施加1伏直流电后,所有电感器在一秒钟后是否会产生1个韦伯?


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磁通量(韦伯)的定义陈述此处为: -

如果您采用一个超导线环,并在1s内向该导线施加1V电压,则该环内部的磁通量将发生1Wb的变化。请注意,无论循环的大小或形状如何,以及循环内部的内容如何,​​这都是正确的!实际上,即使导线不是超导的,只要它的电阻足够低,以至于在产生的电流上仅引起可忽略的电压降,它就足够正确。

我相信以上定义是正确的,但我准备重新设置此信念。顺便说一句,这是法拉第定律的基本形式,即电压=通量变化率。

因此,当施加1伏直流电时,一个大线圈(或一个小线圈)在一秒钟后都产生相同的磁通量。但是,当线圈是两个紧密缠绕的匝时会怎样呢?

在紧密缠绕的匝数下,线圈电感与匝数的平方成正比,因此,2匝产生的电感是四倍,因此电流(在施加电压时)的上升速率减小4。

这体现在另一个众所周知的公式。V=Ldidt

还假定电感的定义是每安培磁通量,我们可以重新安排它,以便磁通量=电感x电流,并且由于电感增加了4,而电流减小了4,因此看来,两匝产生的磁通线圈(一秒钟后)与单匝线圈产生的通量完全相同。

如果这些匝数紧密耦合,则可以将其扩展为任意数量的#匝数,因此基本上可以说(按照标题):-

All inductors produce 1 weber after one second when 1 volt DC is applied

现在法拉第定律表明V=NdΦdt

这就是我开始产生矛盾的地方。

法拉第定律是关于感应的,即通过匝的磁通耦合变化率产生的端电压比一匝高出倍。反之亦然。如果施加一伏电压一秒钟,那么两匝线圈产生的总磁通将是单匝线圈产生的总磁通的一半。NN

我的想法哪里出问题了?


@BrianDrummond这就是问题的重点-如果电感上升4倍(导致电流下降4倍),那么根据电感的定义(=每安培的总磁通量),磁通量必须相同。
安迪(aka Andy)

我对引用的文字的理解是,“回路”表示单匝,因此复述应为“所有单匝电感器产生的...”。同意@ user96037的回答和您的观察……我的较早评论将其弄错了,显示出出错的容易程度……所以,好问题
Brian Drummond

@BrianDrummond不要在这里上当。我发现了一个矛盾,我也看到了作者的“更正”,使之与法拉第定律保持一致,但我仍然看到了一个矛盾。使用N x磁通量变化率表示两匝线圈的磁通量是一半,但是使用电感的定义(L =每安培磁通量),磁通量必须保持不变。
安迪(aka Andy)

在该页面上肯定有混淆:即,“任何线圈的基本特性都是电感。它以亨利为单位,用H表示,其定义是:(3)H = V * s / A”众所周知,电感记为L(尽管单位是H),标记为H的量是磁场。
布赖恩·德拉蒙德

据我所知,这可能不是一个很好的场所,但是单匝线圈产生的磁通量的基本定义是正确的。这不是我所看到的问题/矛盾。
安迪(aka Andy)

Answers:


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我的刺刺(修订)。原始块引用:

如果您采用一个超导线环,并在1s内向该导线施加1V电压,则该环内部的磁通量将发生1Wb的变化。

具有与大小,形状无关的资格。材料...但没有圈数限制。这将导致:

Wb = V * s ... eq1

它没有说出在匝(或多个匝)中流动的电流,也没有回答一个N匝线圈是否遵循
Wb = V * s ... eq1a

Wb = V * s * N ... eq1b
甚至
Wb = V * s / N ...等式1c

注意韦伯的定义

韦伯是连接一圈电路的磁通量,如果将其在1秒钟内以均匀速率减小到零,则会在其中产生1伏特的电动势。

(是来自Wiki,但链接到主要参考),因此它是与1 Vs 明确相关的通量。链接页面缺少措辞的关键区别...

同一场中的第二匝将是一个独立的电压源。这使定义与eq1c一致,因为1 Weber是与每转 1V-S相关的磁通量。

因此,我对原始报价的理解(修订!)是

如果您采用一个超导线环,并在1s内每匝向该导线施加1V 电压,则该环内的磁通量将变化1Wb。

这支持了安迪对问题中表达的法拉第定律的理解-要保持磁通变化率恒定,则需要保持每匝电压恒定。或者,如果您将每匝电压减半,则您的确会使磁通变化率减半。

这也导致对链接网页的Eq1进行修改。然后从逻辑上得出他的最终方程

H = Wb *匝数/ A

Wb = H * A /匝数

这最初使我感到怀疑,因为通常情况下,磁通量与安匝数成正比,因此,安培数/匝数看起来...是陌生的。原因是电感已经包含匝数平方项:
L = Al * n ^ 2(其中Al称为“特定电感”,对于特定的几何形状和材料为常数)
H = Al *匝数^ 2

替代电感可以使我们回到熟悉的安匝数
Wb = Al * A *匝数
,这对于电感器设计中的某些用途而言是更方便的形式。


ΦΦ

大号=Φñ/一种Φ=大号一种/ñΦ

开始看到它……尽管我一直在寻找安培转弯,但LA / N是正确的,因为L已经包含了一个N ^ 2项。因此,Flux = A(l)* A * N,其中A(l)是比电感。正在修订...
Brian Drummond

去吧!!!头晕!
安迪(aka Andy)

1
观察两个非常有经验的人解决一个合理的问题。先生,干得好。@Andyaka也是。问题和答案得到认可
Marla

2

关键在于布莱恩,但我认为,经过如此漫长的曲折之后,我的想法需要提及。我的基本误解是,我相信以下公式适用于任何电感器,而与匝数无关:-

Inductance is total flux per amp

许多网站都陈述了上述内容(没有做过多说明),但真正的事实是:-

Inductance per turn is total flux per amp

这固定了我的想法。

如果使用两个紧密排列的匝,则电感将增加4倍,并且对于固定的DC电压,与单匝情况相比,电流的生成速度将减少四分之一。

2大号

2大号=Φ一世/4Φ=2大号一世4

V=-ñdΦdŤ

匝数为两倍,施加的固定电压为1伏,通量在一秒钟内的上升仅为单匝电感器的一半。


另一种看待它的方式(更符合Brian的回答)是考虑安培匝数(磁动力)。这里的想法是将安培匝数转换成等效于单个线圈的情况:-

  1. 等效单匝的电感恢复为L(不是4L)
  2. 电流为I / 4(2匝),但安培匝数使其为I / 2

大号=Φ一世/2Φ=大号一世2


1

与一匝电感器相比,两匝电感器的电感是其四倍。

因此,两圈电感器的电流将在1秒后变为一圈电感器电流的1/4。

磁通量与匝数和电流成正比。因此,电流为1/4且匝数为2倍的磁通量将是一匝电感器的一半。

多个源产生的磁场线性地加在一起。如果一个回路产生的通量是一个韦伯。那么,由两个具有相同电流的环路产生的通量必须是两个韦伯。

磁通与电感不成正比。通量必须与电流和匝数成正比,因为电场和磁场呈线性增加。

至于单位...
Henries = Wb / A在尺寸上等价于Wb / A /转弯(因为转弯在数量上是无单位的)。


@ Brian Drummond只是一个错字。我纠正了。
user4574

但是电感的定义与此矛盾。电感是每安培的通量,如果电感增加了4倍(导致电流仅增加了四分之一),则通量保持不变。这就是我的问题。与@brian相同的点
Andy又名

@Andy aka通量与匝数成正比。在简单的示例中查找环形或螺线管中的磁通。
user4574

当然,“电感是每安培的磁通量”……每安培匝数?
布赖恩·德拉蒙德

1
@Brian我认为有足够的在线证据表明每匝电感等于每安培通量。
安迪(aka Andy)
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