为什么氧化铝陶瓷可以击碎玻璃? 氧化铝陶瓷性能
2023-10-11
很多朋友对什么是电感,电感的特性是什么不是很了解,每日小编刚好整理了这方面的知识,今天就来带大家一探究竟。
当我学完《射频集成电路及系统设计》的第一课后,我开始写关于电感的文章。对于电感,我突然觉得不知道怎么形容。电感到底是什么?为什么叫电感?电感有什么特点?为什么可以“过DC,堵AC”?我很熟悉,但不知道从何说起。就像有朋友在留言里说的,写一些熟悉的知识和理论真的很难。这也从侧面印证了费曼学习法的有效性。
因此,这篇文章被放在一边,跳过第一章,进入第二章傅立叶变换。这周在网上搜集了很多关于电感的知识来复习,还买了一本关于中学物理的教材。今天我拿起一支笔,我们一起完成了这个电感基础,回答了上面的问题。
电容的概念很好理解,简单来说就是电荷的容量,其特性也很好解释:通交流电,阻隔DC。如果两块金属板不接触,DC当然不能通过。频率升高,电流就变成了电磁波,可以用翅膀飞过去。但是电感到底是什么?电感是电流的感应。什么是电流的感应?奥斯特的实验告诉我们,电流周围会产生磁场,使小磁针旋转。这个磁场就是感应磁场。
有没有一个感应磁场是电感?不会,只有感应磁场不能形成电感。但别忘了另一个重要发现,法拉第电磁感应实验:当线圈中的磁场发生变化时,会产生感应电流。下面的动画更形象地解释了这一现象。《麦克斯韦方程组竟然这么简单?!》我们介绍了这一发现的重大意义:发电机和电动机的出现直接引发了第二次工业革命,人类进入了电气时代。
电流产生磁,动磁产生电,这是最美的公式“麦克斯韦方程组”中最关键的部分。麦克斯韦预言了电磁波的存在,这个伟大的发现直接改变了我们的生活,引领人类进入了无线时代。
这两种电磁现象也构成了电感的物理基础。当电流变化(交流电)时,感应磁场变化,感应磁场变化产生感应电流。根据楞次定律,感应电流的方向正好与原电流的方向相反,所以也有阻断电流的作用。为了更有效地解释这一现象,我们用最常见的螺旋线圈电感作为参考。
当电流在线圈中流动时,根据电磁学原理,线圈中会产生磁场,磁场会向四周扩散。当线圈中的电流发生变化时,产生的磁场也会发生变化,相当于线圈切割磁场的运动。根据电磁学原理,这种变化的磁场会产生感应电流,而根据楞次定律,感应电流产生的磁场会阻碍原电流产生的磁场的变化。
这种梗阻有神奇的效果。电感上的电流不会突然改变,就像电容上的电压不会突然改变一样。在电感中,电流的变化会滞后于电压的变化,如下图。落后多远?如果看直角关系,可以得到90的滞后值。电感特性已经从电感的角度描述过了,那么理论上是这样吗?我们先来看看电感的电压方程:
90后这种现阶段从何而来?根据前面介绍的傅里叶变换,任何信号都可以用正弦曲线的傅里叶级数形式表示。为简单起见,我们假设电路中的电流为:那么电压为:上式中的90度,这就是电感中的电流滞后电压90度的原因。
电感枯燥难写的另一个原因是电感的单位。我们知道电容的单位faraf是为了纪念伟大的法拉第老师,但是电感的单位Henry H是为了纪念谁呢?约瑟夫亨利老师被认为是继富兰克林之后美国最伟大的科学家,他对我们大家来说可能有点陌生。
约瑟夫亨利发明了继电器,比法拉第更早发现了电磁感应现象,但是他没有及时申请专利,所以电磁感应给了法拉第,但是后人给了亨利电感,这个最能代表电磁感应定律的单位。早出生是如此重要。如果你早出生200年,你能给木匠一个电气单元吗,比如一个木制电感?
电容、电感和电阻构成电路的最基本元件。到目前为止,我们基本上完成了介绍。但其中的玄机不是这篇文章能完全解释清楚的。反复咀嚼可能会让你理解的更透彻。黄飞
以上知识分享希望能够帮助到大家!
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