你对电感知之甚少
在電阻、電容、電感這幾個(gè)基礎(chǔ)元器件中,對(duì)于我們廣大電子愛(ài)好者、甚至是硬件工程師來(lái)說(shuō),電感往往是最后一個(gè)掌握的器件。
今天,我們用示波器來(lái)學(xué)習(xí)電感!
什么是電感
通常來(lái)說(shuō),電感是指一種以磁場(chǎng)的形式臨時(shí)存儲(chǔ)能量的設(shè)備。
嚴(yán)格來(lái)說(shuō)電感應(yīng)該稱(chēng)為電感器,電感器具有抵抗電流改變的特性,這種屬性稱(chēng)為電感,但本文不區(qū)分電感和電感器。
電感以磁場(chǎng)的形式儲(chǔ)能
下面是幾種電感的實(shí)物圖片:
常見(jiàn)電感圖片
電感通常只是電線線圈。電磁的基本特性之一是,當(dāng)電流流過(guò)電線時(shí),會(huì)在電線周?chē)a(chǎn)生一個(gè)小小的磁場(chǎng)。
電流產(chǎn)生磁場(chǎng)
纏繞的線圈越多,產(chǎn)生的磁場(chǎng)也會(huì)越強(qiáng)。
當(dāng)電流開(kāi)始流過(guò)線圈時(shí),磁場(chǎng)開(kāi)始增強(qiáng)...然后穩(wěn)定下來(lái)...這樣線圈就通過(guò)磁場(chǎng)存儲(chǔ)了一些電能。
電感充電動(dòng)畫(huà)
當(dāng)電流停止流動(dòng),磁場(chǎng)開(kāi)始坍縮,磁能開(kāi)始轉(zhuǎn)換回電能。
電感放電動(dòng)畫(huà)
大家知道電容以靜電荷的形式存儲(chǔ)電能并抵抗電壓的突然變化。電感與之非常相似,它以磁場(chǎng)的形式儲(chǔ)存能量,并且抵抗電流的突然變化。
在電感眾多的知識(shí)點(diǎn)中,如果你只能記住一樣,請(qǐng)切記:電感中的電流不能突變。它總是滯后一定的時(shí)間。
電感最小電路
現(xiàn)在讓我們通過(guò)一個(gè)小小的電路學(xué)習(xí)電感。方波信號(hào)源設(shè)置如下:占空比:50%,峰峰值:10 伏,偏置:5 伏。
小小的電路
1 kHz 方波
信號(hào)頻率為 1 kHz 時(shí),方波看上去很完美:
完美方波
讓我們看看在電路中串聯(lián)一個(gè)10 mH 的電感之后,波形有什么變化:
方波不再那么完美了
加上電感后,方波不再那么完美了。電壓的變化有些滯后。這是因?yàn)殡姼写鎯?chǔ)和釋放電能需要一些時(shí)間。
10 kHz 方波
現(xiàn)在讓我們用更高頻率的 10 kHz 方波試試:
10 kHz方波
10kHz 波形下,可以更明顯地看到電感器正在阻止電流的突然變化。
100 kHz 方波
方波幾乎消失了
隨著輸入方波頻率的進(jìn)一步提高,波形進(jìn)一步平坦。在 100 kHz 時(shí),幾乎已經(jīng)沒(méi)有方波了。此時(shí),與輸入方波從高電平到低電平切換所需的時(shí)間相比,在電感器中存儲(chǔ)和釋放能量需要更長(zhǎng)的時(shí)間。因此,在這種情況下,電感器開(kāi)始逐漸抹平電壓。
直流電源?
如果此時(shí)在電感的后面加上一個(gè) 1000 uF 的電容,你將會(huì)得到一個(gè)非常平緩的直流電壓。
神奇的電容
直流電源?
對(duì)直流不起作用
電容具有“通交阻直”的作用,電感與之相反,它具有“通直阻交”的作用。電感對(duì)直流幾乎不起作用。它只是電阻只有幾毫歐的幾圈電線而已。
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