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电感电压与电流的关系 大小/相位/频率/数量关系

电感电压与电流的关系 大小/相位/频率/数量关系

什么是电感?电感是闭环的性质,是一个物理量。当电流通过线圈时,线圈中形成磁场感应,感应的磁场会产生感应电流来抵抗通过线圈的电流。电流和线圈之间的这种相互作用称为电的感抗,即电感,单位为“亨利(H)”,以美国科学家约瑟夫亨利命名。它是描述由于线圈电流的变化而在这个线圈或另一个线圈中产生的感应电动势效应的电路参数。电感是自感和互感的总称。提供电感的器件叫做电感器。

1、电感电流和电压之间的关系为

电感和电阻的单位相同,都是欧姆(W)。

电感Xl与电感L和频率F成正比,所以电感线圈对高频电流有很大的阻碍,但可以看作对DC短路。还需要注意的是,感抗只是电压和电流的幅值或有效值的比值,而不是它们瞬时值的比值。

当线性电感元件的电压和电流取相关参考方向时,根据电磁感应定律和楞次定律得到电压和电流的关系。

注意:

电感电压U取决于I的变化率,与I的大小无关,电感是动态元件;

当I为常数(DC)时,u=0。电感相当于短路。

2、电感电流与电压的相位关系:电感电压超前电流90(或p/2),即电感电流滞后电压90。

设电流为基准正弦,即

3、感应电流和电压的频率关系感应电流和电压的频率是相同的。在工频交流电中,频率为50HZ。

4、纯电感电路中电压与电流的定量关系由于交流电路是由电阻很小的线圈组成的,所以可以近似地认为是纯电感电路。

在DC电路中,只有电阻影响电流和电压之间的关系。在交流电路中,情况更复杂。除了电阻,还有电感和电容影响电流和电压的关系。

电感对交流电的电阻。为什么电感会阻碍交流电?当交流电通过电感线圈时,电流一直在变化,电感线圈中必然会产生自感电动势,阻碍电流的变化,从而对电流形成阻碍。在电气技术中,变压器、电磁铁等的线圈。通常用铜线缠绕。铜的电阻率很小,很多情况下线圈的电阻比较小,可以忽略不计,认为线圈只有电感。只有电感的电路称为纯电感电路。

在纯电感电路中,电流强度与电压成正比,即I u,以1/(XL)为比例常数写一个方程,就会得到I=U/(XL),这就是欧姆定律在纯电感电路中的表达式。将这个表达式与I=U/R进行比较,可以看出XL相当于电阻R,XL代表电感对交流电的电阻的大小,称为感抗,单位也是欧姆。

线圈的电感XL与自感l和交流电的频率f具有以下关系:

XL=2fL

由于1亨=1伏/秒/安培,1亨/秒=1伏/安培=1欧姆,所以上式中XL、F、L的单位应分别为欧姆、赫兹、亨利。

电阻由导体本身的电阻率、长度和截面积决定,与通过的电流无关。XL=2fL说明电感与电流的频率有关。例如,对于自感为1亨的线圈,对于直流,f=0,XL=0;对于50赫兹交流电,XL=314欧姆;对于500 kHz交流电,XL=3.14兆欧。因此,电感线圈在电路中具有“通DC阻交流”或“通低频阻高频”的特性。在电力电子技术中,用来“通DC,阻交流”的电感线圈称为低频扼流圈。线圈缠绕在封闭的铁芯上,匝数几千甚至十几万,自感系数几十亨。这种线圈对低频交流电有很大的阻碍。用来“通低频、阻高频”的电感线圈称为高频扼流圈。有些线圈是绕在一个圆柱形的铁氧体磁芯上,有些是空心的,匝数几百,自感系数几毫亨。这种线圈对低频交流电的阻碍较小,对高频交流电的阻碍较大。

在交流电路中,纯电感电路的电压和电流的相位差为90,所以在电阻和电感(也就是线圈,稍微消除了线圈DC电阻的影响)串联的电路中,电抗Rx(也就是总电阻)和电阻R .电感RL(RL=2fL)的关系为Rx= (R 2RL 2) 所以总电压V与电阻上的电压VR和电感上的电压VRL的关系也满足这个关系,即V= (VR 2VRL 2)。

标签:电感电流电压


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