电感瞬态响应
电感器具有与电容器完全相反的特性。而电容器在电中储存能量 场(由两个板之间的电压产生),电感器将能量存储在 磁性 场(由通过导线的电流产生)。因此,当电容器中存储的能量试图在其端子上保持恒定电压时,电感器中存储的能量试图保持通过其绕组的恒定电流。
正因为如此,电感器对抗电流的变化,而电容器的作用恰恰相反,后者对抗电压的变化。一个完全放电的电感器(无磁场),通过它的电流为零,当连接到电压源时(因为它试图保持零电流),最初将作为开路,从而降低其引线上的最大电压。>
随着时间的推移,电感电流上升到电路允许的最大值,端电压相应下降。一旦电感器的端电压降至最低(“完美”电感器为零),电流将保持在最大水平,并且基本上表现为短路。
当开关第一次闭合时,电感两端的电压会立即跳到电池电压(就像开路一样)并随时间衰减到零(最终就像短路一样)。给定通过电感器的电流,通过计算 R 上的电压下降多少来确定电感器两端的电压,然后从电池中减去该电压值以查看剩余电压值。
当开关第一次闭合时,电流为零,然后随着时间的推移而增加,直到它等于电池电压除以 1 Ω 的串联电阻。这种行为与串联电阻-电容电路的行为完全相反,其中电流从最大值开始,电容器电压为零。让我们看看使用真实值是如何工作的:
就像 RC 电路一样,随着时间的推移,电感电压接近 0 伏,电流接近 15 安是渐近 .但是,出于所有实际目的,我们可以说电感电压最终将达到 0 伏,电流最终将等于 15 安培的最大值。
同样,我们可以使用 SPICE 电路分析程序以更图形化的形式绘制电感电压的这种渐近衰减和电感电流的累积(电感电流根据电阻两端的压降绘制,使用电阻作为分流器测量电流):
请注意电压最初是如何迅速下降(在图的左侧),然后随着时间的推移逐渐减小。电流一开始也变化很快,然后随着时间的推移趋于平稳,但它正在接近最大值(刻度右侧),而电压接近最小值。
评论:
- 完全“放电”的电感器(无电流通过)在面对突然施加的电压时最初表现为开路(无电流的电压降)。在完全“充电”到最终电流水平后,它充当短路(没有电压降的电流)。
- 在电阻-电感“充电”电路中,电感电流从零变为满值,而电压从最大值变为零,这两个变量起初变化最快,随着时间的推移越来越慢地接近最终值。
相关工作表:
- 时间常数电路工作表
- 时间常数计算工作表
工业技术