线圈通电后会短路吗?为什么?

曾啟刚


线圈一般可以等效成为一个电感,电感在直流和交流中的情况是完全不一样的。电感的特性:阻交流、通直流、通低频、阻高频。所以,要区分交直流的情况。

1.线圈在直流电路中

电感在直流电路中,可以等效为一个电阻,其阻值就是线圈的电阻。线圈是由铜线绕制而成的,其电阻的大小由铜线电阻率、铜线长度和铜线的横截面积决定,即R=ρL/S。这就导致了线圈的直流电阻非常小,其直流的频率为零,线圈的感抗为零,所以流过的电流非常大。可以认为线圈在直流电路中短路,这就是电感通直流的原因。如下图所示。

2.线圈在交流电路中

在交流电路中,电感存在感抗,其感抗的计算公式为XL=2Π×f×L,其中f为交流电的频率,L为电感值。从这个公式可以看出,感抗和频率f成正比,即交流电的频率f越大,其感抗越大,这就是电感阻高频的原因。所以,在交流电路中,频率越大、电感值越大,那么电感的感抗也就越大,所以,不能看作是短路。如下图所示。

总结,电感具有阻交流、通直流、通低频、阻高频的特性,在直流回路中可以看作短路,而在交流回路中因存在感抗不能看作短路。#头条公开课#,@头条公开课。

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线圈通电后会短路吗?如果把它拉直了再通电呢?

答:线圈绕制成圈状态称为电感器。→电感器是电子设备中常用的基本元件。我们把导线绕成线圈的形式就是一只电感器。我们把导线脱胎绕成的线圈,叫做空芯电感,如下图所示。


空心电感器以空气为磁媒介,故电感量小。例如→电视机中的天线线圈等。

■我们把导线绕在铁芯上,叫做铁芯电感,如下图所示。

这种结构的电感器以高导磁的硅钢片为磁媒介,故它的电感量相对空心电感器的电感量大许多。例如老式的日光灯用的镇流器,整流设备上用的电抗器等。

另外,采用铁氧体为磁媒介的线圈的电感线圈在高频电子线路中应用较多,这种材料结构的电感器的电感量特别适用于高频开关电源及高频滤波器中,见下图所示。



■一只电感线圈,圈数绕得愈多,环绕的面积愈大,电感量就愈大;铁芯截面取得愈大,电感量也就愈大。电感一般用“L”表示,电感量的单位是“亨利”简称“亨”,用“H”表示。比“亨”小的单位有“毫亨”(mH)和“微亨”(uH),它们之间的换算关系是:

1H(亨利)=1000mH(毫亨)

1mH(毫亨)=10001uH(微亨)

在电子电路中,电感常用的符号如上图所示。

电感的特性是对于交流电的阻力很大。为了和电阻区分开来,这个阻力叫做“感抗”,用“X”表示。实践证明,电感器的感抗与电感L的大小以及交流电的频率f成正比,即电感量愈大,感抗愈大,频率愈高,感抗也愈大。电子电路中常常利用电感的这种特性来进行滤波,分离高频和低频。

感抗用式子表示如下:

XL=2πfL

式中:XL—感抗(欧姆);

f—交流电频率(赫芝);

L电感量(亨利)。

♥导体线圈在通电状态下,其周围势必产生磁场,当线圈中的电流变化时,磁场也随之变化;处在变化磁场的的线圈将产生感应电动势。这种由于线圈中自身电流的变化而引起线圈内产生的感应电动势称之为“自感电动势”。

♥根据电磁感应定律,当线圈中的电流发生变化时,产生的自感电动势,企图阻止电流的变化,其关系为:eL=-L*di/dt,可见电流的变化率越大,企图阻止电流变化的自感电动势也越大。在电流为正弦波的特定情况下,可将电感对电流的阻力用上面已经介绍过的公式表达XL=2πfL表示。式中频率f反映电流的变化率。电流变化率越高则XL就越大,即对电流的阻力越大。在一定的条件下,通过电感器的电流就小了。

♥在直流电路中,由于没有频率f,即f=0 ,纯L线圈可视为短路。

♥简单地说,有电流通过线圈时,线圈内就建立起磁场。磁场具有能量,当电流增加时,线圈磁场所储能量也在增加,当电流在减小时,线圈磁场把所储能量又释放出来。所以电感线圈和电容器一样。

■以上是以环形线圈为例来分析电感。应该指出,对任何导体来说都存在电感。当导体的几何形状、尺寸大小、所处的磁介质为 非铁磁物质时,其电感量就为定值。如提问者所说,将线圈拉成直线→那么可以理解为→1条直导线,可以理解成半径为无限大的1匝线圈的一部分,只是它的电感量非常小而已。那么它毫无疑问的是短路状态。

以上为个人观点,仅供提问者和头条的阅读者们参考一下。

知足常乐于上海2019.8.24日


知足常乐0724


线圈其实就是电感,在直流电和交流电的环境会有不同的表现

电感可以把电能转化为磁能存储起来。它可以阻碍电流的变化,通电瞬间它会阻碍电流的增大,断电瞬间它又会阻碍电流的减少。

线圈(电感)在直流电路中的表现

线圈(电感)如果圈数很少,内阻是非常小的;如果直接接到电源的正极和负极,因为电流从电源正极单向流去负极,只有通电一瞬间试图阻碍电流的增大,接着电流就直接通过电感,等于直接短路了。

当然如果线圈圈数很多,它的内阻也可以很大的,就像继电器内部的线圈(几十Ω~几百Ω),可以用来做电磁铁。

由于电感有着阻交流通直流的特性,电源电路中经常加入电感用于滤波或者抗干扰,使电源更稳定

所以在直流电路中线圈(电感)是否拉直,通过的电流都是一样的,当然,拉直后就没电感量了,也就失去滤波的作用了。

线圈(电感)在交流电路中的表现

  • 在交流电中,电流的流向是不断变换的。电流从上方向流入时,电感试图阻止电流增加;电流换向后,电感继续试图阻止电流增加。所以电感可以隔交流。当然交流电的频率和电感的电感量都要达到一定的大小
  • 电感阻抗计算:X=2*π*f*L,频率越高,电感量越大,电感的阻抗就会越大,也就是说频率越高的交流电就越难通过线圈(电感),通过的电流变越小。所以线圈(电感)在交流电路不会短路。

  • 在交流电中,如果把线圈(电感)拉直了,电感量就没了,阻抗就变得很小了,当然就等于短路了。

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线圈通电后会不会短路取决于电源,而把线圈拉直后一定会短路,前提是把线圈直接与电源正负极相接。

我们先来解释下线圈的工作原理

根据奥斯特的发现,通电导体周围会产生磁场,那么把导体缠绕成线圈的形状后,导体周围磁场会增强,此时线圈相当于一个条形磁铁。当线圈通电后,我们根据右手定则,如下图



四指以指尖方向为电流方向握住线圈,大拇指所指方向就是该线圈的N极方向,相反,另一端就是S极方向。

为了描述磁场,我们引入了磁感线的概念,规定在磁体外部,磁感线由N极出发,回到S极,而在磁体内部,磁感线由S极出发回到N极。物理学上用磁感线的密集程度表示磁场强度的大小,磁场强度与电流大小成正比例关系;把磁感线垂直于某一平面的分量与该平面面积的乘积,叫做磁通量。



当通过线圈的电流强度发生变化时,线圈产生的磁场就会发生变化,相应的,线圈中间所围面积的磁通量就会产生变化。线圈有这样一个特性:当通过线圈的磁通量发生变化时,线圈会产生自感电动势,自感电动势产生的磁场会阻碍线圈磁通量的变化,如果通过线圈的磁通量要增加,自感电动势产生的磁场就会阻碍增加,反之,如果通过线圈的磁通量减小,则自感电动势产生的磁场会阻碍其减小。这一现象就是我们熟知的楞次定律。



OK,如果以上内容对你没问题,那么接下来就容易理解了。

引起通过线圈磁通量变化的因素是电流变化,电流增大时,通过线圈磁通量增强,电流减小时,通过线圈的磁通量减小,但无论增强或减小,自感电动势产生的磁场总会阻碍这一变化。换句话说,电流要增大,我就阻碍你增大,电流要减小,我就阻碍你减小。所以通电线圈电流发生变化时,线圈就相当于一个电阻。

线圈短路情况

当把线圈接在交流电源上时,由于交流电的电流大小和方向随时间周期性变化,线圈始终阻碍电流的变化,而且电流变化频率越高,线圈的自感系数(用来描述线圈对电流的阻碍作用强弱)越大,线圈对电流阻碍作用就会越强,此时线圈就相当于一个大电阻,所以不会造成电源短路,若把线圈接在直流电源上,线圈只有在电路刚接通或刚断开时才会产生阻碍作用,因为只有在这两种情况下通过线圈的电流才会产生变化,所以在电路接通后一段时间后,电路中的电流会逐渐增大,线圈阻碍作用逐渐消失直至完全消失时,电路中电流最大,造成电源短路。



若把线圈抻直,这种阻碍作就会消失,所以无论把它接在什么样的电源上,都会完成短路现象。


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电感在直流电路中,可以等效为一个电阻,其阻值就是线圈的电阻。线圈是由铜线绕制而成的,其电阻的大小由铜线电阻率、

铜线长度和铜线的横截面积决定,即R=ρL/S。这就导致了线圈的直流电阻非常小,其直流的频率为零,线圈的感抗为零,所以流过的电流非常大。可以认为线圈在直流电路中短路,这就是电感通直流的原因。

若将一个空心电感线圈接于频率较高的交流电路中,线圈将有一定的感抗存在,不能再视为短路了。线圈的感抗XL=2πfL,式中f为交流电的频率,L为线圈的电感量。假定通过线圈L的交流电频率为1MHz,L的电感量为100μH,则线圈的感抗XL为628Ω,此时这个空心线圈将具有较大的感抗。

1.此线圈拉直了,不管是交流电源还是直流电源,都会直接造成短路,因为没有电感产生。

2.此线圈接入直流电,就会造成短路,但是如果线圈内加入铁芯,就成了直流电磁铁,当然这里面要考虑线圈,电流,电压等设计参数,参数不对也会造成过流(短路)。

3.此线圈接入交流电,低频交流电源也就相当于通的直流电,会造成过流结果,高频电源就没有过流现象。当然线圈能否正常工作要看电路设计是否合理了。

▲ 空心电感线圈。

像上图所示的这种空心电感线圈圈数只有几匝,对直流电来说可以视为短路,但对于MHz级的高频交流电将具有较大的感抗,即使将这个线圈拉直,也只是减小了电感量,在高频电路中仍不能视为短路。

如果电感线圈通过交流电是不会短路的,因为交流电的大小和方向是一直在变的,电感会产生感应电动势,电感特性就是对变化的电流起阻碍作用。可以理解电感像一个电阻一样,阻碍电流不让它变到无穷大。电感的感抗呢等于ωL ,频率越高,感抗ωL越大(像电阻阻值一样),阻碍作用越强

1、能正常工作的直流线圈,如果把它接入相同电压的交流电路中,线圈不能正常工作,但不会烧坏。把直流线圈拉直不论加直流还是加交流电压,都不能烧坏线圈。

2、能正常工作的交流线圈,如果把它接入相同电压的直流电路中,线圈会烧坏的。把交流线圈拉直不论加直流还是加交流电压,都会烧坏线圈的。

在DC-DC(直流到直流)开关电源中也有电感,但为啥不会出现短路情况呢?这是因为开关时间很短,开关频率几十k甚至几百k,电感电流不会增大到无穷大,而是有限值。这样不停的很高频率的开和关,电感不停的充电和放电,相当于把恒定的电流变成了不断变化的电流,电感好像流过了交流电(实际相当于一个交流和直流的叠加)一样,所以不会出现短路,电流变的无穷大。


第一电力


提问者问一个电感线圈通电后是否会短路?这要看线圈是接在直流电路中还是交流电路中。我们来看下面电路。▲ 电感线圈接于直流电路中。

上图中,100Ω的负载电阻R通过一个100μH的电感线圈接5V直流电压,由于线圈L的电感量很小,线圈的直流电阻可以忽略不计,故此时可以认为L是短路的,直流5V电压直接加在电阻R的两端。由于直流电的频率为零,线圈的感抗XL亦为零,若这个空心电感线圈的线径足够粗的话,直接将其接在5V直流电源的两端会将5V电源短路。

▲ 电感线圈接于交流电路中。

若将一个空心电感线圈接于频率较高的交流电路中,线圈将有一定的感抗存在,不能再视为短路了。线圈的感抗XL=2πfL,式中f为交流电的频率,L为线圈的电感量。假定通过线圈L的交流电频率为1MHz,L的电感量为100μH,则线圈的感抗XL为628Ω,此时这个空心线圈将具有较大的感抗。▲ 空心电感线圈。

像上图所示的这种空心电感线圈圈数只有几匝,对直流电来说可以视为短路,但对于MHz级的高频交流电将具有较大的感抗,即使将这个线圈拉直,也只是减小了电感量,在高频电路中仍不能视为短路。


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电感会不会短路要看加的是直流电还是交流电。

如果电感加直流电源如图a所示。在开关接通瞬间,电感电流从无变到有,以电感的脾气(电磁感应定律对变化的电流起阻碍作用)肯定会阻碍电流的变大,所以开关刚接通瞬间,电感相当于一个很大很大的电阻,电流很小(也说明电感的另一个特性电感电流不能突变),是从零开始连续变大的。既然有了变化的电流,那根据电磁感应定律,在电感两端就一定会产生感应电压e=Ldi/dt。电源和电感构成了回路,那必须满足基尔霍夫电压定律(沿任一回路,所有支路电压的代数和恒等于零),也就是说电源电压V=e=Ldi/dt,因为V的大小和方向都是不变的,为满足这个等式,那么Ldi/dt就要保持不变(L是一个常数),那么电流i必须一直恒定的增大,这样随着时间的推移,i趋于无穷大,相当于短路。这也就是我们中学课本所学的,电感通直流阻交流,电感对于直流相当于导线。

如果电感线圈通过交流电是不会短路的,因为交流电的大小和方向是一直在变的,电感会产生感应电动势,电感特性就是对变化的电流起阻碍作用。可以理解电感像一个电阻一样,阻碍电流不让它变到无穷大。电感的感抗呢等于ωL ,频率越高,感抗ωL越大(像电阻阻值一样),阻碍作用越强

在DC-DC(直流到直流)开关电源中也有电感,但为啥不会出现短路情况呢?这是因为开关时间很短,开关频率几十k甚至几百k,电感电流不会增大到无穷大,而是有限值。这样不停的很高频率的开和关,电感不停的充电和放电,相当于把恒定的电流变成了不断变化的电流,电感好像流过了交流电(实际相当于一个交流和直流的叠加)一样,所以不会出现短路,电流变的无穷大。(以上都是个人理解)



电路小知识


不管交流还是直流,都可以让它不产生短路。交流问题没有必要阐述了,懂电的朋友全都分析得一清二楚。问题在于直流,题主少了一个最为重要的数据,你的线圈没有注明具体的长度!设想一下,线圈内的金属导线如果相当之长,形成一个相当大的电阻,你说会短路吗?所以说,有些类似的问题还不能太含糊其事。一笑而过。

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无赞可点


线圈接入电源会不会短路,取决于很多条件。

一是接入什么电源,交流还是直流。假如一个1mH的线圈,接入直流和几百Hz的交流电肯定要短路的。但慢慢的升高电源频率后,流过该线圈的电流会越来越小,甚至为零。

再就是线圈的电感量,如一个100H的线圈,接在400Hz的电源上,电流极小。但慢慢的降低频率后,电流会越来越大。当频率降到几Hz或零后,电流急速加大,甚至很快短路烧坏!

所以接入线圈会不会短路与接入的电源频率高低有关,也与线圈自身的电感量大小,甚至线圈的品质因数Q质都有关!


干杯安德烈


电分为直流电和交流电两种。所谓直流电就是大小和方向不变的电流或电压;而交流电则是大小和方向时刻在变化的电流或电压。对直流电来说,线圈只是个导线,接通后就短路;对交流电来说线圈是具有感抗的,所以不会短路。线圈对交流电的感抗作用就象电阻对直流电的阻碍作用一样,它的单位也是欧姆。在线路中线圈具有通直阻交的作用。


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