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电感是以电磁感应为基础的元件,通常的电感有铁芯和线圈,也有没铁芯的电感。说起电磁感应,它主要分两部分内容,一部分是电流产生磁场,线圈的电流与产生的磁感应强度、磁通量成正比,另一部分是磁生电,也就是法拉第电磁感应定律,当线圈中的磁通量发生变化时,线圈上就会有感应电动势,感应电动势与变化率成正比。
电感线圈的电阻很小,一般忽略不计(线圈很多的大感值电感除外),通常按直流电阻为0考虑,所以,如果没有电感,接电源会短路,就因为有电感,外加电压时,它会产生电流,而且电流会变化,使得感应出来的电压正好与外加电压相等,所以,外加电压越高,电流变化率就越大,感应电压也就越大。如果外加正弦波电压,并且选择从正弦波的1/4周期,也就是电压从最大值开始算起,第一个1/4周期,电压为正,电压从最大值逐渐降到0,所以,电流会从0开始上升,上升速度从最大降到0,电流波形正好是正弦波的第一个1/4周期;然后电压进入负半周,瞬时电压从0到负的最大值,因为加的是反向电压,所以电流的变化率变为负值,电流逐渐下降到0,下降率从0变到最大值,电流波形为正弦波的第二个1/4周期。以此类推,得到下面的波形,电流落后于电压1/4周期。

根据这个波形,如果电感为L,加的正弦波交流电有效电压为U,频率为f,有效电流就I=U/(2πfL)(具体计算过程要用到高数的微积分,这里略过),所以感抗XL=U/I=2πfL。
这个过程也可以认为是第一个1/4周期,电感把电能转化为磁能存储,第二个1/4周期磁能转化为电能释放,如此反复,所以电感实际上并不真正消耗能量,由P=UI计算出来的功率是虚的,专业上称为无功功率。虽然无功功率本身不实际消耗电能,但它会使电网的电流增大,导致电线损耗P=I²R增大,所以供电局要求变电站不得有太大的无功功率。


IP属地:广东1楼2024-06-17 18:51回复
    为什么要从电压的最大值开始算,因为,如果电压按正弦波从0开始算,电压和电流就会是如下波形。实际上,由于任何一个电感都不是理想电感,出现这个波形后,实际上会是电流上升略慢下降略快,经过一些周期后,逐渐变成上面的波形。


    IP属地:广东2楼2024-06-17 18:53
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      顺便介绍一点专业知识。
      变压器也是电磁感应元件,当次级无电流时,初级就是一个电感。
      一般来说,磁性材料中的磁感应强度会与电流成正比,但不是无限的,当磁感应强度达到一定值后,随电流增大,磁感应强度的增大量急剧减小,这种现象称为磁饱和。我们可以认为是材料中的磁分子原来是杂乱无章排列的,线圈加上较小的电流后,磁分子随电流的增大逐渐趋于定向排列,当所有磁分子基本都定向排列了后,即使电流再明显增大,磁感应强度也无法再明显增大了。
      变压器设计的时候,为了在体积一定的情况下用尽量粗的线圈,使功率尽可能大,所以设计会让正常工作时电流达到最大值时,铁芯的磁感应强度是接近磁饱和的,这样就能在保证安全的前提下用尽量少的匝数和尽量粗的导线做线圈。一般大功率变压器加电瞬间电流会比正常工作大很多,小功率变压器也会有一点大,就是因为变压器初级加电很难正好从电压的最大值开始加,所以电流也不是从正弦波的0开始,比如以下波形,当电流超过正常的最大值一定范围后,变压器的铁芯会达到磁饱和,于是为了感应出相应的电压来抵消外加电压,电流就会急剧上升,直到经过多个周期后电流正半周和负半周基本一致,才会不再出现磁饱和,电流也就降到正常状态。


      IP属地:广东3楼2024-06-17 19:11
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        狐兄说的很好,如果可以,狐兄能不能讲讲负反馈环路中的【相位裕度】和【增益裕度】尽量简单说


        IP属地:江苏来自Android客户端4楼2024-06-23 01:18
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          IP属地:辽宁5楼2024-06-28 22:53
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            IP属地:辽宁来自Android客户端6楼2024-07-10 15:12
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              继电器下方开关簧片离线圈太近,但是垂直于线圈,这个簧片方向受磁场干扰多少?


              IP属地:江苏来自Android客户端7楼2024-07-10 19:21
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