัน 90°

ในตัวเหนี่ยวนำในอุดมคติ กระแสไฟฟ้าจะล้าหลังแรงดันไฟฟ้าอยู่ 90 องศา (หรือหนึ่งในสี่ของรอบ) แรงดันไฟฟ้าจะขึ้นถึงจุดสูงสุดก่อน แล้วกระแสไฟฟ้าจึงตามมาในอีกหนึ่งในสี่รอบถัดไป หลักการจำง่ายๆ คือ "ELI" — ในตัวเหนี่ยวนำ (L) แรงดันไฟฟ้า (E) จะมาก่อนกระแสไฟฟ้า (I) ความต่างเฟสนี้คือเหตุผลที่ตัวเหนี่ยวนำในอุดมคติไม่สูญเสียกำลังไฟฟ้าจริง เพราะในหนึ่งรอบเต็ม มันจะคืนพลังงานกลับสู่แหล่งกำเนิดเท่ากับพลังงานที่ดึงไป

รีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำที่ความถี่ใช้งานทั่วไป

ตารางด้านล่างแสดงค่ารีแอกแตนซ์ของตัวเหนี่ยวนำทั่วไปบางชนิดที่ความถี่ต่างๆ เพื่อให้คุณเห็นภาพของขนาดค่าตัวเลข

การใช้งานรีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำ

วิธีใช้งานเครื่องคำนวณนี้

1. เลือกสิ่งที่ต้องการคำนวณ: ค่ารีแอกแตนซ์ \( X_L \), ความถี่ \( f \) หรือ ความเหนี่ยวนำ \( L \) แบบฟอร์มจะแสดงเฉพาะช่องที่คุณต้องกรอก
2. กรอกค่าที่ทราบ: พิมพ์ค่าที่ทราบทั้งสองค่าและเลือกหน่วย (Hz/kHz/MHz/GHz, H/mH/µH/nH, Ω/kΩ/MΩ)
3. ใส่แรงดันไฟฟ้าที่ป้อน (ตัวเลือกเสริม): กรอกค่าแรงดันไฟฟ้า RMS เพื่อคำนวณหากระแสไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ
4. คลิกคำนวณ: ตรวจสอบผลลัพธ์ รูปคลื่นแบบเคลื่อนไหว เส้นโค้งตอบสนองความถี่ และขั้นตอนการแก้โจทย์ทีละขั้นตอน

คำถามที่พบบ่อย

รีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำคืออะไร?

รีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำ คือ ความต้านทานที่ตัวเหนี่ยวนำมีต่อกระแสไฟฟ้าสลับ มีหน่วยวัดเป็นโอห์ม และคำนวณด้วยสูตร \( X_L = 2\pi f L \) โดยที่ f คือความถี่ในหน่วยเฮิรตซ์ และ L คือความเหนี่ยวนำในหน่วยเฮนรี รีแอกแตนซ์จะแตกต่างจากความต้านทานทั่วไปตรงที่ไม่สูญเสียพลังงานในรูปความร้อน แต่จะสะสมและคืนพลังงานในแต่ละรอบ

สูตรคำนวณรีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำคืออะไร?

สูตรคือ \( X_L = 2\pi f L \) ค่ารีแอกแตนซ์ในหน่วยโอห์มเท่ากับ 2 pi คูณความถี่ในหน่วยเฮิรตซ์ คูณความเหนี่ยวนำในหน่วยเฮนรี หากจัดรูปใหม่ ความถี่คือ \( f = X_L / (2\pi L) \) และความเหนี่ยวนำคือ \( L = X_L / (2\pi f) \)

ทำไมรีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำจึงเพิ่มขึ้นตามความถี่?

ตัวเหนี่ยวนำจะต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า ที่ความถี่สูงขึ้น กระแสไฟฟ้าจะเปลี่ยนทิศทางรวดเร็วขึ้น ตัวเหนี่ยวนำจึงสร้างแรงดันไฟฟ้าต่อต้านที่สูงขึ้น เนื่องจาก \( X_L \) แปรผันตรงกับความถี่ การเพิ่มความถี่เป็นสองเท่าจึงทำให้รีแอกแตนซ์เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเช่นกัน

ตัวเหนี่ยวนำทำให้กระแสไฟฟ้านำหน้าหรือล้าหลังแรงดันไฟฟ้า?

ในตัวเหนี่ยวนำในอุดมคติ กระแสไฟฟ้าจะล้าหลังแรงดันไฟฟ้าอยู่ 90 องศา แรงดันไฟฟ้าจะขึ้นถึงจุดสูงสุดก่อนกระแสไฟฟ้าเป็นเวลาหนึ่งในสี่ของรอบ ความสัมพันธ์ทางเฟสนี้คือเหตุผลที่ตัวเหนี่ยวนำใช้กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟแทนที่จะเป็นกำลังไฟฟ้าจริง

ค่ารีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำที่กระแสตรง (DC) คือเท่าใด?

ที่กระแสตรง (DC) ความถี่จะเป็นศูนย์ ดังนั้น \( X_L = 2\pi \times 0 \times L = 0 \) โอห์ม ตัวเหนี่ยวนำในอุดมคติจึงทำตัวเหมือนสายไฟธรรมดาหรือการลัดวงจรสำหรับกระแสตรง ซึ่งเป็นเหตุผลที่ตัวเหนี่ยวนำบล็อก AC แต่ยอมให้ DC ผ่านไปได้

คำนวณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำอย่างไร?

สำหรับวงจร AC ที่มีตัวเหนี่ยวนำบริสุทธิ์ กระแสไฟฟ้า RMS คือ \( I = V / X_L \) โดยที่ V คือแรงดันไฟฟ้า RMS และ \( X_L \) คือรีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำในหน่วยโอห์ม และกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟคือ \( Q = V \times I \) มีหน่วยเป็น VAR

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

• Electrical Reactance - Wikipedia
• Inductor - Wikipedia