一、電感的定義:
電感是導(dǎo)線內(nèi)通過交流電流時,在導(dǎo)線的內(nèi)部及其周圍產(chǎn)生交變磁通,導(dǎo)線的磁通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。
當(dāng)電感中通過直流電流時,其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線,不隨時間而變化;可是當(dāng)在線圈中通過交流電流時,其周圍將呈現(xiàn)出隨時間而變化的磁力線。根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律——磁生電來分析,變化的磁力線在線圈兩端會產(chǎn)生感應(yīng)電勢,此感應(yīng)電勢相當(dāng)于一個“新電源”。當(dāng)形成閉合回路時,此感應(yīng)電勢就要產(chǎn)生感應(yīng)電流。由楞次定律知道感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁力線總量要力圖阻止原來磁力線的變化的。由于原來磁力線變化來源于外加交變電源的變化,故從客觀效果看,電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學(xué)中的慣性相類似的特性,在電學(xué)上取名為“自感應(yīng)”,通常在拉開閘刀開關(guān)或接通閘刀開關(guān)的瞬間,會發(fā)生火花,這就是自感現(xiàn)象產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢所造成的。
總之,當(dāng)電感線圈接到交流電源上時,線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時刻在變化著,致使線圈不斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)。這種因線圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電動勢 ,稱為“自感電動勢”。
由此可見,電感量只是一個與線圈的圈數(shù)、大小形狀和介質(zhì)有關(guān)的一個參量,它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關(guān)。
二、電感的作用
基本作用:濾波、振蕩、延遲、陷波、儲能、互感等
形象說法:通直流,阻交流
細(xì)化解說:在電子線路中,電感線圈對交流有限流作用,它與電阻器或電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等;變壓器可以
進(jìn)行交流耦合、變壓、變流和阻抗變換等。
三、電感的應(yīng)用
電感元件產(chǎn)生電動勢總是組織線圈中的電流變化的,故電感元件對電流有阻力作用,阻力的大小用感抗XL來衡量。感抗XL與交流電的頻率及電感量的大小有關(guān)。感抗的這種關(guān)系可用下式表示,即:
XL=2∏fL,式中:f——交流電頻率(Hz) L——電感元件的電感量(H)
從上式可以看出,電感元件在低頻時XL較小,通過直流電時,由于f=0,故XL=0,僅線圈直流電阻起作用,因此電阻很小,近似電感元件短路。所以,電感元件在直流電路中一般不用其感抗性能當(dāng)電感元件,在高頻下工作時,XL很大,近似開路。電感元件的這種特性與電容器正好相反,所以利用電感、電容就可組成各種高頻、低頻濾波器、調(diào)諧回路、選頻電路、振蕩回路、延遲回路及阻流器等,在電路中發(fā)揮著重要作用。
下面舉出一些電感元件在電路中的應(yīng)用實例。
1. 分頻網(wǎng)絡(luò)
左圖是音響電路的分頻電路圖。電感線圈L1和L2為空心密繞線圈,它們與C1、C2組成分頻網(wǎng)絡(luò),對高低音進(jìn)行分頻,以改善放音效果。
2. 濾波電路
右圖是電子管擴音機的電源濾波電路圖。圖中L為插有硅鋼片的鐵心線圈,又稱為低頻扼流圈。它在電路中的作用是阻止參與交流電通過,而僅讓直流電通過。
3. 選頻與阻流
下圖所示電路是單管半導(dǎo)體收音機電路。其中VT,為高頻半導(dǎo)體管,它是用來進(jìn)行放大的L1為天線線圈,它在磁棒上用多股導(dǎo)線繞制而成的。L1與C1、C2組成并聯(lián)諧振電路,對磁棒天線接收到的無線電信號進(jìn)行選頻,選出的信號由L1感應(yīng)到L2,由VT1進(jìn)行放大,放大了的信號送到L3,L3為一固定電感器,它的電感量為3mH,其作用是利用感抗阻止高頻信號進(jìn)入耳機,而只讓音頻信號通過,因此把L3稱為高頻阻流圈。L3對500kHz高頻信號的感抗很大,而L3對10kHz低頻信號的感抗很小,只有音頻信號可以通暢地經(jīng)過L3到達(dá)耳機,從而使我們可以聽到電臺的播音。
4. 與電容器組成振蕩回路
下圖所示電路是超外差半導(dǎo)體收音機中的變頻器電路。L4為振蕩線圈,它與C1b組成本機振蕩回路,L3為反饋線圈。本機振蕩的信號由C2傳送入VT1發(fā)射極,與由L1、C1a選擇出來的廣播信號在VT1內(nèi)進(jìn)行混頻,混頻后的信號從集電極輸出,并由中頻變壓器T2檢出465kHz中頻信號送往中頻放大器。
5. 補償電路
利用電感器的感抗隨頻率變化的特性,可進(jìn)行頻率補償。下圖是某電視機的視放電路,某高頻補償電路由L15、L16與VT15的集電極負(fù)載R80串聯(lián),使總的負(fù)載阻抗為Z=R80+XL16,頻率越高,感抗XL16越大,使高頻增益增大。同時L16與顯像管的輸入電容和分布電容形成并聯(lián)諧振。選取合適的L16值,使其諧振在放大器增益衰減的頻率上,可以提高諧振點上的增益。L15串聯(lián)在VT15與顯像管陰極之間,當(dāng)頻率增加時,感抗XL15增大,使R80與XL15的并聯(lián)阻抗增大,即高頻負(fù)載電阻增加,也會起到提高高頻增益的作用。
6. 延遲作用
電感線圈在電路中還可起到延遲作用,使輸出的信號與輸入的信號基本不變,而只使輸出延遲一段時間,即信號的幅度不變,而僅相位發(fā)生變化。
下圖所示電路是彩色電視機亮度延遲線的典型應(yīng)用電路,其中DL301為亮度延遲線。亮度延遲線為特殊的電感器件,它的電感量由延遲時間和信號頻率確定
為了保證彩色電視信號中的亮度信號與色度信號疊加同步,亮度延遲線會將亮度信號延遲0.6us。
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