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詳解電感:電路中重要的信號、能量處理元件!

電路中的電感主要是多圈銅線(xiàn)圈,線(xiàn)徑粗細不等,或帶磁芯,或為空心,在電源進(jìn)線(xiàn)、轉換、輸出和信號濾波、振蕩、耦合結點(diǎn)會(huì )被使用,通常顏色黃澄澄、金燦燦,頗為搶眼,易于辨認。在集成度比較高的電腦、手機主板上,電感通常是灰不溜秋的矮四方塊,電路板符號標注為L(cháng)。

電感線(xiàn)圈是電路中重要的信號、能量處理單元,幾乎在所有的電路中不可或缺。

電感是一個(gè)物理量,表述的是變化的磁場(chǎng)在導體中產(chǎn)生反電動(dòng)勢的能力:一定閉合回路導體中穿過(guò)的磁場(chǎng)變化幅度越大,速度越快,導體中產(chǎn)生的阻擋磁場(chǎng)變化的反電動(dòng)勢就越高,電感值就越大。它可以抵抗電流變化的性質(zhì)類(lèi)似電阻,稱(chēng)為感抗,專(zhuān)指阻抗電流變化的能力大小。

所有閉合回路都具有電感性質(zhì),但實(shí)際應用的是專(zhuān)門(mén)制作的電感線(xiàn)圈。電感線(xiàn)圈對電流不變的直流電形同直導線(xiàn),只有電阻性質(zhì),但對于電流變化的交流或直流電,就會(huì )呈現感抗性質(zhì)。

電磁現象最早是被法拉第發(fā)現的,而導體在變化磁場(chǎng)中產(chǎn)生反電動(dòng)勢的自感現象是隨后1年的1832年由美國的亨利發(fā)現的,所以表述這種自感性質(zhì)的物理量電感的單位以亨利命名,簡(jiǎn)稱(chēng)亨(H)。

1832,我們清朝的道光皇帝剛上任沒(méi)幾年,官員們周旋于為官之道,人才們都在攻讀老掉牙的四書(shū)五經(jīng)準備進(jìn)京趕考,實(shí)在沒(méi)有時(shí)間研究這些破玩意兒,如果有時(shí)間,這些個(gè)發(fā)明論文哪輪得到那些個(gè)大鼻子,大家理解一下。

為什么稱(chēng)感應電壓為反電動(dòng)勢?電動(dòng)勢是電池、或發(fā)電機等電源中表述電壓供應能力的專(zhuān)用名詞,此時(shí)線(xiàn)圈確實(shí)可以看作電池或者發(fā)電機,可以向外提供電壓,此電壓的效果就是阻止電流變化,進(jìn)而阻止磁場(chǎng)變化。

大家不要小看這個(gè)反電動(dòng)勢,因為在通電瞬間電感的末端電壓就已等于始端電壓,本體的電壓降為零,電感對電壓形同導線(xiàn);但隨后的電流要想通過(guò)就得慢慢來(lái)。隨著(zhù)電流不斷增大,反電動(dòng)勢產(chǎn)生,此時(shí)的電感如同反接在電路中的電池,正極直連電源的高電位,抵抗電源的正向電動(dòng)勢,以降低通路的實(shí)際電壓試圖減少電流。在電流不斷減小時(shí),電感也會(huì )阻擋電流減小的趨勢,采取的措施就是在電流流出點(diǎn)感應出正向電動(dòng)勢,此時(shí)如同在電路中正向串聯(lián)了一節小電池,試圖加大通路的電壓以提高電流,電動(dòng)勢的來(lái)源就是電流流過(guò)線(xiàn)圈時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)能量。所以電感線(xiàn)圈是一個(gè)可以?xún)δ艿脑?/p>

利用電感的這種自感特性,設計者只要人為制作出不斷變化的電流,并控制電流在上升或下降時(shí)流過(guò)線(xiàn)圈,就可以實(shí)現升降壓的效果。所以電源變壓的主角是電感線(xiàn)圈,用于控制電流的三極管或場(chǎng)效應管只是提供電源的配角。

電感和電容搭檔在一起時(shí),具有固定的諧振頻率,可以最大限度地吸收所諧振頻率上電磁波所傳遞的能量,所以可以做成選頻、濾波等功能的電路,在模電射頻電路應用十分廣泛。

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