6-2 電感元件

1.?電感線圈

(1)?電感線圈是一種儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的部件，而電感元件是反映實(shí)際線圈電流產(chǎn)生磁通和磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存這一物理現(xiàn)象的一種理想化模型。

(2)?電感線圈的工作原理：實(shí)際電感線圈是把金屬導(dǎo)體繞在一骨架上構(gòu)成的，當(dāng)電流通過(guò)線圈后產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，產(chǎn)生磁通，阻礙電流的變化。

(3)?電感元件的元件特性為磁通鏈Ψ與電流i的代數(shù)關(guān)系（稱為韋-安特性），規(guī)定Ψ與i的參考方向滿足右手螺旋關(guān)系。

?2.?線性時(shí)不變電感元件

(1)?線性時(shí)不變電感元件在任何時(shí)刻，通過(guò)電感元件的電流i與其磁鏈Ψ成正比，其韋安特性為一條過(guò)原點(diǎn)的直線。

(2)?線性時(shí)不變電感元件的元件特性為Ψ=Li。

(3)?電感元件的電路符號(hào)如圖。

(4)?電感元件的參數(shù)L稱為自感系數(shù)或電感，單位為H（亨利）

3.?線性電感的電壓、電流關(guān)系

(1)?當(dāng)電壓和電流取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，電感元件的VCR微分形式為u=L*di/dt，表明：

①　電感電壓u的大小與i的變化率有關(guān)，但與i的大小無(wú)關(guān)。

②　當(dāng)通入直流電時(shí)，u=0，電感相當(dāng)于短路。

③　實(shí)際電路中電感的電壓u為有限值，則電感電流i不能躍變，必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。

(2)?電感VCR的積分形式如圖。

①　t時(shí)刻的電感電流與t0到t時(shí)刻的電壓值有關(guān)，具有記憶電壓的作用，因此電感元件是一種記憶元件，也是一種動(dòng)態(tài)元件。

②　電感電流除與t0到t的電壓值有關(guān)外，還與初始電流i(t0)有關(guān)。

(3)?注意

①　如果電感元件的i和u取非關(guān)聯(lián)參考方向，電感的VCR表達(dá)式前需要加上負(fù)號(hào)。

②　i(t0)為電感電流的初始值（初始狀態(tài)），它反映電感初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況。

4.?電感的功率和儲(chǔ)能

(1)?功率

①　在電壓和電流取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，線性電感元件吸收的功率為p=ui=L*i*di/dt

②　當(dāng)電感充電時(shí)，p>0，電感吸收功率；當(dāng)電感放電時(shí)，p<0，電感發(fā)出功率。

③　電感在充電時(shí)吸收并儲(chǔ)存起來(lái)的能量一定在放電完畢時(shí)全部釋放，它不消耗能量，也不會(huì)釋放多于它吸收或儲(chǔ)存的能量，因此電感是一種儲(chǔ)能元件，也是一種無(wú)源元件。

(2)?電感的儲(chǔ)能

①　從t0到t1電感儲(chǔ)能的變化量如圖。

②　通常認(rèn)為在t=﹣∞時(shí)，i(﹣∞)=0，其磁場(chǎng)能量也為零。這樣電感元件在任何時(shí)刻t儲(chǔ)能的能量將等于它吸收的能量，表達(dá)式如圖所示。

③　電感的儲(chǔ)能只與當(dāng)時(shí)的電流值有關(guān)，儲(chǔ)能不能躍變。

④　電感儲(chǔ)存的能量一定大于零或小于零。

5.?實(shí)際電感線圈的電路模型通常為電感元件和電阻元件的串聯(lián)組合。