高手進來說說電感L與時間T的關系
據(jù)說權威的解釋
首先說明一下,量綱關系不是數(shù)學關系式,概念混淆。含時間量綱的量多了去了,不能看到個時間量綱[T]就說其一定就與時間有關,譬如速度、頻率、電流和功率等等。
下面仔細說明一下 u = L di/dt 的由來:
由《電磁學》可知,存在關系
Φ = L(i,t) i
其中,Φ是磁鏈,i是電流,L(i,t)是一般與i和t都有關的函數(shù)。根據(jù)法拉第電磁感應定律有關系
u = dΦ/dt = (d/dt)(L(i,t)i)
這就是電感關于u和i的一般關系式(注意,這里采用了關聯(lián)或無源符號約定)。顯然,若要進一步表達此式的話得用點《數(shù)學》,具體為
u = (?L/?i di/dt + ?L/?t) i + L(i,t) di/dt
到此作幾個假設:
1)L(i,t)與t無關,即為L(i),則有關系
u = (?L/?i di/dt) i + L(i) di/dt
這叫時不變。
2)L(i,t)與i無關,即為L(t),則有關系
u = (?L/?t) i + L(t) di/dt
這叫線性。
3)L(i,t)與t和i都無關,則為常數(shù)L,側有關系
u = L di/dt
這叫線性時不變(LTI)。
好了,那看看線性時不變的電感能玩出點什么玩意兒。
對 u = L di/dt 求積分得
∫u dt = L i
需注意,這里的u和i都是時間t的函數(shù),即嚴格應該表示成
∫u(t) dt = L i(t)
進一步令u(t)為恒定電壓(恒壓源),表示為U,得
U t = L i(t)
即
i(t) = (U/L)t
這表明,若理想的線性時不變電感兩端加一個理想恒壓源,電感上的電流呈線性增加。這和電阻(歐姆定律)有著根本區(qū)別。這個關系應用甚廣,而由此還引入了所謂“伏秒積”的概念。
有人還用公式推導,證明L與t的關系,
L=R*t 倒確實可以推導
εi=-L×dI/dt
非常熟悉的公式,積分并略去負號得到:V×t=L×I ,即 -------從這一行開始出錯了----------
L=(V×t)/I=V/I *t
得到:L=R*t
從出錯的行開始講,原方程是一個微分方程,兩邊積分時,由于電感兩端電壓ε是t的函數(shù),所以積分結果不是V直接乘上t,而是要根據(jù)電感在電路中的聯(lián)系得出V的表達式再進行積分。
比如對最簡單的RL電路,電感電壓加電阻電壓為定值,積分結果為負指數(shù)函數(shù),即最終電感電壓趨向于0.
對于電路理論中的電感模型,自感系數(shù)不隨頻率變化,是對的,因為電感模型就是這樣定義的。
對于電感器件,比如電感線圈,測量到的電感量或者說自感系數(shù),與頻率相關,測量到的自感系數(shù)隨頻率升高而增大。原因如下:
物理存在的電感線圈,匝與匝之間存在分布電容,粗略地說,可以把電感線圈看做一節(jié)一節(jié)的LC并聯(lián)電路串聯(lián)在一起構成的網(wǎng)絡;嚴格的說,即使每一匝,都是由無數(shù)這種LC并聯(lián)網(wǎng)絡串聯(lián)構成的,每一個并聯(lián)的L、C都是無窮小,整個線圈當然更是由無限多個這種LC并聯(lián)網(wǎng)絡串聯(lián)構成的。
我們都知道,一個理想的電感,與一個理想的電容并聯(lián),等效阻抗是隨頻率變化的,低頻段呈感性,隨頻率升高,達到并聯(lián)諧振,阻抗為無窮大,再生高頻率,阻抗為容性。
對于電感線圈這樣的復雜網(wǎng)絡,阻抗必定是頻率的函數(shù),存在著無數(shù)個變化的區(qū)間:感性---并聯(lián)諧振----容性-----串聯(lián)諧振----感性。
如果用網(wǎng)絡分析儀測量一個實際的電感線圈,這種現(xiàn)象是可以看到的。
從低頻到高頻,第一個諧振頻率是一個非常重要的參數(shù),為了使電路工作穩(wěn)定,第一諧振頻率應該遠遠高于工作頻率。