經驗分享:淺談電感反向電動勢
發布時間:2014-09-24 來源:電子工程專輯 責任編輯:sherryyu
【導讀】很早以前做單片機時,知道馬達,繼電器一類電感線圈需要並聯一個反向續流二極管,防止電感產生的反向電動勢損壞線圈。近來突發思考,在考慮如何徹底 dilijiezhegefanxiangdiandongshidechanshengjifangxiangwenti,qijianzhayuelexiangguanziliao,yeyoulexindeyixielijie,jiuzhengleyiqiandewujie。zaiciyibingxiechu,zuoweizongjie。
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一 如何理解電感的電壓和電感的自感電動勢
電路理論中提到的電感符號如下,給出了電壓和電流的方向.

並給出了電壓與電流的公式 u(t)=L di/dt, 電壓和電流參考方向關聯時,P>0則吸收能量,P<0則放出能量。
電感自感電動勢,ε=-L di/dt。
現(xian)在(zai)如(ru)何(he)理(li)解(jie)電(dian)感(gan)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)感(gan)自(zi)感(gan)電(dian)動(dong)勢(shi)公(gong)式(shi)不(bu)同(tong)的(de)問(wen)題(ti)。實(shi)際(ji)上(shang),電(dian)感(gan)電(dian)壓(ya)的(de)推(tui)導(dao)是(shi)根(gen)據(ju)法(fa)拉(la)第(di)電(dian)磁(ci)定(ding)律(lv)來(lai)的(de),也(ye)就(jiu)是(shi)與(yu)電(dian)感(gan)電(dian)動(dong)勢(shi)同(tong)出(chu)一(yi)轍(zhe),從(cong)本(ben)質(zhi)上(shang)講(jiang),電(dian)感(gan)的(de)電(dian)壓(ya)就(jiu)是(shi)其(qi)自(zi)感(gan)電(dian)動(dong)勢(shi)。那(na)麼(me)為(wei)什(shen)麼(me)兩(liang)者(zhe)公(gong)式(shi)有(you)正(zheng)負(fu)號(hao)之(zhi)差(cha)呢(ne)?因(yin)為(wei)自(zi)感(gan)電(dian)動(dong)勢(shi)等(deng)同(tong)於(yu)電(dian)池(chi)內(nei)部(bu), 方(fang)向(xiang)是(shi)從(cong)負(fu)極(ji)指(zhi)向(xiang)正(zheng)極(ji),與(yu)電(dian)流(liu)的(de)方(fang)向(xiang)相(xiang)反(fan)。而(er)電(dian)感(gan)電(dian)壓(ya)公(gong)式(shi)首(shou)先(xian)就(jiu)是(shi)假(jia)定(ding)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)方(fang)向(xiang)關(guan)聯(lian),即(ji)參(can)考(kao)方(fang)向(xiang)一(yi)致(zhi),這(zhe)樣(yang)一(yi)來(lai),電(dian)感(gan)的(de)公(gong)式(shi)就(jiu)與(yu)電(dian)感(gan)自(zi)感(gan)電(dian)動(dong)勢(shi)有(you)一(yi) 個負號之差了。但無論怎樣,最核心的基礎就是楞次定律,感應電動勢的總是阻礙原電流的變化。如下圖,當電流突然減小為0時,電感電壓的方向為紅色標注。

圖1 電感的電流和電壓
有 人ren說shuo,這zhe樣yang講jiang還hai是shi不bu太tai清qing楚chu。的de確que,從cong公gong式shi上shang去qu判pan斷duan自zi感gan反fan向xiang電dian動dong勢shi的de方fang向xiang經jing常chang容rong易yi出chu錯cuo。下xia麵mian讓rang我wo們men拋pao開kai公gong式shi,從cong楞leng次ci定ding律lv出chu發fa去qu理li解jie性xing地di判pan斷duan電dian動dong勢shi的de方fang向xiang。如ru 圖1,假定流過電感的電流I增大,那麼根據楞次定律,產生的電感電動勢要阻礙電流的增加,所以電感電動勢(自感電動勢)產生的電流和I相反,即從B到A, 根據電池的特性,感應電動勢的方向為從A到B,即和電流的方向一致。電流減小時,感應電流方向從A到B,感應電動勢方向從B到A,即VB>VA。推 導就是這麼簡單。這樣的結果與電感電壓公式是一致的。
二 從能量的角度理解感應電動勢的方向
再讓我們從能量的觀點來理解感應電動勢的方向。如圖1,dangdianliuzengdashi,kezhiwaibudianyuanshuchugonglvyouzengdadequshi,youyindianganyouchunengzuoyong,cishidianganyouxishounengliangdequshi,keyirenweiwaibudianyabubian,xishounengliangdejieguojiushijianxiaodianliu,jizuaidianliudezengjia。zheshidianganxiangdangyuyigebeichongdiandedianchi, 其電動勢為從A到B。實際上,電感這種“充電電池”作用是阻礙不了電流的增大,最終被“充電的電池能量”轉換為磁場能(電流)了。當電流減小時或突然降為 0時,那麼電感的電池作用又顯現了,磁能要轉換為電能,這個電能就是電壓(反向電動勢),因為它有阻礙電流減小的趨勢,它勢必通過反向電動勢(好比電池電壓)來給外部電路供能量, 否則它的能量怎麼辦?根據P=UI,如果I很小,則U很大,也就是說假如電路斷路,電感電流突然變為0,則電感的感應電動勢會非常大,其中能量也隻能通過 輻射消耗了。因為這時電感的電動勢(電池)釋放能量的趨勢是維持電流的不變,所以感應電流的趨勢是從A到B,感應電動勢的方向則是從B到A。
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