電子技術:電感的特性與作用

2020-12-17 小波學電子

前一篇文章我們一起學習了什麼是電感,對電感的識別有了一定的了解。這篇文章我們來學習一下電感的特性,以及電感在電路中的作用。

電感的特性:通直流阻交流、通低頻阻高頻。

是不是覺得跟電容的特性很像?

電容是通交流隔直流,通高頻阻低頻。還記得電容為什麼有這樣的特性嗎?

對,容抗,因為電容存在容抗Xc。容抗指的是電容對電信號的阻礙作用,單位為歐姆,與電阻單位一樣。

同樣的,電感也會對電信號產生一定的阻礙作用,電感產生的阻礙就成為感抗XL,單位還是歐姆。感抗大小與電感的電感量、通過的電信號頻率有關,公式如下。

π:3.14 f:信號頻率 L:電感量

根據公式可以看出一定的規律。可以這樣理解:對於沒有頻率的直流電而言,頻率為零,那麼感抗也為零,所以直流電能順暢的通過電感。

而交流電的頻率可高可低,那麼在電感量不變的情況下,頻率越高,感抗也就越大,交流信號也就越難通過電感;反之頻率越低,感抗越小,就更容易通過電感。

同樣的,電感的電感量大小也是一個影響感抗大小的因素,電感的電感量越大,感抗也越大,高頻信號就更難通過電感。

並且電感中的電流不能突變,電感有著限制電流變化趨勢的特性。當流過電感的電流變大時,電感就阻礙電流變大,當電流要變小時,電感也會阻礙電流變小。

不能突變的原因是因為電感電流變化時兩端會產生一個與供電電壓相反的感生電壓,這個感生電壓雖然會很快衰減,但是也會抵禦電流不能很快增加,而是隨著反電勢的衰減而逐漸增加。並且

這個電壓與電感中電流對時間的變化率成正比,即:v=Ldi/dt

從這個式子就可以看出,如果電感中的電流要發生突變,必然需要一個電壓為無窮高、功率為無窮大的電源提供能量。而這種電源在現實中是不存在的,所以,電感中的電流是不可能突變的。

那麼電感有什麼作用呢?前文提到過電感有儲能、濾波、振蕩等作用,下面我們一個個來分析:

首先是儲能:這個是很好理解的。我們已經知道了電感可以把電能儲存為磁能,那麼在電路中的電流下降時電感就會把儲存的磁能再轉換為電能,用來維持電流的大小。這就是電感的儲能作用。

儲能電感一般使用線繞電感

濾波:前面提到了電感有通直流阻交流、通低頻阻高頻的特性,那我們可以把它用在電源電路中,濾除整流後產生的交流紋波。

通高頻阻低頻的特性與電感的電感量大小也有關,電感配合電容可以構成濾波網絡。如下圖就是Π型電源濾波網絡。

電感的作用還有振蕩、扼流、陷波等,後續文章在一起來學習吧。

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