El último artículo trata sobre "perceptual" para comprender la inductancia, y este artículo trata sobre "racional" para comprender la inductancia. Enumeraremos algunas fórmulas de libros de texto, mientras que nos adherimos a la tradición de esta columna, pondremos algunas animaciones gif vívidas para ayudar a comprender.

1. La unidad de inductancia

Como se puede ver en el artículo anterior, la inductancia refleja la capacidad de un dispositivo para resistir cambios de corriente. Esta "confrontación" se refleja en la corriente inducida y la fuerza electromotriz inducida (también llamada: EMF posterior) en el inductor.

La unidad de inductancia es Henry y el símbolo es L. La definición de L = 1 Henry es: la corriente cambia a un ritmo de 1 amperio por segundo (1A / s) Si el voltaje de la fuerza electromotriz inducida generada en el inductor es 1V, esta inductancia es 1 Henry.

En equipos de radio y comunicación, la unidad de inductancia común es nH (nanohenry), que puede lidiar con cambios de corriente de nivel de MHz; en fuentes de alimentación y equipos de suministro de energía, la unidad de inductancia común es μH (uH, microhenry), que hace frente a la corriente de nivel de KHz Cambios: En los equipos de audio, la unidad de inductancia común es mH (cómo heng), que puede manejar cambios de corriente de cientos de Hz a 2 KHz.

En el proceso de resistencia a los cambios de corriente, el inductor va acompañado de la conversión de energía eléctrica y magnética. Cuanto mayor sea la capacidad del inductor, mayor será la energía que se puede convertir y almacenar.

2. Cambios de voltaje y corriente en el inductor

Echemos un vistazo a la relación entre el voltaje y la corriente en el inductor: V = -L * di / dt

Esta fórmula refleja que el voltaje de la fuerza electromotriz inducida en el inductor está relacionado con la velocidad del cambio de corriente.

En el caso de L constante, cuanto más rápido cambia la corriente, mayor es la tensión de fuerza electromotriz inducida generada. Especialmente cuando el interruptor del circuito está abierto o cerrado, el cambio instantáneo de la corriente puede hacer que aparezcan chispas en el lugar del interruptor del circuito (la chispa se puede generar solo cuando el aire se descompone. El voltaje es de al menos decenas de miles de voltios. El voltaje instantáneo es muy alto. Corto, pero no necesariamente grande en energía).

Construimos un circuito compuesto por inductancia, resistencia y potencia (onda cuadrada periódica), como se muestra a continuación:

Un voltímetro está conectado en paralelo a cada dispositivo para una fácil visualización de la forma de onda. En particular, a través del voltaje a través de la resistencia, se puede estimar la corriente a través del circuito (ley de Ohm). La fuente de alimentación es una onda cuadrada periódica de Max 10V, Min 0V y 100Hz.

Echemos un vistazo a los cambios en la forma de onda de voltaje y corriente en el inductor:

Entre ellos, la forma de onda verde representa el cambio de voltaje de la fuente de alimentación; la forma de onda amarilla representa el cambio de voltaje del inductor; la forma de onda azul representa el cambio de voltaje de resistencia, que también refleja el cambio de corriente en todo el circuito.

Cuando la fuente de alimentación cambia de 0V-> 10V, el voltaje del inductor genera un pulso positivo (cambio repentino de voltaje), la polaridad de este pulso es opuesta a la polaridad del voltaje de la fuente de alimentación. Debido a que el voltaje del inductor debilita la influencia del voltaje de la fuente de alimentación, la corriente no aumenta repentinamente. La corriente de todo el circuito comienza desde 0A y aumenta gradualmente (la corriente no puede cambiar repentinamente) hasta que alcanza un estado estable.

Cuando la fuente de alimentación cambia de 10V-> 0V, el voltaje del inductor genera un pulso negativo (cambio repentino de voltaje), la polaridad de este pulso es la misma que la polaridad del voltaje de la fuente de alimentación. Dado que el voltaje del inductor continúa influenciado por el voltaje de la fuente de alimentación, la corriente no disminuye repentinamente. La corriente de todo el circuito comienza desde 1A (10V / 10Ω) y disminuye gradualmente (la corriente no se puede cambiar repentinamente) hasta que alcanza un estado estable.

Esto es lo mismo que dijimos en el artículo anterior que la inductancia es un dispositivo inercial en el campo electromagnético, no le gusta que cambie la corriente y siempre usa su propia energía para mantener el estado original de la corriente.

Tenga en cuenta que no hay dispositivos de conmutación colocados deliberadamente en este circuito, incluso cuando el voltaje de la fuente de alimentación es de al menos 0 V, todo el circuito está encendido. Pero si pones un interruptor en el circuito, la situación cuando el interruptor está apagado es diferente a la situación cuando la fuente de alimentación es de 0V, lo analizaremos más adelante. Puedes imaginar que el inductor actúa como un dispositivo inercial de corriente. Si el circuito se desconecta repentinamente y la corriente no tiene bucle, ¿qué pasará?

En tercer lugar, la constante de tiempo de la inductancia

En el circuito LR, en respuesta a los cambios de excitación externa (CC), se necesita un cierto proceso para que el voltaje y la corriente del inductor alcancen un estado estable, y su forma de onda se ajusta al cambio exponencial:

La constante de tiempo τ = L / R. Después de 5 τ, el voltaje y la corriente del inductor tienden a ser estables, especialmente para CC, en este momento el inductor es equivalente a un cortocircuito y la corriente alcanza el máximo Imax = V / R.

En el proceso de alcanzar un estado estable, el inductor también está almacenando energía (convirtiendo energía eléctrica en energía magnética, correspondiente al cambio de potencia de excitación mencionado anteriormente de 0V-> 10V) o liberando energía (convirtiendo energía magnética en energía eléctrica, correspondiente a la fuente de alimentación de excitación mencionada anteriormente de 10V- > Cambios de 0V). Entonces, esta constante también se llama constante de tiempo de carga y descarga.

Cuarto, la impedancia de la reactancia inductiva inductiva

Al igual que la capacitancia, la impedancia es necesaria para medir el rendimiento de la inductancia bajo excitación de diferente frecuencia.En particular, para circuitos inductivos puros, la impedancia es reactancia inductiva.

La fórmula para calcular la inductancia y la inductancia es X = 2π * f * L. Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será la reactancia inductiva.

Por ejemplo, si aumentamos la excitación de la fuente de alimentación en la Figura 2 de 100Hz a 1KHz, ¿qué sucederá?

En este circuito, a medida que aumenta la frecuencia, significa que la impedancia del inductor aumenta, por lo que se puede distribuir más voltaje al inductor y menos voltaje a la resistencia. Desde otra perspectiva, si una resistencia es una carga, ¿no es un circuito reductor?

5. Comparación de inductancia y capacitancia (fórmula)

Hagamos una lista de la comparación de inductancia y capacitancia para ayudarlo a recordar:

(Después del texto completo, la fórmula del libro de texto es realmente importante)