电感最重要的公式(必备收藏)
大家好 , 今天来给大家讲一个与电感有关的公式 , 也是我认为关于电感最重要的公式 。
这个公式是什么呢?就是下面这个:
这个公式来源于电感值本身特性 。
为什么说这个公式是最重要的呢?因为它说明了电感的很多特性 。 比如 ,
电感电流不能突变
电感的储能大小
电感的电流与电压的相位关系
还有电感的阻抗为什么是jwL
电感电流不能突变
电感电流为什么不能突变呢?来看这个公式 , U等于负的L乘以di比dt 。 Di比dt是指电流的变化率 , 电流突变 , 意味着di比dt无限大 , 会导致产生无限大的电压 。 尽管在实际电路中绝对的电流突变不存在 , 或多或少都会有时间 , 因此产生的电压总不会真的无穷大 , 但是是真的能产生很大的电压 , 高于电源电压都是可能会出现的 。 这种意外的高压会损坏器件 。 所以我们在一些感性的开关电路中 , 需要对感性器件留一个放电回路 , 避免产生高压 。 例如开关电源 , 继电器电路 。 通常是通过RC电路进行缓冲 , 也有的用二极管 , TVS等 。
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电感储能公式
电感的储能也是由这个公式推导出来的 , 下面是推导过程 , 需要一些微积分的知识 , 感兴趣的可以看一下过程 , 不感兴趣的记下这个结果 , 电感储能为1/2LI^2 , 单位是焦耳 。
电感在t时间内 , 电流从0达到i , 电源传输到电感的能量为:
从电感的储能公式可以看出 , 电感储存的能量是依存电流而存在的 , 什么意思呢?如果电流突变 , 突然变到0 , 储能的能量也突变到0 , 根据能量守恒定律 , 能量不能凭空消失 , 储存的能量必然会想办法迅速释放 , 这个释放就是产生高压 , 变成电场能量了 。 所以从这个角度 , 我们也要避免电感电流突变 。
电感电压相位超前电流90°
电感的最重要的公式 , 还能导出电感电流与电压的相位关系 , 也就是我们常说的 , 电感电压超前电流90° 。
导出过程是这样的 , 首先 , 我们知道 , 根据傅里叶变换原理 , 我们的电信号都是可以用傅里叶级数展开的 , 由无数的正弦波构成 , 电感的电流也不例外 。 所以 , 我们假定电感电流为最简单的单一正弦波 , i=Isin(wt) , 代入电感的公式 , 那么我们求得加在电感两端的电压为Lisin(wt+90°) , sin(wt+90°)比sin(wt)超前90° , 所以我们说电感的电压比电流相位超前90° 。
电感的复阻抗
我们知道了电感的电压 , 也知道了电感的电流 。 用电压除以电流 , 就能得到电感的复阻抗 。
电压比电流相位超前90° , 引入虚数单位j , 所以得到电感的复阻抗jwL , j的物理意义就是电压比电流相位超前90° 。
总结
总结一下 , 电感的特性公式u=Ldi/dt公式非常重要
一、它直接描述了电感的特性 , 电流不能突变
二、可以导出电感的储能公式 , P=1/2LI^2
三、可以导出电感电压比电流相位超前90°
【电感最重要的公式(必备收藏)】四、可以导出电感的复阻抗公式Z=jwL
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