在电阻、电容、电感这几个基础元器件中,对于我们广大电子爱好者、甚至是硬件工程师来说,电感往往是最后一个掌握的器件。
今天,我们用示波器来学习电感!
什么是电感
通常来说,电感是指一种以磁场的形式临时存储能量的设备。
严格来说电感应该称为电感器,电感器具有抵抗电流改变的特性,这种属性称为电感,但本文不区分电感和电感器。
电感以磁场的形式储能
下面是几种电感的实物图片:
常见电感图片
电感通常只是电线线圈。 电磁的基本特性之一是,当电流流过电线时,会在电线周围产生一个小小的磁场。
电流产生磁场
缠绕的线圈越多,产生的磁场也会越强。
当电流开始流过线圈时,磁场开始增强...然后稳定下来...这样线圈就通过磁场存储了一些电能。
电感充电动画
当电流停止流动,磁场开始坍缩,磁能开始转换回电能。
电感放电动画
大家知道电容以静电荷的形式存储电能并抵抗电压的突然变化。电感与之非常相似,它以磁场的形式储存能量,并且抵抗电流的突然变化。
在电感众多的知识点中,如果你只能记住一样,请切记:电感中的电流不能突变。它总是滞后一定的时间。
电感最小电路
现在让我们通过一个小小的电路学习电感。方波信号源设置如下:占空比:50%,峰峰值:10 伏,偏置:5 伏。
小小的电路
1 kHz 方波
信号频率为 1 kHz 时,方波看上去很完美:
完美方波
让我们看看在电路中传来你一个10 mH 的电感之后,波形有什么变化:
方波不再那么完美了
加上电感后,方波不再那么完美了。电压的变化有些滞后。 这是因为电感存储和释放电能需要一些时间。
10 kHz 方波
现在让我们用更高频率的 10 kHz 方波试试:
10 kHz方波
10kHz 波形下,可以更明显地看到电感器正在阻止电流的突然变化。
100 kHz 方波
方波几乎消失了
随着输入方波频率的进一步提高,波形进一步平坦。在 100 kHz 时,几乎已经没有方波了。此时,与输入方波从高电平到低电平切换所需的时间相比,在电感器中存储和释放能量需要更长的时间。因此,在这种情况下,电感器开始逐渐抹平电压。
直流电源?
如果此时在电感的后面加上一个 1000 uF 的电容,你将会得到一个非常平缓的直流电压。
神奇的电容
直流电源?
对直流不起作用
电容具有“通交阻直”的作用,电感与之相反,它具有“通直阻交”的作用。电感对直流几乎不起作用。它只是电阻只有几毫欧的几圈电线而已。