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了解电感器及其工作原理

   日期:2019-11-18     浏览:1    
核心提示:了解电感器及其工作原理
 

了解电感器及其工作原理

电感器是电子产品中主要的无源元件之一。电子产品中的基础无源组件是电阻器电容器和电感器。电感与电容器紧密亲密相干,因为它们都使用电场存储能量,并且凡是两个端子的无源元件。然则电容器与电感用具有分歧的构造本色,领域性与用场。

电感器是两个端子组件,在其磁场中存储能量。也喻为线圈或扼流圈。它梗概阻止流过它的任何电流变更。

 

电感器的特色在于电感值,即线圈外部的电压(EMF)与电流变化之比。电感单元是亨利假如流过电感器的电流以每秒1安培的速率变动,况且线圈内部产生1V的EMF,则电感值为1 Henry。

 

在电子产品中,很少使用亨利(Henry)值的电感器,由于就应用而言,该值尤其高。一般,在大多数运用中使用较低的值,比如Milli Henry,Micro Henry或Nano Henry。

该符号显现双绞线,这意味着将线构造成线圈。

 

电感的构造

电感是使用绝缘铜线构成的,该绝缘铜线还造成为线圈。线圈的形态和尺寸或是分歧,也能够用分歧类型的资料包裹。

 

电感器的电感高度取决于多个成分,比方导线的匝数,匝之间的间距,匝数不层,铁心材料的类型,磁导率,尺寸,状态等。

理想电感器和电子电路中使用的现实实际电感器之间具备重大差异。真实的电感器不仅具有电感,而且还具有电容与电阻。慎密缠绕的线圈在线圈匝之间产生可丈量的杂散电容。这类分外的电容以及导线电阻会改动电感器的高频赋性。

几乎全数电子产品中都使用电感器,电感器的一些DIY运用是:

  • 金属探测器
  • Arduino金属探测器
  • 调频发射机
  • 震动器

 

电感器若何工作?

在进一步计议畴昔,熟习两个术语“ 磁场”和“磁通量”之间的判袂很紧要

 

在电流流过导体时期,会产生磁场这两件事成线性比例。因而,如果电流增多,则磁场也将增多。该磁场以SI单元Tesla(T)进行测量。现在,什么是磁通量好吧,这是穿过指定区域的磁场的测量值或数量。Magnetic Flux在SI尺度中有了一个单元,它是Weber

 

是以,到当前为止,电感器之间会孕育发生磁场,该磁场是由流过它的电流发生发火的。

 

为了进一步理解,需要熟识法拉第的电感定律。遵循法拉第电感定律,孕育发生的EMF与磁通量的变幻率成比例。

VL = N(dΦ/ dt)

此中N是匝数, Φ 是磁通量。

 

电感的构造

一种通用的规范电感器的构造与工作方式或许用牢牢环绕纠缠在芯材上的铜线来演示。不才图中,铜线紧密缠绕在芯材上,使其成为中间无源电感器

当电流流过电线时,电磁场将在导体上造成,并遵循磁通量的变更率发作电动势或EMF。于是,磁链为Nɸ。

 

所述在芯材缠绕的线圈电感器的电感被说成是

µN 2 A / L

此中N是匝数

A是芯材的横截面积

L是线圈的长度

μ是芯材的磁导率,它是一个常数。

 

天生反电动势的公式

Vemf(L)= -L(di / dt)

其中di / dt是电流变化率

L是自感。

感应的EMF偏袒将与施加的电流源相斥。

 

市场上有现成的电感表大要丈量线圈的电感,然而也或许用很少的组件来制作。这是两个DIY电感表

  • 使用Arduino的LC电表:测量电感和频率
  • 若何使用示波器测量电感或电容器的值-谐振频率法

 

为何电感器制止交流而不是直流

这很风趣。要了解这一点,需要大白伦茨定律。依照伦茨定律,由于磁场的变动而在导体中觉得出的电流的方向应使它孕育发生一个与发作该变换的磁场相同的磁场。

因此,有两种类型的运用步骤。起首是在电感中间施加直流电,另一个是在电感两头施加交流电。

 

当在感到器上施加交流电时,交流电会经由过程增加电抗来篡改与觉得器相通的电流。AC频次越高,更改电流的速度越高,电感的阻断成效也就越高。

但是,当经由过程电感器施加直流电时,电感器充当具有颇为低电阻的近短路。在执拗状态的直流电中,电流更换率为零,这进一步使di / dt为零。因而,不有感到电压,况且电感器不否决直流电。

 

当我们在电感器前途行直流切换时会发生甚么

让我们思量下列电路。

在电路中,假如使用开关将电压源施加到电感器。该开关或许是晶体管MOSFET之类的任何器械也能够是为电感器供应电压源的任何楷模开关。

电路两种状态

 

当开关断开时,电感器中将不会发生电流流动,而且电流更改率为零。因而,EMF也为零

 

当开封锁适时,从电压源到电感器的电流起头回升,直到电流达到最大稳态值。在这段年华内,流过电感的电流添加,电流变幻率取决于电感值。根据法拉第定律,电感器会发生发火反电动势,该反电动势会不绝维持到直流进入倔犟状态为止。在稳态期间,线圈中没有电流变换,并且电流仅流过线圈。

 

在此时期,志向的电感器将短路,由于它不有电阻,然而在理论环境下,流经线圈的电流和线圈既具有电阻又具有电容。 

 

在另外一种状态下,当开关再一次闭当令,电感器电流急迅降落,并且电流再一次发生变换,这进一步导致发作EMF。

 

电感器中的电流和

上图以工夫常数显示了开关状态,电感器电流和感受电压。

或者使用欧姆功率定律计算通过电感的功率,其中P =电压x电流。因而,在这种情况下,电压为–L(di / dt),电流为i。因此,或许使用以下公式算计电感器中的功率

P L = L(di / dt)i

 

但是在强硬状态下,真正的电感器就像电阻异样。于是功率大约计较为

P = V 2 R

 

也或者算计电感中的存储能量电感器哄骗磁场存储能量。可使用以下公式共计存储在电感器中的能量:

W(t)= Li 2(t)/ 2

 

依照其组织与尺寸,兴许使用差距类型的电感器。或是在空芯,铁氧体芯,铁芯等中组成构造理智的电感器,并且在外形方面或是使用分歧类型的电感器,譬如鼓形铁芯类型,扼流圈类型,变压器类型等。

 

电感器的运用

电感器被广泛应用。

  1. 在射频相干应用中。
  2. SMPS和电源。
  3. 在《变形金刚》中。
  4. 电涌关心器可限制浪涌电流。
  5. 内部机器继电器等
电压

 
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