电感是闭合回路的一种属性,即当通过闭合回路的电流改变时,
会出现电动势来抵抗电流的改变。这种电感称为自感(self-inductance),是闭合回路自己本身的属性。假设一个闭合回路的电流改变,由于感应作用而产生电动势于另外一个闭合回路,这种电感称为互感(mutual
inductance)。
自感
当线圈中有电流通过时,线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时,其周围的磁场也产生相应的变化,此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势(感生电动势)(电动势用以表示有源元件理想电源的端电压),这就是自感。
互感
两个电感线圈相互靠近时,一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈,这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度,利用此原理制成的元件叫做互感器。
基本结构
电感可由电导材料盘绕磁芯制成,典型的如铜线,
也可把磁芯去掉或者用铁磁性材料代替。比空气的磁导率高的芯材料可以把磁场更紧密的约束在电感元件周围,因而增大了电感。电感有很多种,大多以外层瓷釉线圈(enamel
coated wire
)环绕铁素体(ferrite)线轴制成,而有些防护电感把线圈完全置于铁素体内。一些电感元件的芯可以调节。由此可以改变电感大小。小电感能直接蚀刻在pcb板上,用一种铺设螺旋轨迹的方法。小值电感也可用以制造晶体管同样的工艺制造在集成电路中。在这些应用中,铝互连线被经常用做传导材料。不管用何种方法,基于实际的约束应用Zui多的还是一种叫做“旋转子”的电路,它用一个电容和主动元件表现出与电感元件相同的特性。用于隔高频的电感元件经常用一根穿过磁柱或磁珠的金属丝构成。
电感特性
电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量。当线圈通入非稳态电流时,周围就会产生变化的磁场。通入线圈的功率越大,激励出来的磁场强度越高,反之则小(磁感应强度达到饱和之前)。
电感一般分为空芯电感和磁芯电感两种。空芯电感的电感量是一个定值常数,应用简单。
大型磁芯电感在工业中应用的更多,电感量值的准确与否是关键性问题,无论从理论上还是实际应用中都有重大的意义。
通过公式l=μ×ae*n2/
l·进行分析。l表示电感量、μ表示磁心的磁导率、ae表示磁心的截面积、n表示线圈的匝数、lm表示磁心的磁路长度。由此可知,当某个电感生产成型后,ae、n、lm
都为定值,那么影响电感出厂后量值的就只有磁导率μ了。[1]
电感极值
Zui小值与Zui大值:
电感(l)的Zui小值由所需维持的Zui小负载电流的要求来决定。
流过电感l的电流分为连续和不连续两种工作情况。不管是哪种情况,只要是输入、输出电压保持不变,则电流波形的斜率也不会因为负载电流的减小而改变。
如果负载电流i逐渐减小,在电感l中的波动电流Zui小值刚好为零时,定义为临界电流ioc则ioc应等于电流峰一峰值的-半,即
ioc=1/2△il
当io
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