Het laatste artikel gaat over ‘perceptueel’ om inductie te begrijpen, en dit artikel gaat over ‘rationeel’ om inductantie te begrijpen. We zullen enkele formules uit het leerboek opsommen, terwijl we vasthouden aan de traditie van deze column, enkele levendige gif-animaties plaatsen om het te helpen begrijpen.

1. De eenheid van inductie

Zoals te zien is in het vorige artikel, weerspiegelt inductantie het vermogen van een apparaat om stroomveranderingen te weerstaan. Deze "confrontatie" wordt weerspiegeld in de geïnduceerde stroom en geïnduceerde elektromotorische kracht (ook wel: Back EMF) op de inductor.

De eenheid van inductie is Henry en het symbool is L. De definitie van L = 1 Henry is: de stroom verandert met een ritme van 1 ampère per seconde (1A / s) Als de spanning van de opgewekte elektromotorische kracht op de inductor 1V is, is deze inductie 1 Henry.

In radio- en communicatieapparatuur is de gemeenschappelijke inductantie-eenheid nH (nanohenry), die bestand is tegen stroomveranderingen op MHz-niveau; in voedingen en voedingsapparatuur is de gemeenschappelijke inductantie-eenheid μH (uH, microhenry), die geschikt is voor stroom op KHz-niveau Verandering; In audioapparatuur is de gemeenschappelijke inductantie-eenheid mH (haoheng), die kan omgaan met stroomveranderingen van honderden Hz tot 2 KHz.

Bij het weerstaan ​​van stroomveranderingen gaat de inductor gepaard met de omzetting van elektrische en magnetische energie. Hoe groter de capaciteit van de inductor, des te groter de energie die kan worden omgezet en opgeslagen.

2. Spanning en stroomveranderingen op de inductor

Laten we eens kijken naar de relatie tussen de spanning en stroom op de inductor: V = -L * di / dt

Deze formule geeft weer dat de spanning van de geïnduceerde elektromotorische kracht op de inductor gerelateerd is aan de snelheid van de stroomverandering.

In het geval van een constante L geldt: hoe sneller de stroom verandert, hoe hoger de opgewekte spanning van de geïnduceerde elektromotorische kracht. Vooral wanneer de circuitschakelaar wordt geopend of gesloten, kan door de onmiddellijke verandering van de stroom vonken ontstaan ​​op de plaats van de circuitschakelaar (de vonk kan alleen worden gegenereerd als de lucht wordt afgebroken. De spanning is minimaal tienduizenden volt. De momentane spanning is erg hoog. Kort, maar niet per se groot in energie).

We bouwen een circuit dat bestaat uit inductie, weerstand en vermogen (periodieke blokgolf), zoals hieronder weergegeven:

Een voltmeter is parallel aangesloten op elk apparaat om de golfvorm gemakkelijk te kunnen zien. In het bijzonder kan via de spanning over de weerstand de stroom over het circuit worden geschat (wet van Ohm). De voeding is een periodieke blokgolf van Max 10V, Min 0V en 100Hz.

Laten we eens kijken naar de veranderingen in spanning en stroomgolfvorm op de inductor:

Onder hen vertegenwoordigt de groene golfvorm de verandering van de voedingsspanning; de gele golfvorm vertegenwoordigt de verandering van de inductorspanning; de blauwe golfvorm vertegenwoordigt de verandering van de weerstandsspanning en weerspiegelt ook de stroomverandering op het hele circuit.

Wanneer de voeding verandert van 0V-> 10V, genereert de spanning van de inductor een positieve puls (plotselinge spanningsverandering), de polariteit van deze puls is tegengesteld aan de polariteit van de voedingsspanning. Omdat de inductorspanning de invloed van de voedingsspanning verzwakt, neemt de stroom niet plotseling toe, de stroom van het hele circuit begint bij 0A en stijgt geleidelijk (de stroom kan niet plotseling veranderen) totdat deze een stabiele toestand bereikt.

Wanneer de voeding verandert van 10V-> 0V, genereert de spanning van de inductor een negatieve puls (plotselinge spanningsverandering), de polariteit van deze puls is dezelfde als de polariteit van de voedingsspanning. Omdat de inductorspanning de invloed van de voedingsspanning voortzet, neemt de stroom niet plotseling af. De stroom van het hele circuit begint vanaf 1A (10V / 10Ω) en neemt geleidelijk af (de stroom kan niet plotseling veranderen) totdat deze een stabiele toestand bereikt.

Dit komt overeen met wat we in het vorige artikel zeiden dat inductantie een traagheidsapparaat is op het gebied van elektromagnetische straling: het houdt er niet van dat de stroom verandert en gebruikt altijd zijn eigen energie om de oorspronkelijke staat van de stroom te behouden.

Merk op dat er geen bewuste schakelinrichtingen in dit circuit zijn geplaatst, zelfs wanneer de voedingsspanning minimaal 0V is, is het hele circuit ingeschakeld. Maar als je een schakelaar in het circuit plaatst, is de situatie wanneer de schakelaar uit staat anders dan de situatie wanneer de stroomtoevoer 0V is, we zullen dit later analyseren. Je kunt je voorstellen dat de inductor werkt als een traagheidsapparaat van stroom.Als het circuit plotseling wordt losgekoppeld en de stroom geen lus heeft, wat gebeurt er dan?

Ten derde, de tijdconstante van de inductantie

In het LR-circuit duurt het een bepaald proces voordat de spanning en stroom van de inductor een stabiele toestand bereiken als reactie op veranderingen in externe excitatie (DC), en de golfvorm komt overeen met de exponentiële verandering:

De tijdconstante τ = L / R. Na 5 τ hebben de spanning en stroom van de inductor de neiging stabiel te zijn, vooral voor DC, op dit moment is de inductor equivalent aan een kortsluiting en bereikt de stroom de maximale Imax = V / R.

Tijdens het bereiken van een stabiele toestand slaat de inductor ook energie op (zet elektrische energie om in magnetische energie, overeenkomend met de bovengenoemde verandering van bekrachtigingsvermogen van 0V-> 10V) of geeft energie vrij (zet magnetische energie om in elektrische energie, overeenkomend met het bovengenoemde bekrachtigingsvermogen van 10V- > 0V veranderingen). Deze constante wordt dus ook wel de laad- en ontlaadtijdconstante genoemd.

Ten vierde, de impedantie van de inductor-inductieve reactantie

Net als capaciteit is impedantie nodig om de prestatie van inductantie onder verschillende frequentie-excitaties te meten. In het bijzonder is impedantie voor puur inductieve circuits inductieve reactantie.

De formule voor het berekenen van inductantie en inductantie is X = 2π * f * L. Hoe hoger de frequentie, hoe groter de inductieve reactantie.

Als we bijvoorbeeld de excitatie van de voeding in figuur 2 verhogen van 100 Hz naar 1 kHz, wat gebeurt er dan?

In dit circuit, als de frequentie toeneemt, betekent dit dat de impedantie van de inductor groter wordt, zodat er meer spanning naar de inductor kan worden verdeeld en er minder spanning naar de weerstand wordt gedistribueerd. Vanuit een ander perspectief, als een weerstand een belasting is, is het dan geen step-down circuit?

5. Vergelijking van inductantie en capaciteit (formule)

Laten we de vergelijking van inductantie en capaciteit opsommen om u te helpen herinneren:

(Na de volledige tekst is de formule in het leerboek erg belangrijk)