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電流在電感內部流動時,電感周圍產生磁場

時間:2020-11-17 00:27來源:海獵人

 

電感

當電流在電感內部流動時,電感周圍產生磁場;而當導體在磁場內運動時,導體內部產生電流。電流和磁場之間的相互作用及形式早在400多年前就被人們發現了,但是直到1873年才被正式提出,當時,詹姆斯·克拉克·麥克斯韋在邁克爾·法拉第等人的研究基礎上,在其著作《論電和磁》中描述了電荷、磁極、電流和磁場之間的數學關系。

電感的最簡單形式就是一段導體,例如一根導線。隨著電流流入導線,導線周圍會形成磁場,如圖A-35所示。電場的強度與流過導線的電流大小有關。如果將導線做成線圈,如圖A-35所示,磁場的強度就會隨著線圈的圈數增加而成比例增加。

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 A-35 導體周圍的電磁場

嚴格來說,在廢品堆放場用來拾取和移動金屬的巨大電磁鐵并不是電感器。電流一開始流動,磁場就形成了,而且會一直保持恒定,直至電流停止。

電感是變化的磁場形成的。在電流開啟和關斷的瞬間,電感元件在自身周圍建立一個變化的磁場,這個變化的磁場隨著自己的擴展和收縮與電感元件中的導線互相作用。

因為當導體在磁場中運動時,磁場會在導體內部產生電流,所以磁場若穿過導體運動也會產生相同的效果。在圖A-36中,電磁場由第1步到第3步逐漸增大,當流過線圈的電流變為零時,磁場又從31逐步減小。電磁場產生的電流流動方向與產生電磁場的電流方向相反。也就是說,電感會阻礙電流的變化,請參考A.6.3節。

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 A-36 電感線圈內移動的磁場

電容阻礙直流電,而電感阻礙交流電。但是,在直流電路中,只有當電流從斷到開,或者從開到斷變化時,電感才會響應。直流電路中的電流穩定下來后,電感可能會表現出一個較小的阻值,不再有明顯的阻礙作用。

電感的測量單位是亨利 (H)。亨利的簡化定義可以陳述為在電流的變化速率為1 A/s時產生1 V的電動勢。完整的定義就超出了本書的范圍,它包括磁場強度等概念。如果你想深入了解,請參考附錄C中列出的參考書目。此處,簡單的定義已經足夠滿足我們的需求了。

和法拉類似,亨利也是一個很大的單位,并不適用,所以你在電子學中見到的電感其大小都在毫亨(mH)范圍內。隨著電感值的增加,它的有效電抗也會增加。電感值的大小與組成它的線圈圈數(單導線線圈圈數為1)和電感芯材料類型成函數關系。空氣對電感系數沒有影響,但是鐵芯(舉例)會對感應系數有影響。

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