O último artigo é sobre "perceptivo" para entender a indutância, e este artigo é sobre "racional" para entender a indutância. Listaremos algumas fórmulas de livros didáticos, enquanto aderimos à tradição desta coluna, coloque algumas animações gif vivas para ajudar a entender.

1. A unidade de indutância

Como pode ser visto no artigo anterior, a indutância reflete a capacidade de um dispositivo de resistir às mudanças de corrente. Este "confronto" é refletido na corrente induzida e na força eletromotriz induzida (também chamada de Back EMF) no indutor.

A unidade de indutância é Henry e o símbolo é L. A definição de L = 1 Henry é: a corrente muda a um ritmo de 1 ampere por segundo (1A / s). Se a tensão da força eletromotriz induzida gerada no indutor for 1V, essa indutância será 1 Henry.

Em equipamentos de rádio e comunicação, a unidade de indutância comum é nH (nanohenry), que pode lidar com mudanças de corrente de nível de MHz; em fontes de alimentação e equipamentos de fonte de alimentação, a unidade de indutância comum é μH (uH, microhenry), que lida com a corrente de nível de KHz Mudança; Em equipamento de áudio, a unidade de indutância comum é mH (haoheng), que pode lidar com mudanças de corrente de centenas de Hz a 2KHz.

No processo de resistir às mudanças de corrente, o indutor é acompanhado pela conversão de energia elétrica e magnética, quanto maior a capacidade do indutor, maior a energia que pode ser convertida e armazenada.

2. Mudanças de tensão e corrente no indutor

Vamos dar uma olhada na relação entre a tensão e a corrente no indutor: V = -L * di / dt

Essa fórmula reflete que a tensão da força eletromotriz induzida no indutor está relacionada à velocidade da mudança da corrente.

No caso de uma constante L, quanto mais rápido a corrente muda, maior a tensão da força eletromotriz induzida gerada. Especialmente quando a chave do circuito é aberta ou fechada, a mudança instantânea da corrente pode fazer com que faíscas apareçam no local da chave do circuito (a faísca pode ser gerada apenas quando o ar é interrompido. A tensão é de pelo menos dezenas de milhares de volts. A tensão instantânea é muito alta. Curto, mas não necessariamente grande em energia).

Construímos um circuito composto de indutância, resistência e potência (onda quadrada periódica), conforme mostrado abaixo:

Um voltímetro é conectado em paralelo a cada dispositivo para facilitar a visualização da forma de onda. Em particular, por meio da tensão no resistor, a corrente no circuito pode ser estimada (lei de Ohm). A fonte de alimentação é uma onda quadrada periódica de Máx. 10 V, Mín. 0 V e 100 Hz.

Vamos dar uma olhada nas mudanças de forma de onda de tensão e corrente no indutor:

Entre eles, a forma de onda verde representa a mudança de tensão da fonte de alimentação; a forma de onda amarela representa a mudança de tensão do indutor; a forma de onda azul representa a mudança de tensão de resistência e também reflete a mudança de corrente em todo o circuito.

Quando a fonte de alimentação muda de 0V-> 10V, a tensão do indutor gera um pulso positivo (mudança repentina de tensão), a polaridade desse pulso é oposta à polaridade da tensão da fonte de alimentação. Como a tensão do indutor enfraquece a influência da tensão da fonte de alimentação, a corrente não aumenta repentinamente.A corrente de todo o circuito começa em 0A e aumenta gradualmente (a corrente não pode mudar repentinamente) até atingir um estado estacionário.

Quando a fonte de alimentação muda de 10V-> 0V, a tensão do indutor gera um pulso negativo (mudança repentina de tensão), a polaridade desse pulso é igual à polaridade da tensão da fonte de alimentação. Uma vez que a tensão do indutor continua a influência da tensão da fonte de alimentação, a corrente não diminui repentinamente. A corrente de todo o circuito começa em 1A (10V / 10Ω) e diminui gradualmente (a corrente não pode mudar repentinamente) até atingir um estado estacionário.

Isso é consistente com o que dissemos no artigo anterior, que a indutância é um dispositivo inercial no campo do eletromagnetismo, não gosta que a corrente mude e sempre usa sua própria energia para manter o estado original da corrente.

Observe que não há dispositivos de chaveamento deliberadamente colocados neste circuito, mesmo quando a tensão da fonte de alimentação é de pelo menos 0 V, todo o circuito está ligado. Mas se você colocar uma chave no circuito, a situação em que a chave está desligada é diferente da situação em que a fonte de alimentação é 0V, analisaremos mais tarde. Você pode imaginar que o indutor atua como um dispositivo inercial de corrente.Se o circuito for repentinamente desconectado e a corrente não tiver loop, o que acontecerá?

Terceiro, a constante de tempo da indutância

No circuito LR, em resposta às mudanças de excitação externa (DC), é necessário um certo processo para que a tensão e a corrente do indutor atinjam um estado estável, e sua forma de onda está em conformidade com a mudança exponencial:

A constante de tempo τ = L / R. Após 5 τ, a tensão e a corrente do indutor tendem a ficar estáveis, principalmente para DC, neste momento o indutor equivale a um curto-circuito, e a corrente atinge o máximo Imax = V / R.

No processo de atingir um estado estacionário, o indutor também está armazenando energia (convertendo energia elétrica em energia magnética, correspondendo à mudança de energia de excitação mencionada acima de 0V-> 10V) ou liberando energia (convertendo energia magnética em energia elétrica, correspondendo ao suprimento de energia de excitação mencionado acima de 10V- > Mudanças de 0V). Portanto, essa constante também é chamada de constante de tempo de carga e descarga.

Quarto, a impedância da reatância indutora indutiva

Como a capacitância, a impedância é necessária para medir o desempenho da indutância sob diferentes frequências de excitação.Em particular, para circuitos indutivos puros, a impedância é a reatância indutiva.

A fórmula para calcular a indutância e a indutância é X = 2π * f * L. Quanto mais alta a frequência, maior a reatância indutiva.

Por exemplo, se aumentarmos a excitação da fonte de alimentação na Figura 2 de 100 Hz para 1 KHz, o que acontecerá?

Neste circuito, conforme a frequência aumenta, significa que a impedância do indutor torna-se maior, de forma que mais tensão pode ser distribuída para o indutor e menos tensão é distribuída para o resistor. De outra perspectiva, se um resistor é uma carga, não é um circuito abaixador?

5. Comparação de indutância e capacitância (fórmula)

Vamos listar a comparação de indutância e capacitância para ajudá-lo a lembrar:

(Após o texto completo, a fórmula no livro é muito importante)