簡述純電感電路中電壓與電流的關係
發布時間:2019-02-18 責任編輯:lina
【導讀】電感(電感線圈)是用絕緣導線繞製而成的電磁感應元件,也是電子電路中常用的元器件之一。電感是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁心、鐵心上繞製成的一組串聯的同軸線匝,它在電路中用字母“L”表示,主要作用是對交流信號進行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧振電路。
電感(電感線圈)是用絕緣導線繞製而成的電磁感應元件,也是電子電路中常用的元器件之一。電感是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁心、鐵心上繞製成的一組串聯的同軸線匝,它在電路中用字母“L”表示,主要作用是對交流信號進行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧振電路。
電感器結構
1、骨架 骨架泛指繞製線圈的支架。一些體積較大的固定式電感器或可調式電感器(如振蕩線圈、阻流圈等),大多數是將漆包線(或紗包線)環繞在骨架上,再將磁心或銅心、鐵心等裝入骨架的內腔,以提高其電感量。骨架通常是采用塑料、膠木、陶瓷製成,根據實際需要可以製成不同的形狀。小型電感器(例如色碼電感器)一般不使用骨架,而是直接將漆包線繞在磁心上。空心電感器(也稱脫胎線圈或空心線圈,多用於高頻電路中)不用磁心、骨架和屏蔽罩等,而是先在模具上繞好後再脫去模具,並將線圈各圈之間拉開一定距離。
2、繞組 繞組是指具有規定功能的一組線圈,它是電感器的基本組成部分。繞組有單層和多層之分。單層繞組又有密繞(繞製時導線一圈挨一圈)和間繞(繞製時每圈導線之間均隔一定的距離)兩種形式;多層繞組有分層平繞、亂繞、蜂房式繞法等多種。
3、磁心與磁棒 磁心與磁棒一般采用鎳鋅鐵氧體(NX係列)或錳鋅鐵氧體(MX係列)等材料,它有“工”字形、柱形、帽形、“E”形、罐形等多種形狀。
4、鐵心 鐵心材料主要有矽鋼片、坡莫合金等,其外形多為“E”型。
5、屏蔽罩 為避免有些電感器在工作時產生的磁場影響其它電路及元器件正常工作,就為其增加了金屬屏幕罩(例如半導體收音機的振蕩線圈等)。采用屏蔽罩的電感器,會增加線圈的損耗,使Q值降低。
6、封裝材料 有些電感器(如色碼電感器、色環電感器等)繞製好後,用封裝材料將線圈和磁心等密封起來。封裝材料采用塑料或環氧樹脂等。
純電感電路中電壓與電流間的數量關係
由於電阻很小的線圈組成的交流電路,可以近似地看成是一個純電感電路。
zaizhiliudianluzhong,yingxiangdianliugendianyaguanxidezhiyoudianzu。zaijiaoliudianluzhong,qingkuangyaofuzayixie,yingxiangdianliugendianyaguanxide,chuledianzu,haiyoudianganhedianrong。
電dian感gan對dui交jiao流liu電dian的de阻zu礙ai作zuo用yong。為wei什shen麼me電dian感gan對dui交jiao流liu電dian有you阻zu礙ai作zuo用yong呢ne?交jiao流liu電dian通tong過guo電dian感gan線xian圈quan時shi,電dian流liu時shi刻ke在zai改gai變bian,電dian感gan線xian圈quan中zhong必bi然ran產chan生sheng自zi感gan電dian動dong勢shi,阻zu礙ai電dian流liu的de變bian化hua,這zhe樣yang就jiu形xing成cheng了le對dui電dian流liu的de阻zu礙ai作zuo用yong。在zai電dian工gong技ji術shu中zhong,變bian壓ya器qi、電(dian)磁(ci)鐵(tie)等(deng)的(de)線(xian)圈(quan),一(yi)般(ban)是(shi)用(yong)銅(tong)線(xian)繞(rao)的(de)。銅(tong)的(de)電(dian)阻(zu)率(lv)很(hen)小(xiao),在(zai)很(hen)多(duo)情(qing)況(kuang)下(xia),線(xian)圈(quan)的(de)電(dian)阻(zu)比(bi)較(jiao)小(xiao),可(ke)以(yi)略(lve)去(qu)不(bu)計(ji),而(er)認(ren)為(wei)線(xian)圈(quan)隻(zhi)有(you)電(dian)感(gan)。隻(zhi)有(you)電(dian)感(gan)的(de)電(dian)路(lu)叫(jiao)純(chun)電(dian)感(gan)電(dian)路(lu)。
在純電感電路中,電流強度跟電壓成正比,即I∝U.用1/(XL)作為比例恒量,寫成等式,就得到I=U/(XL)這就是純電感電路中歐姆定律的表達式。把這個表達式跟I=U/R比,可以看出XL相當於電阻R。XL表示出電感對交流電阻礙作用的大小,叫做感抗,它的單位也是歐姆。
線圈的感抗XL跟自感係數L和交流電的頻率f間有如下的關係:
XL=2лfL
由於1亨=1伏·秒/安,1亨/秒=1伏/安=1歐,因此上式中的XL、f、L的單位應分別用歐姆、赫茲、亨利。
電阻是由導體本身的電阻率、長度和橫截麵積決定的,跟通過的電流無關。XL=2лfL說明,感抗卻跟通過的電流的頻率有關。例如,自感係數是1亨的線圈,對於直流電,f=0,XL=0;對於50赫的交流電,XL=314歐;對於500千赫的交流電,XL=3.14兆歐。所以電感線圈在電路中有“通直流、阻交流”或“通低頻、阻高頻”的特性。在電工和電子技術中,用來“通直流、阻交流”的de電dian感gan線xian圈quan,叫jiao低di頻pin扼e流liu圈quan。線xian圈quan繞rao在zai閉bi合he的de鐵tie心xin上shang,匝za數shu為wei幾ji千qian甚shen至zhi超chao過guo一yi萬wan,自zi感gan係xi數shu為wei幾ji十shi亨heng。這zhe種zhong線xian圈quan對dui低di頻pin交jiao流liu電dian就jiu有you很hen大da的de阻zu礙ai作zuo用yong。用yong來lai“通低頻、阻高頻”dedianganxianquan,jiaogaopineliuquan。xianquanyouderaozaiyuanzhuxingdetieyangtixinshang,youdeshikongxinde,zashuweijibai,ziganxishuweijigehaoheng。zhezhongxianquanduidipinjiaoliudiandezuaizuoyongjiaoxiao,duigaopinjiaoliudiandezuaizuoyonghenda。
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在純電感電路中,電流強度跟電壓成正比,即I∝U.用1/(XL)作為比例恒量,寫成等式,就得到I=U/(XL)這就是純電感電路中歐姆定律的表達式。把這個表達式跟I=U/R比,可以看出XL相當於電阻R。XL表示出電感對交流電阻礙作用的大小,叫做感抗,它的單位也是歐姆。
線圈的感抗XL跟自感係數L和交流電的頻率f間有如下的關係:
XL=2лfL
由於1亨=1伏·秒/安,1亨/秒=1伏/安=1歐,因此上式中的XL、f、L的單位應分別用歐姆、赫茲、亨利。
電阻是由導體本身的電阻率、長度和橫截麵積決定的,跟通過的電流無關。XL=2лfL說明,感抗卻跟通過的電流的頻率有關。例如,自感係數是1亨的線圈,對於直流電,f=0,XL=0;對於50赫的交流電,XL=314歐;對於500千赫的交流電,XL=3.14兆歐。所以電感線圈在電路中有“通直流、阻交流”或“通低頻、阻高頻”的特性。在電工和電子技術中,用來“通直流、阻交流”的de電dian感gan線xian圈quan,叫jiao低di頻pin扼e流liu圈quan。線xian圈quan繞rao在zai閉bi合he的de鐵tie心xin上shang,匝za數shu為wei幾ji千qian甚shen至zhi超chao過guo一yi萬wan,自zi感gan係xi數shu為wei幾ji十shi亨heng。這zhe種zhong線xian圈quan對dui低di頻pin交jiao流liu電dian就jiu有you很hen大da的de阻zu礙ai作zuo用yong。用yong來lai“通低頻、阻高頻”dedianganxianquan,jiaogaopineliuquan。xianquanyouderaozaiyuanzhuxingdetieyangtixinshang,youdeshikongxinde,zashuweijibai,ziganxishuweijigehaoheng。zhezhongxianquanduidipinjiaoliudiandezuaizuoyongjiaoxiao,duigaopinjiaoliudiandezuaizuoyonghenda。
交流電路中,純電感電路的電壓和電流的相位相差90°,所以在電阻、電感(即線圈,略掉了線圈直流電阻的影響))串聯的電路中,其電抗Rx(即總的電阻)與電阻R。感抗RL(RL=2πfL)的關係是Rx=√(R^2+RL^2),則總電壓V與電阻上的電壓VR和電感上的電壓VRL關係也滿足這個關係,即V=√(VR^2+VRL^2)。
交流電路電感電流與電壓相位的關係

電感電壓比電流超前90°(或π/2),即電感電流比電壓滯後90°,如何理解這句話呢,可以作以下解釋:
電感電路電壓與電流的關係是通過磁通來聯係起來的,u=NdΦ/dt,NΦ=Li,N是線圈匝數,L是線圈的電感,對固定線圈是一個常數,以上兩個公式可推導出u=Ldi/dt,這(zhe)個(ge)公(gong)式(shi)的(de)意(yi)義(yi)就(jiu)是(shi)變(bian)化(hua)的(de)電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)了(le)電(dian)壓(ya),也(ye)可(ke)以(yi)說(shuo)是(shi)變(bian)化(hua)的(de)電(dian)壓(ya)產(chan)生(sheng)了(le)電(dian)流(liu),數(shu)量(liang)上(shang)的(de)關(guan)係(xi)就(jiu)是(shi)電(dian)壓(ya)等(deng)於(yu)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)化(hua)率(lv),就(jiu)是(shi)斜(xie)率(lv),電(dian)壓(ya)的(de)最(zui)高(gao)點(dian)電(dian)流(liu)為(wei)零(ling),電(dian)流(liu)的(de)最(zui)高(gao)點(dian)電(dian)壓(ya)為(wei)零(ling),就(jiu)是(shi)那(na)一(yi)時(shi)刻(ke)電(dian)流(liu)或(huo)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)率(lv)為(wei)零(ling),切(qie)線(xian)與(yu)X軸是平行,電流或電壓沒有變化,所以電壓或電流就是零。
根據磁慣性的概念,“磁場慣性”導致電感上的電流滯後於電壓:電感上的電流滯後於電壓的物理意義,是電流通過線圈(電感)時(shi)要(yao)形(xing)成(cheng)新(xin)的(de)磁(ci)場(chang),當(dang)新(xin)磁(ci)場(chang)建(jian)立(li)的(de)時(shi)候(hou),老(lao)磁(ci)場(chang)的(de)磁(ci)慣(guan)性(xing)會(hui)阻(zu)礙(ai)新(xin)磁(ci)場(chang)建(jian)立(li),即(ji)阻(zu)礙(ai)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)。所(suo)以(yi)當(dang)電(dian)壓(ya)加(jia)上(shang)去(qu)以(yi)後(hou),電(dian)流(liu)不(bu)能(neng)馬(ma)上(shang)形(xing)成(cheng),需(xu)要(yao)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)來(lai)克(ke)服(fu)磁(ci)慣(guan)性(xing),所(suo)以(yi)就(jiu)產(chan)生(sheng)了(le)滯(zhi)後(hou)現(xian)象(xiang)。而(er)滯(zhi)後(hou)90度,則是因為電壓在90度時開始翻轉,即電壓方向發生改變,就導致電流的改變滯後了90度。
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