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3.9 电感特性

3.9 电感特性

除了某些瞬态时刻外,当我们直接将直流电施加到线圈上时,其类似于一个阻值等于其自身内阻的电阻器。包含开关、线圈和电压源的电路称为 R-L 电路(图 3.21)。

一个简单的电路图,显示标有“Vdc”的直流电压源与开关、标有“R”的电阻以及标有“L”的电感串联连接。电路形成一个闭合回路。

图 3.21 感性 R-L 电路。来源:作者自制

现在让我们来考察电感器在直流电路中的瞬态行为。这将有助于我们深入了解交流电路的工作原理。

回顾公式 ,其中 Φ 代表磁通量,“e” 代表产生的电动势(使用小写是因为它是变量)。我们以此解释两者之间的关系:

(3.22)

由此可得:

(3.23)

由于 L 是常数,结果为:

(3.24)

开关闭合时,会产生自感电流,该电流阻碍产生它的电流的流动。

练习题

当直流电施加到线圈上并且所有暂态效应都已消退后,线圈会如何表现?

A. 它表现为具有无限电阻的开路
B. 它表现得像一个电阻,其电阻值等于其内部电阻
C. 它表现得像一个储存电荷的电容器
D. 它表现为零电阻的短路

根据文中描述,形成一个 R-L 电路需要以下哪些元件?

A. 一个开关
B. 一个电容器
C. 一个线圈(电感器)
D. 一个电压源
E. 一个电阻器(外接或内置)

电感器中的感应电动势(emf)与穿过它的磁通量大小成正比。

通过电感器的磁通量与流经它的电流成正比,如 所表示。

电感器中的自感电动势由方程 e = ___ \cdot \frac{di}{dt} 给出,其中负号表示感应电动势反抗电流的变化。

当 R-L 电路中的开关闭合时,线圈中的自感电流会发生什么?

A. 它沿着与外加电流相同的方向流动,从而增强它
B. 它阻碍产生它的电流流动
C. 在磁场稳定之前,它保持为零
D. 它立即达到最大值

为什么研究直流电路中电感器的瞬态行为是有用的?

方程 成立,因为假定电感 L 是常数。

以下哪些陈述正确描述了电容器和电感器之间的相似点或差异?

A. 电容器和电感器都是能够储存能量的无源电路元件
B. 电容器将能量储存在电场中,而电感器将能量储存在磁场中
C. 当连接到直流源时,这两种元件都会表现出瞬态行为
D. 电容器的电压不能瞬时改变,而电感器的电流不能瞬时改变
E. 两种元件都永远不能表现得像电阻器

出发,哪个推导顺序正确地得到了自感电动势方程?

A.
B.
C.
D.

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