高手進(jìn)來說說電感L與時(shí)間T的關(guān)系
據(jù)說權(quán)威的解釋
首先說明一下,量綱關(guān)系不是數(shù)學(xué)關(guān)系式,概念混淆。含時(shí)間量綱的量多了去了,不能看到個(gè)時(shí)間量綱[T]就說其一定就與時(shí)間有關(guān),譬如速度、頻率、電流和功率等等。
下面仔細(xì)說明一下 u = L di/dt 的由來:
由《電磁學(xué)》可知,存在關(guān)系
Φ = L(i,t) i
其中,Φ是磁鏈,i是電流,L(i,t)是一般與i和t都有關(guān)的函數(shù)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有關(guān)系
u = dΦ/dt = (d/dt)(L(i,t)i)
這就是電感關(guān)于u和i的一般關(guān)系式(注意,這里采用了關(guān)聯(lián)或無源符號(hào)約定)。顯然,若要進(jìn)一步表達(dá)此式的話得用點(diǎn)《數(shù)學(xué)》,具體為
u = (?L/?i di/dt + ?L/?t) i + L(i,t) di/dt
到此作幾個(gè)假設(shè):
1)L(i,t)與t無關(guān),即為L(i),則有關(guān)系
u = (?L/?i di/dt) i + L(i) di/dt
這叫時(shí)不變。
2)L(i,t)與i無關(guān),即為L(t),則有關(guān)系
u = (?L/?t) i + L(t) di/dt
這叫線性。
3)L(i,t)與t和i都無關(guān),則為常數(shù)L,側(cè)有關(guān)系
u = L di/dt
這叫線性時(shí)不變(LTI)。
好了,那看看線性時(shí)不變的電感能玩出點(diǎn)什么玩意兒。
對 u = L di/dt 求積分得
∫u dt = L i
需注意,這里的u和i都是時(shí)間t的函數(shù),即嚴(yán)格應(yīng)該表示成
∫u(t) dt = L i(t)
進(jìn)一步令u(t)為恒定電壓(恒壓源),表示為U,得
U t = L i(t)
即
i(t) = (U/L)t
這表明,若理想的線性時(shí)不變電感兩端加一個(gè)理想恒壓源,電感上的電流呈線性增加。這和電阻(歐姆定律)有著根本區(qū)別。這個(gè)關(guān)系應(yīng)用甚廣,而由此還引入了所謂“伏秒積”的概念。
有人還用公式推導(dǎo),證明L與t的關(guān)系,
L=R*t 倒確實(shí)可以推導(dǎo)
εi=-L×dI/dt
非常熟悉的公式,積分并略去負(fù)號(hào)得到:V×t=L×I ,即 -------從這一行開始出錯(cuò)了----------
L=(V×t)/I=V/I *t
得到:L=R*t
從出錯(cuò)的行開始講,原方程是一個(gè)微分方程,兩邊積分時(shí),由于電感兩端電壓ε是t的函數(shù),所以積分結(jié)果不是V直接乘上t,而是要根據(jù)電感在電路中的聯(lián)系得出V的表達(dá)式再進(jìn)行積分。
比如對最簡單的RL電路,電感電壓加電阻電壓為定值,積分結(jié)果為負(fù)指數(shù)函數(shù),即最終電感電壓趨向于0.
一個(gè)成型的電感是其固有特性,他和本身的質(zhì)量一樣,電感量也是固有的。
電感就是一個(gè)阻交流通直流的一個(gè)器件,阻止的程度和通過的交流的頻率有關(guān),當(dāng)頻率為0時(shí),也就成了直流,沒有阻止作用,當(dāng)頻率越高,其阻值能力也越強(qiáng),這些就是基本概念。有了這些基本概念,還會(huì)推導(dǎo)出電感量和時(shí)間有關(guān)?和頻率有關(guān)?
在實(shí)踐的過程中,能用、好用就是好東西,不要推導(dǎo)來推導(dǎo)去,公式來公式去的,做點(diǎn)實(shí)實(shí)在在的有用產(chǎn)品才是真東西,少些紙上談兵的好!
對于電路理論中的電感模型,自感系數(shù)不隨頻率變化,是對的,因?yàn)殡姼心P途褪沁@樣定義的。
對于電感器件,比如電感線圈,測量到的電感量或者說自感系數(shù),與頻率相關(guān),測量到的自感系數(shù)隨頻率升高而增大。原因如下:
物理存在的電感線圈,匝與匝之間存在分布電容,粗略地說,可以把電感線圈看做一節(jié)一節(jié)的LC并聯(lián)電路串聯(lián)在一起構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò);嚴(yán)格的說,即使每一匝,都是由無數(shù)這種LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)構(gòu)成的,每一個(gè)并聯(lián)的L、C都是無窮小,整個(gè)線圈當(dāng)然更是由無限多個(gè)這種LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)構(gòu)成的。
我們都知道,一個(gè)理想的電感,與一個(gè)理想的電容并聯(lián),等效阻抗是隨頻率變化的,低頻段呈感性,隨頻率升高,達(dá)到并聯(lián)諧振,阻抗為無窮大,再生高頻率,阻抗為容性。
對于電感線圈這樣的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),阻抗必定是頻率的函數(shù),存在著無數(shù)個(gè)變化的區(qū)間:感性---并聯(lián)諧振----容性-----串聯(lián)諧振----感性。
如果用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量一個(gè)實(shí)際的電感線圈,這種現(xiàn)象是可以看到的。
從低頻到高頻,第一個(gè)諧振頻率是一個(gè)非常重要的參數(shù),為了使電路工作穩(wěn)定,第一諧振頻率應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工作頻率。