淺談電感反向電動勢

2021-01-14 電子工程專輯

很早以前做單片機時,知道馬達,繼電器一類電感線圈需要並聯一個反向續流二極體,防止電感產生的反向電動勢損壞線圈。近來突發思考,在考慮如何徹底 地理解這個反向電動勢的產生及方向問題,期間查閱了相關資料,也有了新的一些理解,糾正了以前的誤解。在此一併寫出,作為總結。

一 如何理解電感的電壓和電感的自感電動勢

電路理論中提到的電感符號如下,給出了電壓和電流的方向,

並給出了電壓與電流的公式 u(t)=L di/dt, 電壓和電流參考方向關聯時,P>0則吸收能量,P<0則放出能量。

電感自感電動勢,ε=-L di/dt。

現在如何理解電感電壓和電感自感電動勢公式不同的問題。實際上,電感電壓的推導是根據法拉第電磁定律來的,也就是與電感電動勢同出一轍,從本質上講,電感的電壓就是其自感電動勢。那麼為什麼兩者公式有正負號之差呢?因為自感電動勢等同於電池內部, 方向是從負極指向正極,與電流的方向相反。而電感電壓公式首先就是假定電流和電壓方向關聯,即參考方向一致,這樣一來,電感的公式就與電感自感電動勢有一 個負號之差了。但無論怎樣,最核心的基礎就是楞次定律,感應電動勢的總是阻礙原電流的變化。如下圖,當電流突然減小為0時,電感電壓的方向為紅色標註。

圖1 電感的電流和電壓


有 人說,這樣講還是不太清楚。的確,從公式上去判斷自感反向電動勢的方向經常容易出錯。下面讓我們拋開公式,從楞次定律出發去理解性地判斷電動勢的方向。如 圖1,假定流過電感的電流I增大,那麼根據楞次定律,產生的電感電動勢要阻礙電流的增加,所以電感電動勢(自感電動勢)產生的電流和I相反,即從B到A, 根據電池的特性,感應電動勢的方向為從A到B,即和電流的方向一致。電流減小時,感應電流方向從A到B,感應電動勢方向從B到A,即VB>VA。推 導就是這麼簡單。這樣的結果與電感電壓公式是一致的。

二 從能量的角度理解感應電動勢的方向

再讓我們從能量的觀點來理解感應電動勢的方向。如圖1,當電流增大時,可知外部電源輸出功率有增大的趨勢,又因電感有儲能作用,此時電感有吸收能量的趨勢,可以認為外部電壓不變,吸收能量的結果就是減小電流,即阻礙電流的增加。這時電感相當於一個被充電的電池, 其電動勢為從A到B。實際上,電感這種「充電電池」作用是阻礙不了電流的增大,最終被「充電的電池能量」轉換為磁場能(電流)了。當電流減小時或突然降為 0時,那麼電感的電池作用又顯現了,磁能要轉換為電能,這個電能就是電壓(反向電動勢),因為它有阻礙電流減小的趨勢,它勢必通過反向電動勢(好比電池電壓)來給外部電路供能量, 否則它的能量怎麼辦?根據P=UI,如果I很小,則U很大,也就是說假如電路斷路,電感電流突然變為0,則電感的感應電動勢會非常大,其中能量也只能通過 輻射消耗了。因為這時電感的電動勢(電池)釋放能量的趨勢是維持電流的不變,所以感應電流的趨勢是從A到B,感應電動勢的方向則是從B到A。

【分享】如果您覺得本文有用,請點擊右上角「…」擴散到朋友圈!

關注電子工程專輯請搜微信號:「eet-china」或點擊本文標題下方「電子工程專輯」字樣,進入官方微信「關注」。


相關焦點

  • 電動勢與反電動勢!電壓和電動勢的主要區別
    打開APP 電動勢與反電動勢!這個電壓就是反電動勢。  反電動勢是指與電源的電動勢方向相反的電動勢。電路中存在多個電源時可能出現反電動勢。比如同一導軌迴路上的兩根金屬棒切割磁場的速度不等,有可能出現反電動勢;動生電動勢和感生電動勢同時存在時可能出現反電動勢。對線圈而言,其中的通電電流發生變化時就會在線圈的兩端產生反電動勢。
  • 淺談電感線圈的信號和能量處理單元
    打開APP 淺談電感線圈的信號和能量處理單元 雲電子 發表於 2020-12-29 15:47:33 電路中的電感主要是多圈銅線圈
  • 變壓器空載原邊感應電動勢流向解析
    電動勢在電路中能夠無視導體電阻對於電流的阻力,讓閉合的導體迴路中的電荷流動起來。在變壓器空載中同樣存在著電動勢,只不過此時的電動勢與原邊感應有著莫大的關係。在本文中,小編將為大家介紹變壓器空載在較為理想的狀態下,如何對原邊感應電動勢進行判斷。
  • 這些電感知識你都明白嗎?
    一般信號用電感,其直流電阻比高頻信號用電感和電源用電感大一些,最小的直流電阻一般為幾毫歐,大的幾歐  ③自諧振頻率:幾十兆赫茲到幾百兆赫茲。電感值越大,其對應的自諧振頻率越小。  ④額定電流:幾毫安到幾十毫安。電感值越大,其對應的額定電流越小。
  • 這些電感知識你都明白了嗎?
    一般信號用電感,其直流電阻比高頻信號用電感和電源用電感大一些,最小的直流電阻一般為幾毫歐,大的幾歐  ③自諧振頻率:幾十兆赫茲到幾百兆赫茲。電感值越大,其對應的自諧振頻率越小。  ④額定電流:幾毫安到幾十毫安。電感值越大,其對應的額定電流越小。
  • 為什麼電磁繼電器的線圈端要反向並聯一個續流二極體?
    我們可以看看沒有並聯二極體時電路會出現什麼情況,我們使用下圖所示的電路參數仿真一下:其中,L1相當於電磁繼電器中的線圈,當開關進行閉合與斷開動作時,其波形如下圖所示:當開關閉合時,電壓波形還是正常的,但是當開關斷開的一瞬間,電感將產生很高的電壓,遠遠超過了電源電壓值(上圖中的峰值未完全顯示),普通的電磁繼電器使用3904
  • 電池電動勢的測定方法
    什麼是電池電動勢   任何兩種不同的導電物質接觸,在其相界面上都要產生電勢差。則電池電動勢為:E=ε++ε-+ε接觸+ε液接 。   電池電動勢的測定方法   電池的電動勢不能用伏特計來測量,因為電池與伏特計相接後,便形成了通路,有電流通過,電池發生電化學變化,電極被極化,溶液濃度改變,電動勢不能保持穩定,且電池本身有內阻,伏特計所量得兩極的電位差僅是電池電動勢的一部分。
  • 貼片功率電感的簡單介紹
    電感器具有一定的電感,它只阻止電流 的變化。如果電感器中沒有電流通過,則它阻止電流流過它;如果有電流流過它,則電路斷開時它將試圖維持電流不變。電感器又稱扼流器、電抗器、動態電抗器。而我們常常會根據工作頻率和過電流大小,分為高頻電感,功率電感等。功率電感是指分帶磁罩和不帶磁罩兩種,主要由磁芯和銅線組成。在電路中主要起濾波和振蕩作用。而不管是功率電感還是高頻電感,都在電路中發揮了重要作用。
  • 一起了解電感在電路中的變化原理
    我們來思考一下如何利用交流電路的獨特優勢,我們知道當通電線圈中的電流發生變化時,會產生磁通量,磁通量的變化被感應電動勢生產的反向電流所阻礙。這就是楞次定律。因此在交流電路中最終產生一種變化的電流,它會感應出相反的磁通量,從而感應出相反的電動勢,所以導體本身電流變化而產生相反電流的電磁感應現象被稱為自感。
  • 感應電機中存在有反電動勢嗎?
    反電動勢是指有反抗電流發生改變的趨勢而產生電動勢,其本質上屬於感應電動勢。反電動勢一般出現在電磁線圈中,如繼電器線圈、電磁閥、接觸器線圈、電動機、電感等。直流電動機最初起動時,勵磁繞組建立一個磁場,電樞電流產生另一個磁場,兩磁場相互作用,起動電動機運行。電樞繞組在磁場中旋轉,因此產生發電機效應。
  • 理想變壓器空載時原邊感應電動勢方向的判斷
    原邊產生的感應電動勢的方向如何確定呢?1). N1線圈感應電動勢產生感生電流,感生電流所產生的磁通會阻止外加電壓ui產生的磁通的變化,感生電流產生的磁通的方向與原來的磁通方向相反.根據右手螺旋定則(拇指指向感生磁通的方向,四指指向感應電動勢的正方向),這樣看原邊的感應電動勢的方向在外加電流i1增大的條件下,是「上負下正」.2) .
  • 電感的工作原理是?
    接下來咱們通過下面這個動畫了解一下電感的工作原理:視頻匯總詳細闡述了電感的工作原理,主要內容包含:1)電感怎樣阻止電流發生改變;2)在電路中電感怎樣產生作用;3)電感能產生高壓的原理;4)打開和斷開電感的時候,電流的瀉放路徑對電路的影響。
  • 霍爾效應傳感器式替代反電動勢的方法
    利用反電動勢 電機的繞組切過磁力線時就象一個發電機。 此時會在繞組中產生電勢,以電壓表示,稱作電動勢 (EMF)。 按照倫茨定律,這一電動勢會產生二次磁場,對抗驅動電機旋轉的磁通量的原始變化。 簡而言之 ,這種電動勢會阻礙電機自然運動,因而稱之為「反」電動勢。 在既定電機磁通量和繞組數固定的情況下,電動勢的幅度與電機的角速度成正比。
  • 初學者必知:電感的工作原理是什麼?
    初學電路者,首先要認識基本的三種電子元器件—電阻、電感和電容,這三種器件構成了基本的電路。 電感是一種能將電能通過磁通量的形式儲存起來的被動電子元件。通常為導線卷繞的樣子,當有電流通過時,會從電流流過方向的右邊產生磁場。
  • 電動勢
    答案:BCD2.電動勢       (4)物理意義:電動勢的大小反映了電源將其他形式的能轉化為電能的本領,電動勢大,表示電源的轉化本領   大。         (6)方向:電動勢是   標量  ,為研究問題方便,規定其方向為電源內部電流的方向,即由電源負極 指向正極。         (7)電動勢的決定因素:電動勢是電源的屬性,大小完全由電源本身 決定,與電源的體積 和外電路的組成及變化情況無關。
  • 純電感電路有功功率和無功功率
    電流電壓再次相位相同時,又需要相同大小的電能在感性負載中建立磁場,這種磁場反向電能就被稱作無功功率。   無功功率比較抽象,它是用於電路內電場與磁場的交換,並用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外做功,而是轉變為其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣設備,要建立磁場,就要消耗無功功率。
  • 電動勢概念的理解
    對於電動勢這個概念很多同學容易和電壓混淆,因為它們的單位都是伏特。那麼我們就來看看它們有什麼不同。
  • 無線充電中電感線圈的作用是什麼
    打開APP 無線充電中電感線圈的作用是什麼 szckcoil 發表於 2020-06-18 11:34:47 一、無線線圈這個詞相信大家並不陌生,在我們的日常生產中經常用到: 下面由岑科電感廠家為大家來介紹吧?
  • PCB電路板維修入門教程之二極體與電感
    下面小編給大家分享一下PCB電路板維修入門教程之二極體與電感:   晶體二極體在電路中常用「D」加數字表示,如: D5表示編號為5的二極體。   1、 二極體的作用   二極體的主要特性是單向導電性,也就是在正向電壓的作用下,導通電阻很小;而在反向電壓作用下導通電阻極大或無窮大。
  • 《電動勢》教學設計
    《電動勢》教學設計一、教學目標1.知道電源是將其他形式的能轉化成為電能的裝置。2.了解電路中(電源外部和內部)自由電荷定向移動過程中,靜電力和非靜電力做功與能量轉化的關係。3.了解電源電動勢的基本含義,知道它的定義式。4.理解電源內電阻。