关于模拟电路,你了解多少?(二)

电感

电感是通过电流改变产生电动势,从而抵抗电流改变的一种特性,其基本单位是亨利H,可由线圈的直径、长度、横截面积、线圈数等计算元件的电感量。

电感器是将电能转化为磁能存储起来的元件,具有一定的电感,一般由骨架、绕组线圈、屏蔽罩、封装材料、磁心或铁心等组成。

电感元件依据外观和功能的不同会有不同称呼,例如:

线圈:漆包线绕制为多圈状,作为电磁铁和变压器中使用的电感。
扼流圈:对高频提供较大电阻,通过直流或低频的电流,因而称为扼流圈。
绕组:配合铁磁性材料,安装在变压器、电动机、发电机中使用的较大电感。
磁珠:导线穿越磁性物质,而无线圈状,常充当高频滤波作用的小电感,依据外观称为磁珠。

电感的计算方式与电阻类似,串联时逐个相加,并联时总电感的倒数等于各个电感的倒数之和。

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串联电路

多个电路元件沿着单一路径互相连接,每个连接点最多只连接2个元件,这种连接方式被称为串联。串联电路电源输出的电流等于通过每个元件的电流,输出的电压等于各个元件两端电压的代数之和。

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电阻串联

下图将n个电阻器串联在一起,并将电源连接于串联电路的两端。

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根据欧姆定律,第k个电阻器两端的电压vk等于通过的电流ik乘以其电阻Rk,即vk=ikRk=iRk

根据基尔霍夫电流定律,从电源给出的电流i等于通过每一个电阻器的电流ik,即i=i1=i2=⋯=in

根据基尔霍夫电流定律,电源两端的电压等于所有电阻器两端的电压的代数和,即v=v1+v2+⋯+vn=i(R1+R2+⋯+Rn)。

所以,n个电阻器串联的等效电阻Req=R1+R2+⋯+Rn

根据欧姆定律,电流源两端的电压等于给出的电流乘以等效电阻,即v=iReq

电容串联

下图当中将n个电容器串联在一起,并将电源连接于串联电路的两端。

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根据电容定义,通过k个电容器的电流ik,等于其电容Ck乘以其两端的电压变化率,即ik=“”

根据基尔霍夫电流定律,电源(直流或者交流电)释放的电流i等于通过每一个电容器的电流ik,即i=i1+i2+⋯+in

根据基尔霍夫电压定律,电源两端电压等于所有电容器两端电压的代数之和,即v=v1+v2+⋯+vn

由此电源两端的电压变化率为“”

所以,n个电容器串联后的等效电容Ceq与每个电容Cn的关系为“”

电容器的漏电阻是指在两个电容极板上添加电压后所呈现的电阻值,通常电容器生产厂家会标注其漏电阻最低值,但是实际值可能与最低值相差较多,因而无法确定每个电容器承受的工作电压,降低电路可靠性。这种情况下,可以给每个电容器并联一个电阻器,从而有效增加漏电流,降低电容器两端电压。

电感串联

下面图片示意了将n个电感串联到一起的效果。

“”

根据前面所述的方法,可以计算出多个电感器的等效电感Leq=L1+L2+⋯+Ln

由于电感器产生的磁场会与其邻近电感器的缠绕线圈发生耦合,从而产生互感M。等效电感是所有自感与互感的代数总和,但需要注意互感的磁场方向与电感器是否相同,从而进行相应的增减运算。

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本文转载自:Bit by bit(作者: Hank)
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