电感值@@、电容值的理解@@(上@@)

1、电感量@@的作用@@@@

通电线圈的电感值@@的大小@@决定了线圈周围磁感应强度@@@@B的大小@@。电感值@@越大@@@@,磁感应强度@@B就越大@@@@。总之@@,电感是用来在其周围产生强磁场的@@。

2、电感对能量的贮存方式@@

对于电感来说@@,能量是在线圈周围以磁场的形式存储起来的@@。

3、电感量@@的计算公式@@(从生产制造的角度理解@@)

电感值@@的大小@@与电感器的结构参数有关@@,取决于线圈中磁心的横截面积@@@@、线圈的长度@@,以及磁心材料的磁导率@@以及线圈的匝数@@。公式如下@@:

电感量@@的计算公式@@

式中@@,μ是磁导率@@@@,单位为@@Wb/A*m;N是线圈匝数@@;A是磁心的横截面积@@@@,单位为@@m^2;ι是线圈的长度@@@@,单位为@@m;L是电感值@@@@,单位为@@H。

注意匝数@@N是二次方项@@,说明匝数是影响电感量@@的主要因素@@。如果为了在相同外形尺寸及相同材质的磁心上@@缠绕更多的匝数@@,就必需用细一些的导线@@,电感的额定电流就会相应的降低@@,就是说提高@@电感值@@的同时@@牺牲了电感的额定电流@@ ( 相同磁芯的条件下@@ ) 。除此之外@@,增加磁心的横截面积@@或@@减小线圈的长度@@都会使电感值@@增大@@。

对比理解@@:

这个公式看起来挺复杂的@@,要如何记住呢@@?

我们先看一下圆形导线的电阻是如何计算@@?圆形导线的电阻公式@@如下@@:

圆形导线的电阻公式@@

公式是@@,ρ是电阻率@@@@,单位为@@CM*Ω/ft;A是横截面积@@@@,单位为@@圆密耳@@CM;ι是导线长度@@,单位为@@ft。

可以看到电阻值@@的大小@@与三个要素有关系@@,跟横截面积@@是成反比@@的关系@@,跟导线长度和@@电阻率@@@@ρ是成正比@@的关系@@。这个很好记也很好理解@@:即@@导线越粗@@(横截面积@@越大@@@@)或@@导线越短@@,电阻值@@R就越小@@@@;且电阻率@@@@ρ越大@@,阻值就越大@@@@@@。

理解了圆形导线的电阻值@@计算公式后@@,现在利用这个公式与电感量@@的计算公式@@做对比@@,可以看到两个公式中@@@@A和@@ι的位置是相反的@@。

所以对于电感量@@的计算式可以这么理解@@:计算电感量@@与四个要素有关@@,首先要考虑介质@@(即@@磁导率@@@@μ),而且是正比的关系@@;其次也要考虑匝数@@(电感本身就是线圈@@,所以必然跟匝数是有关系的@@,而且关系是最大的@@),且与匝数的平方值是成正比@@的@@;最后还有横截面积@@和@@长度这两个要素@@,那是成正比@@还是成反比@@的关系呢@@?上@@面已经说了这个正好与电阻值@@的计算公式相反@@。只要记住了电阻值@@的计算公式@@,这个也就记住了@@。

理解了上@@面这段话后@@,就可以很轻松地写出电感量@@的计算公式@@了@@。

下面看看电容器的电容值@@是如何计算的@@。公式如下@@:

电容器的电容值@@

从上@@面的公式可以看到@@,电容值大小也跟电阻一样与三个要素有关系@@,分别是介电常数@@@@ε、横截面积@@A和@@极板间距@@d。

如果把极板间距离@@d看成是长度@@ι。这个跟电感值@@的计算公式就是很相似了@@。

总结@@:

记住下面这段话@@。

A、电阻值@@大小与三要素有关@@,分别是电阻率@@@@@@ρ、横截面积@@A和@@导线长度@@ι。与横截面积@@@@A成反比@@,与导线长度@@ι成正比@@。

B、电容值大小也与三要素有关@@,且与横截面积@@@@@@A和@@导线长度@@ι(实际是极板间距@@d)的比例关系与电阻值@@跟他们的关系正好相反@@。

C、电感值@@的大小@@是三个量中唯一一个与四要素有关的量@@,这是因为电感增加了线圈匝数@@N这个要素@@,而且与线圈匝数@@N的平方是正比例的关系@@。除了增加线圈匝数@@N之外其它的三个要素与电感值@@的比例关系相似于电容值与其三要素的比例关系@@。

D、无论是电阻@@、电感或@@电容其数值大小与其介质或@@材料@@(电阻率@@ρ,磁导率@@μ,介电常数@@ε)都是正比的关系@@。

4、电感量@@L与感应电压的关系@@(从电磁感应原理的角度理解@@)

根据法拉第电磁感应定律@@:当流过电感线圈的电流发生变化时@@,线圈中的磁通量就发生变化@@,进而在线圈两端感应出电压@@。

根据楞次定律线圈两端感应电压的极性总是阻碍线圈中电流的变化@@。这就是线圈的@@“扼流@@”作用@@,即@@线圈有扼制电流变化的作用@@@@,通常把电感称为扼流@@圈@@。

当流过线圈的电流发生变化时@@,线圈的电感值@@也是衡量线圈磁通量变化的一个重要物理量@@@@,即@@:

物理量@@

上@@式表明@@,在线圈中电流变化相同的情况下@@,线圈电感值@@@@L越小@@,产生的穿过线圈的磁通量变化@@dφ就越小@@@@。如果电感值@@非常小@@,就几乎没有磁通量变化@@,则产生的感应电压也非常小@@。所以得到电感的感应电压公式@@@@:

电感的感应电压公式@@

个公式表明电感值@@越大@@@@和@@@@(或@@)线圈中电流的变化越快@@,感应电压就越大@@@@@@。

总结@@:

在一块电磁铁上@@面绕上@@@@N匝的线圈后就制成了一个电感器@@,电感量@@L的大小@@由电感的结构参数所决定@@。当给电感线圈通入变化的电流后@@,会引起线圈磁通量的变化@@,进而在线圈的两端产生感应电压@@。当电流的变化相同时@@@@,电感量@@L的大小@@反应出了产生的感应电压的大小@@@@,即@@电感量@@大时@@,电感电压就大@@;电感量@@小时@@,感应电压就小@@。

同时@@,电感也是一个贮能@@188足彩外围@@app ,当电感线圈流入变化的电流时@@,这时候相当于给电感线圈的磁心进行充磁@@@@,假设电感@@L足够大@@,而且磁通不发生饱和@@@@,随着时间的增加@@,充的时间越长@@,充的磁就越多@@。当充磁@@结束后@@,电感感应出的电压就越大@@@@@@。这就是电感的贮能过程@@。

说明一点@@,电容的电压是不能突变的@@,同样的电感的电流也是不能突变的@@。但是电感的感应电压是会发生突变的@@,即@@充磁@@的时候电感的感应电压是阻碍电流的增长的@@,假设电流是从左向右流入电感的@@,则充磁@@的感应电压就是左正右负@@;当退磁的时候@@(即@@电感放电的时候@@)这时流入电感的电流在逐渐减少@@,为了阻碍电流的变化小@@,在电感两端感应出的电压极性为左负右正@@。即@@刚才充磁@@的时候的感应电感消失了@@,变成了现在的感应电压@@。也就是说电感的两端的电压在瞬间发生了突变@@。

充磁@@

5、从开关电源@@的角度理解电感量@@@@L

从实际的应用上@@理解@@,对电路中电感量@@大小是如何选择的@@,以开关电源@@为例@@:

开关电源@@,电感的公式@@如下@@:

电感的公式@@

式中@@,Von是输入电压@@;D是占空比@@;γ是纹波率@@,一般取@@0.4;IL是输出电流@@;f是开关频率@@。

开关电源@@的电感多数都是按照电路参数计算后特别定制的@@。而上@@面的公式是@@从伏秒法则转换而来的@@。电感在电路中的两个主要作用@@是贮能和@@滤波@@。所以我们关心电感在实现贮能或@@滤波的时候是否会出现磁饱和@@@@,伏秒法则实际就是能量守则定理的体现@@,即@@在一个开关周期里电感的充磁@@量等于放磁量@@,如果充磁@@量大于放磁量电感就会饱和@@@@。

所以在开关电源@@的设计中对电感的选择是让电感在实现能量转换@@(贮能和@@放能@@)及滤波的功能中@@,电感不会出现饱和@@现象@@。

从上@@面的公式中@@可以看到一个现象就是输出电流@@@@IL越小@@,电感量@@L越大@@,这是为什么@@?

这里说的只是感量@@,或@@者说感值@@-Inductance。

公式里是按照允许电感纹波电流是直流的@@40%来算的@@,因为此时电感的体积最为经济@@,此时是电感储能@@VS纹波曲线的拐点@@。

所以输出电流变小了@@,那所允许的纹波也就小了@@,电感值@@就需要变大@@。

输入输出定了后@@,就是纹波电流的大小@@来决定电感值@@了@@,电流小了后@@,纹波电流也小@@,当然电感量@@就上@@去了@@。但是电流小了@@,线径也会跟着小@@,所以窗口面积也会跟着小@@。

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