電感是什么？線性電感中電壓電流的關(guān)系

1、定義

把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實(shí)際電感線圈，當(dāng)電流通過線圈時(shí)，將產(chǎn)生磁通，是一種抵抗電流變化、儲(chǔ)存磁能的部件。電感元件是實(shí)際線圈的一種理想化模型，它反映了電流產(chǎn)生磁通和磁場能量儲(chǔ)存其元件特性是磁通鏈Ψ與電流I的代數(shù)關(guān)系。下圖所示為工程應(yīng)用中實(shí)際的電感元器件照片。

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2、線性時(shí)不變電感

任何時(shí)刻，通過電感元件的電流i與其磁鏈y成正比的電感稱為線性時(shí)不變電感。

?(1)

電感的單位是亨[利](H)或(mH)。圖2(a)所示為電容元件電路符號；圖2(b)為線性時(shí)不變電感元件的韋安特性曲線，y~i特性為過原點(diǎn)的直線。

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3、線性電感的電壓、電流關(guān)系

當(dāng)線性電感元件的電壓電流取關(guān)聯(lián)參考方向，如圖6.4(a)所示，根據(jù)電磁感應(yīng)定律與楞次定律，得到電壓與電流的關(guān)系

?(3)

注意：

① 電感電壓u 的大小取決于i 的變化率，與 i 的大小無關(guān)，電感是動(dòng)態(tài)元件；

② 當(dāng)i為常數(shù)（直流）時(shí)，u =0。電感相當(dāng)于短路。

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式(3)的逆關(guān)系可寫為

?(4)

上式表明：

①某一時(shí)刻的電感電流值與-￥到該時(shí)刻的所有電壓值有關(guān)，即電感元件有記憶電壓的作用，電感元件也是記憶元件；

②研究某一初始時(shí)刻t₀以后的電感電流，不需要了解t₀以前的電流，只需知道t₀時(shí)刻開始作用的電壓u和t₀時(shí)刻的電流i(t₀)；

③上式中i(t₀)稱為電感電壓的初始值，它反映電感初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱為初始狀態(tài)。

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4、電感的功率和儲(chǔ)能

①電感的功率

在電壓和電流的關(guān)聯(lián)參考方向下，線性電容元件吸收的功率為

?(5)

當(dāng)電流增大，p>0，電感吸收功率；當(dāng)電流減小，p<0，電感發(fā)出功率。表明電感能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量轉(zhuǎn)化為磁場能量儲(chǔ)存起來，在另一段時(shí)間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電感元件是儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。

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②電感的儲(chǔ)能

?(6)

電感的儲(chǔ)能只與當(dāng)時(shí)的電流值有關(guān)，電感電流不能躍變，反映了儲(chǔ)能不能躍變。電感儲(chǔ)存的能量一定大于或等于零。