关于电感器的问题


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因此,我还是电子产品的新手,我一直在研究Boost转换器等(只是学习电源和不同类型)...它可以用来解释电感器。不用说要花些钱。对于这样一个简单的组件,电感器似乎相当复杂。

  1. 就是这样,电感就可以抵抗电流的变化,因此,如果电流降低,它将“产生”更高的电压,以根据伦茨定律进行弥补。(这是正确的吗?……有人知道这是怎么回事吗?)。当产生此电压时,电流会降低还是刚刚耗尽?

  2. 在这样的示意图中:

    让我们假装二极管不在那里。会发生什么?电感器会继续积聚能量而无处可去吗?它会消散在空气中吗?在Wiki文章中,它表示将过渡到下一行。电弧可以射到多远有一个限制(例如,如果导线远离FAR会怎样:电感器会熔化,还是能量会在空气中消散?

  3. 什么决定了电感器可以存储多少能量?转数?还是电感的大小实际上与存储的“速率”有关。

  4. 无关的排序,但是我可以对它们进行任何“酷”的实验,只是看看它们是如何工作的吗?我在youtube上看到了这个,基本上他只有一个开关,可以打开和关闭,您可以看到电压跳升到很高。我假设这是升压转换器的工作方式。

很抱歉有多个问题,只是试图掌握电感器的魔力。它们看起来很简单(一卷线),但是却做了很多疯狂的事情。

Answers:


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是的,电感器sortof可以抵抗电流变化,就像电容器可以抵抗电压变化一样。实际上,电感器和电容器是彼此的电流/电压镜像。我想电路中的电感器的方式是,它们使电流具有惯性。它们当然不是,但是似乎是一种有用的概念化技术。

在没有二极管的原理图中,如果一切都始于0且开关闭合,则电流将朝Vs / R呈指数衰减。最初,所有电压跨接在电感器上,在稳定状态下,电感跨接在零电压上。

当开关打开时,有趣的事情发生了。在任何一种情况下,电感器都将保持其电流恒定。这包括打开开关的实例。没有二极管,就没有明显的电流路径。电感器电压将增加到可以维持通过它的电流的任何值。

机械开关通过将两个导体接触在一起来工作。当开关断开时,导线彼此远离。这不可能立即发生,因此,当开关首次尝试停止通过它的电流时,触点将非常靠近。不需要太多的电压即可产生电弧。一旦电弧开始,触点之间的气体就变成具有高电导率的等离子体。因此,随着触点移动得更远,电弧可以持续一会儿。在此期间,开关两端的电压不为零,因此电感器电流减小。随着接触点进一步分开,电弧电压会增加,从而更快地降低电感器电流。

最终,电流足够低,以至于无法承受电弧,并且开关最终断开。此时,电感器中几乎没有能量。该电流流经的唯一地方是电感器和电路其他部分上不可避免的寄生电容。宇宙中的每两个导体之间都有一些非零电容。该电容很小,因此电压将迅速上升。这也迅速减小了电感器中的电流。最终达到一个峰值,电容上的电压实际上开始以另一种方式推动电感器电流。在理想的系统中,电容上的所有能量都将作为电流转移到电感器,但这一次是相反的。然后它将在相反的方向上再次对电容充电,并且整个循环将无限期地重复。在现实世界中,存在一些损耗,因此,每个来回摆动的幅度都会略微降低,因为能量在电感器和电容之间来回摆动时会损失能量。作为时间的函数绘制的电压(如示波器所做的)将显示一个正弦波,其振幅朝Vs呈指数衰减。


我想我大部分都得到了,除了您谈论反向的那一部分。如果开关足够大(例如两根导线之间的大电容帽(并且足够快),那么我认为电压会更快地建立起来?保持开放状态吗?

@Sauron:目前尚不清楚您真正要问的是什么,但是如果您制作的开关可以更快地关断,电感器中会剩下更多的能量,因此还有更多的能量因不可避免的电容而响起。足够的能量将需要足够高的电压,否则可能会产生电弧。在所有电弧放电停止后,电容器/电感器系统将保持能量,随着能量在电感器和电容之间来回散失,电阻中的能量会丢失,电容器/电感器系统将以衰减的包络线振铃。
奥林·拉斯罗普

@RussellMcMahon:也许您的第一个“电容器”打算成为“电感器”?
沙姆坦(Shamtam)2012年

@Shamtan-不,但是,谢谢,确实需要更改。-第二个电容器是电感器-它具有直流连续性。
罗素·麦克马洪

这是一个水模型:电阻=长度或直径可变的管道。|| 电容器是横跨储罐的橡胶板,其两侧均可进出。改变水箱尺寸和纸张刚度。|| 电感器是具有橡胶壁截面的管道。压力使壁膨胀并保持电流并建立压力。不是完美的模型,但给人一些感觉。
罗素·麦克马洪

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(1)是的,电感器可以抵抗电子流的变化。伦兹定律,麦克斯韦定律以及任何电子教科书或物理学教科书中的方程式 a b c d e 都非常适合计算电流,电压,电感,磁场强度等之间的关系,就像欧姆定律对计算电导率非常有用电流,电压和电阻之间的关系。

正如这些教科书中的任何一部都将告诉您的那样,在短时间内dt内,流经电感器的电流变化将很小(di),并且可以精确地计算为

di = v dt / L

其中v是在短时间内电感两端的平均电压,L是电感。

电感两端的反向电压越大,电流降到零的速度就越快。

(无论是通过在电池上跨接电池来迫使电感器两端的电压达到某个特定电压,还是电感器两端具有一定的负载电阻,并且电压是否由电感器本身引起,这都是正确的)。

当我们在电感器两端施加电压时,电流缓慢上升,能量进入电感器,并存储在电感器内外的上升磁场中。

当我们断开电感器与电源的连接,并在电感器的两端之间留有一些电阻时,电流会缓慢下降。同时,能量从神秘的看不见的磁场(g)中逸出,并进入与电感器相连的任何物体。

(2)奥林给出了一个很好的答案。

(3)正如这些教科书中的任何一本都会告诉您的,在任何时刻,存储在电感器中的能量e为

e =(1/2)L i ^ 2,

我是那一刻的电流。该能量(磁场能量)与在将电流从0逐渐增加到该电感所需的时间内从与该电感器连接的电池中产生的电能量(与电压无关)相同一世。

对于任何给定的物理电感器(因此我们给定一些固定的L),我可以存储在该电感器中的能量通常受该电感器的最大额定电流限制。大功率电感器通常使用较粗的导线和更好的散热方式,但是超过额定电流会导致这些导线熔化并失效。这是最大能量额定值,而不是最大功率额定值-许多设计人员会在电感器(出于相同的原因,还包括变压器)中填充能量,然后每秒再次将其丢弃数千或数百万次,以获取更多的功率而不是他们每秒只做60次。

我发现示波器非常适合“观察”电感器电路中发生的情况。也许您可能会喜欢构建某种开关模式稳压器, 例如 Roman Black + 5v至+ 13v升压转换器


电感器在D / C电路中不会做任何正确的事情吗?像它不会升高任何电压或任何即时消息吗?

是的,在直流电路中(即流过电感器的电流恒定),电感器似乎是短路的。它两端不会有电压降。
杰森R

@Sauron-请注意,拥有直流电源,当您关闭开关时,它不是直流电路!直流处于稳定状态。
stevenvh 2012年

因此,在D / C电路中,如果您有一个电感器和一个开关.....打开开关不会导致它成弧形吗?

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@Sauron-是的。电感器的电流不会立即停止,它将充当电压源以保持其流动。电阻越高,它将产生的电压越高。能量来自它建立的磁场。因此,开关两端的电压会变得很高,这将使电弧持续更长的时间。
stevenvh 2012年

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这是一个非常有趣的问题。为了澄清起见,我将重新措辞。对于具有非零电流,零电容和欧姆成分的理想电感,使用无损开关破坏直流路径时会发生什么?无散热,无振铃,无直流电,因为没有开关。必须完全遵守节能法。

我当然理解,即使在所有事物都理想的情况下,也存在一个物理上可测量的间隙,该间隙将使电流即使在真空中也能继续流动。但是,如果真空是理想的绝缘体怎么办?

没有真正正确的答案,因为即使算术无限和零传播时间,无限的光速等也无济于事。

但是要说,如果所有抽象仍然允许物质电荷粒子参与其中,导体将违反电子中性,并使电子云散布,电子云将继续以一定的惯性行进远离导体。磁场将从圆环形变为圆柱形,然后磁子力将粒子返回到导体中。永远重复一次,它会响起,但线圈体的体积(或您希望的静电)电容(不是寄生电容)会重复。

嗯 仍然存在不理想的问题。如果导线是无限的东西,则没有电容,频率将是无限的,高于伽马。这就像一个大爆炸,但总能量却有限。

答案:在所有理想情况下,产生的磁脉冲将是Dirac Delta函数,即积分为1(或取决于初始总能量的任何特定总积分)的无限高和无限窄的脉冲。

在Los Alamos中研究了最接近的实用设备http://en.wikipedia.org/wiki/Explosively_pumped_flux_compression_generator

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