电感器的电感

像电容和电阻一样,电感也是一种无源元件。简单地说,一个电感器是一个扭曲的电线或线圈的导电材料。电感是导体或电路抵抗电流变化的特性。

具有电感特性的电导体或电路元件被称为电感器。当线圈或绞合线(电感器)中存在电流的变化时,它通过在本身和附近导电材料中产生或诱导电动势(EMF)来实现这种改变。

电容是导体存储电荷的能力的量度。电场能量。相反,电导体的电感是其存储磁性电荷的能力I.磁场能量。

电感器以磁场的形式储存能量。由于磁场与电流的流动相关联,电感与电流承载材料相关联。线圈的电感与线圈的匝数成比例。

塑料,木材和玻璃等二电材料具有最小电感。但是铁磁性物质(铁,玻璃器,铁铬)将具有高电感。

电感单位是亨利,微亨利,毫安等。它也可以在韦伯/安培中测量。韦伯和亨利之间的关系是1H = 1 WB / a。

为了理解线圈的电感,我们应该知道楞次定律,它解释了电动势如何在电感器中产生。欧宝官网app苹果下载楞次定律指出:“由于磁通量变化而产生的感应电动势极性是这样的,产生的电流的磁场与产生电流的磁通量的变化相反。”

电感的另一个定义是“通过施加1伏的电压在线圈中产生的电磁力,并且恰好等于一个亨利或1安培/秒”。

换句话说,对于电压V1的1伏,电流的流速为1AMP / SEC,然后线圈的电感为L,测量1个亨利。这可以给出

di / dt(a / s)

其中DI的电流发生变化,在安培中测量

DT表示当前更改所采取的时间(以秒为单位)。

给出电感器(线圈)中的感应电压

VL = -L di / dt(伏特)

负符号表示线圈中的相对电压(DI / DT)。

它们是2种类型的电感,它们是

  • 自我电感
  • 相互电感

自我电感

电感或自感是当存在电流流动的变化时诱导EMF的电流承载导体的性质。

当交替的变化电流流过电感线圈时,线圈中的磁通量也会变化,以产生诱导的EMF。该过程称为“自感应”,线圈实现的电感称为“自感”。

通过假设电流承载电路元件或n匝的电感线圈,可以理解自电感的概念。当电流流过线圈时,在线圈中产生磁场。

由于该磁场而引入磁通量。然后,线圈的自电感是每单位电流的磁通量连杆。当电感线圈拦截由电场引起的磁通量线时,将在线圈本身中引起自动燃料。

换句话说,自电感装置,线圈反对当前的改变的能力。它在亨利测量。线圈的磁性或磁性影响线圈的自电感。

这就是为什么要用铁磁材料来增加线圈的电感,通过增加线圈中的磁通。

要找到线圈的自感的表达,是

l =nφ/ i

其中n表示线圈中的匝数

φ是磁通量

I是由产生的电动势产生的电流

l表示铰接中的电感值。

自诱导的EMF和自感系数

我们知道流过电感器的电流由I,φ是磁通量。它们都彼此直接成比例。所以它可以表示为Iαφ。

电感器中的匝数也与线圈中的电流成比例。我们可以导出当前与IT中的EMF之间的关系

(dΦ)/dt = L (di)/dt

电感值取决于线圈的几何形状或形状。这是值被称为“自感系数”。

e = - (dφ)/ dt

E = - L(DI)/ DT

我们可以根据需要使用高或低渗透材料和使用不同匝数的线圈设计电感线圈。给出了电感器内部的磁通量为

φ= b x a

这里B是通量密度,A是线圈所占的面积。

长螺线管中的自感

如果考虑截面积为a,长度为l,匝数为n的长空心螺线管,则其电流I的磁场为

b =μ0h=μ0(n.i)/ l

螺线管中的总磁通为N Φ = LI。

将其替换在上面的等式中,

l =nφ/ i

l =(μ0n2) / l

L代表亨利的自感

μ0是空气或中空空间的渗透性

N表示线圈,即电感的匝数

A是螺线管的内横截面积

L是线圈的长度为米。

这是长空心螺线管的自感。μ代表螺线管中所填充的材料的绝对磁导率。在这种情况下,我们计算了空心螺线管的自感,因此我们使用μ0。

为了获得高磁导率或产生高磁通,我们在螺线管中填充铁磁性物质,如软铁。

圆形线圈的自感

让我们找到圆形电感的自感。考虑具有横截面区域A =πR2的圆形线圈,其中N次数。然后给出磁通量

B = μ0 (N.I)/2r .

圆形导体中的总通量作为Nφ= Li给出。

将其替换在上面的等式中,

l =nφ/ i

l =(μ_0n2a)/ 2r

我们知道圆的面积是A = π r2,所以还给出了圆形电感的自感

l =(μ0n2πr) / 2

影响自感的因素

通过观察上面的电感方程,我们可以说有4个因素影响线圈的自感,它们是

  1. 线圈中的转数(n)
  2. 电感线圈面积(A)
  3. 线圈长度(l)
  4. 线圈的材料
  • 匝数

线圈的电感取决于线圈的匝数。线圈的匝数和线圈的电感是成比例的。L N∝

越高的匝数意味着磨损器的电感值。

匝数越小,电感值越小。

  • 横截面面积

线圈的电感量将随电感器横截面积的增加而增加。∝n。如果线圈的面积大,就会产生更多的磁通量线,从而形成更多的磁通量。因此,电感会很高。

  • 线圈长度

长线圈中感应到的磁通量小于短线圈中感应到的磁通量。随着感应磁通量的减小,线圈的电感也减小。所以线圈的感应率和线圈的电感率成反比。L∝1 / L

  • 线圈的材料

线圈所包裹的材料的磁导率,将对感应电动势和电感产生影响。高磁导率的材料可以产生低电感。

Lαμ0。

我们知道μ = μ0 μr

L∝1 / μr

自化例

考虑其中的空心芯(电感器),其中有600圈铜线,当我们通过10安培的DC电流时,产生10毫巴的磁通量。现在让我们计算铜线线圈的自感。

自感例

为了求线圈的电感,我们利用L和I之间的关系。

l =(nφ)/ i

鉴于,n = 600圈

Φ = 10millweber = 0.001 Wb。

我= 10安培

所以电感L =(600 x 0.01)/ 10

= 600米利·亨利

相互电感

由于其耦合或相邻线圈的电流变化而导致线圈中的EMF的现象称为“相互诱导”。这里,两个线圈处于相同磁场的影响。

正如我们在自感概念中讨论的,由于互感产生的电动势可以用法拉第定律来解释,电动势的方向可以用楞次定律来描述。

电动势的方向总是与磁场的变化方向相反。在第二线圈中感应到的电动势是由于第一线圈电流的变化而产生的。

在第二个线圈中感应的电动势可以给出为

EMF2 = - N2 AΔB/ΔT= -M(ΔI1)/ΔT

式中M为互感系数,即第二线圈中产生的电动势与第一线圈中电流变化的比例。

相互电感

要理解互感的概念,请观察上图。在这种情况下,我们将两个电感线圈绕在一根导体上。我们设它们为循环1和循环2。如果回路1中的电流是变化的,则磁通量是感应的。

当回路2拦截磁通量时,在没有直接流入第二线圈的任何电流都没有流动的情况下,将有一些EMF诱导。这被称为互感,这种现象称为“互感”。

互感电动势和互感系数

每当我们将2个线圈保持在当前变化的场中时,由于电流的流动将有一个EMF。随着环路中的电流变化,磁通量也有所不同。

在这种情况下,互感是向量量,因为由于第1线圈中的电流流动,它可能在第二线圈中引起,或者由于第二线圈产生的磁通量(b),或者可以在第1线圈中引起的第1线圈

互感电动势和互感系数

当在电感器1中流动的电流变化时,将在其周围产生磁通量(根据Lenz的法律和法拉第的法律)。然后,将给出由于第1线圈中的电流引起的第二线圈中的相互诱导的EMF

M12 =(n2φ12)/ i1

其中M12是线圈2中的相互电感

n是循环中的转弯数

φ12是线圈2中产生的磁通量

i1是循环1中的电流

同样,当我们改变电感器1中的电流时,它周围就会产生磁通量。则第1线圈中由于第2线圈电流而产生的相互感应电动势为

M21 = (n2 Φ21)/ i2

其中M21是线圈1中的相互电感

n是循环中的转弯数

φ21是线圈1中产生的磁通量

i2是循环2中的电流

我们需要记住的重要事项是M21 = M12 = M,无论两个线圈的相对位置,尺寸和转弯次数。这被称为“互感系数”。

各线圈自感系数公式为

L1 =(μ0μrn12A)/l, L2 = (μ 0 μr N22a)/ l

由上式可知,M2 = L1 L2。这是每个线圈的自感和互感之间的关系。

它也可以写作m =√(l1 l2)henry。上述等式代表不泄漏通量的理想条件。但实际上,由于线圈的位置和几何形状,总有一些磁通泄漏。

磁耦合系数或耦合系数

两个线圈之间的电感耦合量由“耦合系数”表示。耦合系数的值将小于1并且总是大于0即它在0和1之间。这用'k'表示。

耦合系数的推导

考虑长度为L1和L2的两个电感线圈分别具有N1和N2匝数。线圈1和线圈2中的电流分别为I1和I2。假设电流I1在第二线圈中产生的磁通为Φ21。则互感为M = N1 Φ21/ I1

Φ21可描述为磁通Φ1与第二线圈相连的部分。即Φ21 = k1 Φ1

M = N1 (k1 Φ1) / i1 ... ... ... .(1)

类似地,由于电流I2引起的第一线圈中产生的磁通量是φ12。然后将给出互感为m =n2φ12/ i2

Φ21可描述为磁通Φ1与第二线圈相连的部分。IE。φ12=k2φ2

M = N2 (k2 Φ2) / i2 ... ... ... .(2)

将方程(1)和(2)相乘,我们得到

m2 = k1 k2 [n(1φ1)/ i_1]。[n(2φ2)/ i2]

现在我们知道线圈1的自感是L1 =N1φ1/ I1

线圈1的自感是L2 = N2φ2/ I2

在上面的等式中取代L1和L2

m2 =(k1 k2)x(l1 l2)

... m =√(k1 k2)x√(l1 l2)

让k =√(k1k2)

M = k√(L1L2)

其中k是耦合系数

k = m /((√(l1 l2))))

我们可以通过使用磁耦合系数来描述两个线圈的磁耦合。当一个线圈的磁通量与另一个线圈完全连接时,耦合系数将很高。

耦合系数的最大值为1,最小值为0。当耦合系数为1时,称为“完全耦合线圈”。如果值为0,线圈称为“松耦合线圈”。

笔记

k值永远不会是消极的,也不是小数价值。

铁芯耦合电路的耦合系数为k = 0.99

铁芯耦合电路的耦合系数为k = 0.4 ~ 0.7

自感和相互电感综述

  • “电感”是一种现象,即当施加电压时,扭曲的线圈会受到磁力的作用。电感器以磁场的形式储存能量。它在亨利测量。
  • 电感中的诱导可以由Lenz的法律和法拉第法律解释。Lenz的法律指出,“诱导的EMF是在当前方向上产生的,反对导致产生EMF的助焊剂”。
  • 它们是2种类型的电感,它们是
  1. 自我电感
  2. 相互电感
  • 自化的定义:线圈的自感是当其放置在电流变化电路中的土壤中的电动势诱导。这种自感的这种现象被称为“自我诱导”。由l. l =nφ/ i表示
  • 长螺线管的自感系数为L = (μ0 N2a)/ l
  • 圆形核心的自感为l =(μ0n2Πr) / 2
  • 自感取决于4个因素线圈的匝数(N),电感线圈的面积(A),线圈的长度(l),线圈的材料。
  • 互感的定义:由于耦合线圈的电流变化而在线圈中感应到电动势的现象称为“互感”。M =√(l1 l2)
  • 耦合因子的定义:两个线圈之间的电感耦合量由“耦合系数”表示。
  • 耦合系数的值将小于1并且总是大于0.这用'k'表示。k = m /((√(l1 l2))))

2回复

  1. 需要什么公式来计算用于安装在PCB上的基于线轴的电感

    VIN = 230VAV.
    F = 50赫兹

    请提供一些计算上述电感所需的公式

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