通電的瞬間:電感的電壓、電流變化!

電感是導體的物質屬性,是電磁場相互作用的直接體現。

電感總是在阻礙電流的變化,根據這個原理做成的線圈可以通直流阻交流,會在電路中奮力將亂動的電流收服,轉化為磁能和熱能消耗掉。

通電的瞬間:電感的電壓、電流變化!

在電路中,電感起著儲能、選頻、濾波等重要作用,那麼它是如何進行工作的呢?尤其是通電的一瞬間,電感線圈內都發生了什麼?我們可以根據理論和實測來分析一下,畢竟要熟練使用一種元件必須要先了解它弄懂它。

通電的瞬間:電感的電壓、電流變化!

電感在穩定電流下只表現出電阻的性質,電阻值比較小,但一般也會大於連接電源的引線和電源內阻。在變化劇烈的脈動電流下,才表現出較大的阻抗,也就是感抗,頻率越高,感抗越大。被阻擋的脈動電流相當一部分會被電感充作磁能或轉為熱能,或設置易通線路直接入地。

通電的瞬間:電感的電壓、電流變化!

假設一個純電感電路,電源電壓6伏,電源內阻300毫歐,引線電阻200毫歐,電感電阻500毫歐,那我們來看一下給電感通電的瞬間,也就是電感充電的瞬間,電感的電壓、電流變化狀態是怎麼樣的?

通電的瞬間:電感的電壓、電流變化!

開關未閉合時,6伏的電源電壓全部分佈在開關兩側,線圈兩端電壓降為零。開關閉合的瞬間,加載在開關上的6伏電壓立即推動開關處的電荷定向運動,形成接近短路的大電流,然後全部電場以光速順著導體重新分佈,電壓在阻值各異的導線段立即建立,如上例電路,電感兩端此時會有3伏的電壓,電子在初始的大電流和隨後的各段電壓的驅使下繼續向正極運動。此時,電路中僅有導線電阻和線圈間電容,線圈磁場從無到有,電容的瞬間充電和較小的電阻導致電流較大,即使線圈的反向感生電動勢已經產生且數值不小,也無法抵抗電流值的迅猛增加。一般這個啟動電流會大於線圈的工作電流甚至達到數倍。尤其電動機較為明顯,電源容量及開關負荷能力要大於其工作電流的3-5倍,才可滿足啟動需要。

線圈磁場完全建立後,電路中已不需要額外的能量補充,此時電流由啟動電流降低至工作電流,同上升時的啟動電流一樣,下降中的啟動電流也會使電感產生反電動勢,也是慢慢變化的,速度要比啟動時慢。降到工作電流時,變化率為0,反電動勢消失。電感迴歸導線性質。

如果是交流電則電感進入下一個週期。

由電感的特性和分析可以知道,電感通電時電流不能突變,而對電壓的變化影響主要表現在電流變化時感應的反向電動勢。


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