純電感電路及LC、RL電路詳解(電子線路).ppt

《純電感電路及LC、RL電路詳解(電子線路).ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《純電感電路及LC、RL電路詳解(電子線路).ppt（63頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第5章 純電感電路及LC、RL電路詳解,本章主要介紹磁路的一些基本概念，認(rèn)識(shí)電感器及電感器的特征，簡(jiǎn)單介紹了磁路的基本定律，要學(xué)會(huì)電路的一般分析方法，學(xué)會(huì)分析純電感電路和由電感、電容器、電阻器三種元件組成的混合電路。電感器雖然在電子電路中使用的量少，但是對(duì)它的電路分析有時(shí)會(huì)相當(dāng)困難。,本章提要,本 章 內(nèi) 容,5.1 電磁學(xué)基本概念 5.2 認(rèn)識(shí)電感器 5.3 電感器的主要特征 5.4 電感電路詳解 5.5 LC諧振電路詳解 5.6 RL暫態(tài)電路詳解 5.7 RL移相電路詳解,本 章 教 學(xué) 目 標(biāo),能認(rèn)識(shí)電感器和其主要特征 能掌握正確檢測(cè)電感器的方法 會(huì)分析電感電路、 LC諧振電路詳解、 RL暫態(tài)電路、RL移相電路。,教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 能掌握正確檢測(cè)電感器的方法,5.1 電磁學(xué)基本概念,(1) 磁性和磁體 能夠吸引金屬等物質(zhì)的性質(zhì)稱為磁性，具有磁性的物體叫磁體。 (2) 磁極 磁鐵兩端磁性最強(qiáng)的區(qū)域稱為磁極。 (3) 磁力 S極與N極之間存在著相互吸引力，這一作用力稱為磁力。,5.1.1 常用概念,(4) 磁場(chǎng) 磁體周圍存在的磁力作用的空間稱為磁場(chǎng)。 (5) 磁力線 為了方便和形象地描述磁場(chǎng)，就人為地引入磁力線。 (6) 磁力線說明 磁力線是閉合的，又是有方向的，規(guī)定在磁體外部，由N極指向S極，內(nèi)部則由S極指向N極。 磁力線的方向可以用來表示磁場(chǎng)方向，可以表示磁場(chǎng)強(qiáng)度。還可以稱為磁感線或磁通線。,5.1 電磁學(xué)基本概念,電流周圍存在磁場(chǎng)。磁場(chǎng)總是伴隨著 電流而存在，電流永遠(yuǎn)被磁場(chǎng)所包圍。 （1） 直導(dǎo)線電流磁場(chǎng) （2） 環(huán)形電流磁場(chǎng),5.1.2 電流磁場(chǎng),5.1.3 磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度,（1） 磁通 通過與磁場(chǎng)方向垂直的某一截面積上的磁力線總數(shù)。,適用條件:,①勻強(qiáng)磁場(chǎng),② B ⊥S,單位:韋伯,簡(jiǎn)稱韋(Wb),5.1.3 磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度,（2） 磁感應(yīng)強(qiáng)度 垂直通過單位面積上的磁力線數(shù)，稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度。B＝ /S,說明： 磁感應(yīng)強(qiáng)度也稱磁通密度。 磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個(gè)矢量，不僅表示了磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱，也表示了該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。 磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向都相同時(shí)，稱為均勻磁場(chǎng)。,（1） 磁介質(zhì)的磁化 有些物質(zhì)放在磁場(chǎng)中會(huì)顯示出磁性能，產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，這種現(xiàn)象稱為物質(zhì)的磁化，把這種能夠被磁化的物質(zhì)，稱為磁介質(zhì)。 磁介質(zhì)按其性能可以分成三大類：反磁性物質(zhì)、順磁性物質(zhì)和鐵磁性物質(zhì)。,5.1.4 磁導(dǎo)率和磁場(chǎng)強(qiáng)度,（2） 磁導(dǎo)率 磁導(dǎo)率是反映磁介質(zhì)導(dǎo)磁性質(zhì)的物理量。用μ表示，單位為亨［利］/米（H/m）。真空的磁導(dǎo)率用μ0來表示，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定：公式 μ0=4π10-7H/m 把其它磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率的比值稱為相對(duì)磁導(dǎo)率。用μr來表示，那么，公式 μr=μ/μ0 反磁性物質(zhì)，μr＜1；順磁性物質(zhì)，μr＞1；鐵磁性物質(zhì)，μr≥1。,5.1.4 磁導(dǎo)率和磁場(chǎng)強(qiáng)度,（3）磁場(chǎng)強(qiáng)度 把用來表達(dá)磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，稱為磁場(chǎng)強(qiáng)度，用H來表示，單位為安/米（A/m）。磁場(chǎng)強(qiáng)度只與產(chǎn)生磁場(chǎng)的宏觀傳導(dǎo)電流大小及導(dǎo)體的形狀有關(guān)，而與磁介質(zhì)無關(guān)。 磁場(chǎng)中某一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)中磁介質(zhì)磁導(dǎo)率μ的比值，就是該點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度H。,5.1.4 磁導(dǎo)率和磁場(chǎng)強(qiáng)度,（1）磁化 凡是使原來沒有磁性的物質(zhì)，具有磁性的過程稱為磁化。 （2）磁性材料 軟磁材料：磁化后保留磁性的能力差，不能用來作為磁記錄材料。 硬磁材料：磁化后保留磁性的能力強(qiáng)，比如：錄像帶、錄音帶。 矩磁材料：只要有很小的磁場(chǎng)就能磁化，但一經(jīng)磁化就能達(dá)到飽和。,5.1.5 磁化、磁性材料和磁路,我們把由鐵磁物質(zhì)組成的，能使磁通集中通過的路徑稱為磁路。把沿鐵心閉合的磁通稱為主磁通，用Φ表示；把經(jīng)過鐵心外閉合的磁通稱為漏磁通，用Φs表示。,5.1.5 磁化、磁性材料和磁路,5.1.6 電磁感應(yīng)和電磁感應(yīng)定律,電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，人們很自然會(huì)利用逆向思維思考：既然電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，反過來，磁場(chǎng)是不是也能產(chǎn)生電流呢？,法拉弟開始設(shè)想：把繞在磁鐵上的導(dǎo)線和電流表連接起來組成一個(gè)閉合電路，結(jié)果發(fā)現(xiàn)指針不偏轉(zhuǎn)，不能產(chǎn)生電流，換用強(qiáng)的磁鐵或換用更靈敏電流表，也沒有電流（電路圖）。,怎樣才能產(chǎn)生電流呢？,實(shí)驗(yàn)結(jié)論一：閉合電路的一部分在磁場(chǎng)中做切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生電流。,實(shí)驗(yàn)一,實(shí)驗(yàn)二,實(shí)驗(yàn)結(jié)論二：不論是導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，還是磁體運(yùn)動(dòng)，只要閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線，電路中就有電流產(chǎn)生。,實(shí)驗(yàn)三,實(shí)驗(yàn)結(jié)論三：A螺線管中的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，閉合電路B中磁通量發(fā)生變化，閉合電路B中就有電流發(fā)生。,三個(gè)實(shí)驗(yàn)有個(gè)共同特點(diǎn)：,穿過閉合回路的磁通量均發(fā)生變化，這樣產(chǎn)生了電流。 [總結(jié)] 不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化， 閉合電路就有電流產(chǎn)生。,電磁感應(yīng)現(xiàn)象： 利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 。 穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化。,,5.1.6 電磁感應(yīng)和電磁感應(yīng)定律,（2） 電磁感應(yīng)定律 定律內(nèi)容：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過線圈磁通的變化率成正比，即磁鐵插入線圈中的速度愈快，磁通變化率愈高。 此定律只能說明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，不能說明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。,5.1.6 電磁感應(yīng)和電磁感應(yīng)定律,（3） 楞次定律 定律內(nèi)容：“線圈中磁通變化會(huì)引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，它的方向總是企圖使其產(chǎn)生的感應(yīng)電流阻礙原磁通的變化?！奔矗涸磐ㄔ黾?，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)企圖產(chǎn)生的新磁通的方向與原磁通方向相反；原磁通減少，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)企圖產(chǎn)生的新磁通的方向與原磁通方向相同。,5.1.6 電磁感應(yīng)和電磁感應(yīng)定律,5.1.7 自感和互感現(xiàn)象,1.自感 如圖所示，閉合線圈通以電流后在其周圍產(chǎn)生磁通，磁通的變化可以使其周圍的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，由于線圈自身電流變化而使線圈自身產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為自感電動(dòng)勢(shì)。,,5.1.7 自感和互感現(xiàn)象,5.1.7 自感和互感現(xiàn)象,1.自感 說明： （1）自感電動(dòng)勢(shì)與線圈本身的電感量成正比關(guān)系。 （2）自感電動(dòng)勢(shì)還與線圈中電流的變化率成正比關(guān)系。 （3）對(duì)某一個(gè)具體線圈而言，L的大小反映了線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的能力。 （4）線圈中通過單位電流所產(chǎn)生的自感磁鏈稱為自感系數(shù)。,2. 互感電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生 現(xiàn)有兩個(gè)相鄰的線圈，如圖所示。當(dāng)其中一個(gè)線圈的電流變化時(shí)，必然使通過相鄰線圈的磁通發(fā)生變化，從而在相鄰的線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)被稱為互感電動(dòng)勢(shì)。而這兩個(gè)相鄰線圈被稱為耦合線圈。,5.1.7 自感和互感現(xiàn)象,3.互感線圈的同名端 如圖所示。把這種在同一變化電流的作用下，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相同的一端叫同名端，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相反的一端叫異名端。,5.1.7 自感和互感現(xiàn)象,4.互感線圈的聯(lián)接 ① 互感線圈的串聯(lián)及化簡(jiǎn) 互感線圈的串聯(lián)有兩種形式,把兩個(gè)互感線圈的異名端串聯(lián)在一起，叫做順向串聯(lián)，如圖 (a)所示。把兩個(gè)互感線圈的同名端串聯(lián)在一起，就叫做反向串聯(lián)，如圖 (b)所示。,5.1.7 自感和互感現(xiàn)象,② 互感線圈的并聯(lián) 兩個(gè)互感線圈的并聯(lián)也有兩種形式，兩個(gè)互感線圈并聯(lián)時(shí),同名端在同一側(cè)的，叫做同側(cè)并聯(lián)，如圖 (a)所示。兩個(gè)互感線圈異名端在同一側(cè)的，叫做異側(cè)并聯(lián)，如圖 (b)所示。,5.1.7 自感和互感現(xiàn)象,5.1.8 自感電動(dòng)勢(shì)極性的判別方法,,,,,注意： （1）自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電流總是阻礙原電流的變化。當(dāng)原電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電流要使之減??； 當(dāng)原電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電流要使之增大。 （2）自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生在線圈兩端，線圈兩端的內(nèi)部是自感電動(dòng)勢(shì)的內(nèi)電路，在內(nèi)電路中自感電動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的電流是從負(fù)極流向正極。,當(dāng)電感中通過直流電流時(shí)，其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線，不隨時(shí)間而變化；當(dāng)在線圈中通過交流電流時(shí)，其周圍將呈現(xiàn)出隨時(shí)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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，此感應(yīng)電勢(shì)相當(dāng)于一個(gè)“新電源”。當(dāng)形成閉合回路時(shí)，此感應(yīng)電勢(shì)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，因此電感線圈有阻止交流 電路中電流變化的特性。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(huì)發(fā)生火花，這就是 自感現(xiàn)象產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢(shì)所造成的。,總結(jié),總之，當(dāng)電感線圈接到交流電源上時(shí)，線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時(shí)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(dòng)勢(shì) ，稱為“自感電動(dòng)勢(shì)”，由此可見，電感量只是一個(gè)與線圈的圈數(shù)、大小形狀和介質(zhì)有關(guān)的一個(gè)參量，它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關(guān)。 在電子線路中，電感線圈對(duì)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。 電容：充放電原理，通交阻直特性，電壓不突變，耦合、旁路、濾波等作用。 電感：電磁感應(yīng)原理，通直阻交特性，電流不突變，濾波、振蕩、延遲、陷波等作用。,總結(jié),5.2 認(rèn)識(shí)電感器,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,1.電感器的作用與電路圖形符號(hào) （1）電感器的電路圖形符號(hào) 電感器是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁心、鐵心上繞制成的一組串聯(lián)的同軸線匝，它在電路中用字母“L”表示，下圖是其電路圖形符號(hào)。 （2）電感器的作用 電感器的主要作用是對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧振電路。,電感器也是一種儲(chǔ)能元件，它能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)能，并在磁場(chǎng)中儲(chǔ)存能量。電感器用符號(hào)L表示，它的基本單位是亨利（H），常用毫亨（mH）為單位。它經(jīng)常和電容器一起工作，構(gòu)成LC濾波器、LC振蕩器等。另外，人們還利用電感的特性，制造了阻流圈、變壓器、繼電器等。 電感器的特性恰恰與電容的特性相反，它具有阻止交流電通過而讓直流電通過的特性。,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,2.電感器的種類 （1）按結(jié)構(gòu)分類 電感器按其結(jié)構(gòu)的不同可分為線繞式電感器和非線繞式電感器（多層片狀、印刷電感等），還可分為固定式電感器和可調(diào)式電感器。按貼裝方式分：有貼片式電感器，插件式電感器。同時(shí)對(duì)電感器有外部屏蔽的成為屏蔽電感器，線圈裸露的一般稱為非屏蔽電感器。 固定式電感器又分為空心電子表感器、磁心電感器、鐵心電感器等，根據(jù)其結(jié)構(gòu)外形和引腳方式還可分為立式同向引腳電感器、臥式軸向引腳電感器、大中型電感器、小巧玲瓏型電感器和片狀電感器等。 可調(diào)式電感器又分為磁心可調(diào)電感器、銅心可調(diào)電感器、滑動(dòng)接點(diǎn)可調(diào)電感器、串聯(lián)互感可調(diào)電感器和多抽頭可調(diào)電感器。,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,（2）按工作頻率分類 電感按工作頻率可分為高頻電感器、中頻電感器和低頻電感器。 空心電感器、磁心電感器和銅心電感器一般為中頻或高頻電感器，而鐵心電感器多數(shù)為低頻電感器。 （3）按安裝形式分類 有立式電感器、臥式電感器和小型固定電感器等 。 2.圖形符號(hào),5.2 認(rèn)識(shí)電感器,3.電感器的外形特征,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,供電方面，主板提供6相的供電設(shè)計(jì)，濾波電容為日系固態(tài)電容，扼流電感器采用高品質(zhì)的R50鐵素體電感，每相位供電的開關(guān)部分是3顆4841NH超低內(nèi)阻場(chǎng)效應(yīng)管。,3.電感器的外形特征,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,主板供電部分采用4+1相供電設(shè)計(jì)，用料為全固態(tài)電容以及全封閉電感，并安裝有散熱模塊，可為處理器提供穩(wěn)定電流和更好的運(yùn)行環(huán)境。,主板供電部分采用3相供電設(shè)計(jì)，每相搭配一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)全封閉電感，可為處理器提供穩(wěn)定電流和更好的運(yùn)行環(huán)境。,在供電部分其同樣有著出色的表現(xiàn)，使用了紅寶石和chemicon PS系列等高品質(zhì)電解電容配合封閉式的電感器，給超頻和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行打下良好的根基。,3.電感器的外形特征,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,屏蔽式 電感線圈,3.電感器的外形特征及主要參數(shù),5.2 認(rèn)識(shí)電感器,3.電感器的外形特征及主要參數(shù) 電感器的主要參數(shù)有電感量、允許偏差、品質(zhì)因數(shù)、分布電容及額定電流等。 （1）電感量：也稱自感系數(shù)，是表示電感器產(chǎn)生自感應(yīng)能力的一個(gè)物理量。當(dāng)通過一個(gè)線圈的磁通(即通過某一面積的磁力線數(shù))發(fā)生變化時(shí)，線圈中便會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)大小正比于磁通變化的速度和線圈匝數(shù)。當(dāng)線圈中通過變化的電流時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁通也要變化，磁通掠過線圈，線圈兩端便產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這便是自感應(yīng)現(xiàn)象。自感電勢(shì)的方向總是阻止電流變化的，猶如線圈具有慣性，這種電磁慣性的大小就用電感量L來表示。L的大小與線圈匝數(shù)、尺寸和導(dǎo)磁材料均有關(guān)，采用硅鋼片或鐵氧體作線圈鐵芯，可以較小的匝數(shù)得到較大的電感量。 （2）允許偏差：指電感器上標(biāo)稱的電感量與實(shí)際電感的允許誤差值。振蕩或?yàn)V波等電路要求精度較高，耦合、高頻阻流等線圈的精度要求不高，允許偏差為10%~15%。,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,3.電感器的外形特征及主要參數(shù) （3）品質(zhì)因數(shù)：也稱Q值或優(yōu)值，是衡量電感器質(zhì)量的主要參數(shù)。它是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時(shí)，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比即：Q=2лL/R電感器的Q值越高，其損耗越小，效率越高。 （4）分布電容：線圈的匝與匝之間、線圈與磁心之間存在的電容。電感器的分布電容越小，其穩(wěn)定性越好。 （5）額定電流：電感器正常工作時(shí)允許通過的最大電流值。若工作電流超過額定電流，則電感器就會(huì)因發(fā)熱而使性能參數(shù)發(fā)生改變，甚至還會(huì)因過流而燒毀。,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,4.電感器的工作原理和電感量單位 （1）通電后的電感器工作原理 當(dāng)給線圈中通入交流電流時(shí)，在電感器的四周要產(chǎn)生交變磁場(chǎng) ，磁場(chǎng)變化規(guī)律與所通入的交流電流的變化規(guī)律一樣。 當(dāng)給線圈中通入直流電流時(shí)，在電感器的四周要產(chǎn)生大小和方 向不變的恒定磁場(chǎng)。例如：錄音機(jī)中的錄音磁頭和抹音磁頭。 （2）交變磁場(chǎng)中電感器工作原理 在交變磁場(chǎng)中的電感器會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。例如：錄音機(jī)中的 放音磁頭。,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,4.電感器的工作原理和電感量單位 （3）電感量 電感器的電感量大小與線圈結(jié)構(gòu)有關(guān)，線圈的匝數(shù)愈多，電感 量愈大；在相同的匝數(shù)情況下，加磁心后的電感量增大。 L＝ Φ/I L為電感量(H)， Φ為自感磁通（Wb），I為流為電感器的電流(A) （4）電感量的單位 單位為亨，用H表示。 1mH=1000μH 1H=1000mH=1000000μH,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,5.電感器的檢測(cè) （1）色碼電感器的的檢測(cè) 將萬用表置于R1擋，紅、黑表筆各接色碼電感器的任一引出端，此時(shí)指針應(yīng)向右擺動(dòng)。根據(jù)測(cè)出的電阻值大小，可具體分下述三種情況進(jìn)行鑒別： A.被測(cè)色碼電感器電阻值為零，其內(nèi)部有短路性故障。 B.被測(cè)色碼電感器直流電阻值的大小與繞制電感器線圈所用的漆包線徑、繞制圈數(shù)有直接關(guān)系，只要能測(cè)出電阻值，則可認(rèn)為被測(cè)色碼電感器是正常的。,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,開路檢測(cè)電路中的貼片電感器,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,開路檢測(cè)電路中的磁環(huán)電感器,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,6.電感器的故障與維修 （1）常見故障 絕緣皮脫焊；虛焊。 （2）代換原則 根據(jù)電感的大小、線圈的多少、銅線的粗細(xì)來 更換（即要一模一樣的）。 （3）注意保險(xiǎn)電感是FB作為標(biāo)記。,5.2 認(rèn)識(shí)電感器,5.3 電感器的主要特性,1.電感器的感抗特性和通直流特性 （1）感抗特性 電感器對(duì)流過它的交流電流存在阻礙作用。由于電感線圈的自感電勢(shì)總是阻止線圈中電流變化，故線圈對(duì)交流電有阻力作用，阻力大小就用感抗XL來表示。不難看出，線圈通過低頻電流時(shí)XL小。通過直流電時(shí)XL為零，僅線圈的直流電阻起阻力作用，因電阻：—般很小，所以近似短路。通過高頻電流時(shí)XL大，若L也大，則近似開路。線圈的此種特性正好與電容相反，所以利用電感元件和電容器就可以組成各種高頻、中頻和低頻濾波器，以及調(diào)諧回路、選頻回路和阻流圈電路等。 XL＝2π?L （2）通直流特性 是指電感器對(duì)直流電流而言呈通路狀態(tài)。因?yàn)橹挥?線圈本身的電阻對(duì)電流有阻礙作用，不存在感抗， 而直流電阻很小，可忽略。,2.電感器的電勵(lì)磁特性和磁勵(lì)電特性 （1）電勵(lì)磁特性 無論何種電流流過線圈時(shí)，均能在四周產(chǎn)生磁場(chǎng)。 磁場(chǎng)的大小和方向與電流的特性有關(guān)。 （2）磁勵(lì)電特性 當(dāng)電感在一個(gè)有效的交變磁場(chǎng)中時(shí)，線圈在磁場(chǎng)的 用下要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這就是磁勵(lì)電的過程。 上述特性可應(yīng)用于電動(dòng)式傳聲器、電動(dòng)式揚(yáng)聲器、 各種磁性記錄磁頭等。 3.電感器電流不能突變和電容器兩端電壓不能突變特性,5.3 電感器的主要特性,5.4 電感電路詳解,1.電感串聯(lián)電路 各電感器之間磁路隔離時(shí)，串聯(lián)后總電感量L為各串聯(lián)電感之和。 電感器逆串聯(lián)電路 由于是尾尾相連，兩線圈產(chǎn)生的 磁場(chǎng)相互抵消了一部分，總電感 量減小。 電感器順串聯(lián)電路 由于電流是從兩個(gè)線圈的同名端流入或流出，產(chǎn)生的磁場(chǎng)被加強(qiáng)， 總L增大。,電感電路的作用：濾波、諧振、選頻、信號(hào)耦合、信號(hào)延時(shí)、相位移動(dòng)和阻抗匹配。,2.電感并聯(lián)電路 兩只具有互感的電感并聯(lián)電路，順并聯(lián)時(shí)的等效電感量大 于逆并聯(lián)的等效電感量。,5.4 電感電路詳解,電感串聯(lián)電路中的電感量愈串聯(lián)愈大，有直流電流通過，有交流電流流過，但存在感抗，頻率愈高感抗愈大。 電感并聯(lián)電路中的電感量愈并聯(lián)愈小，各支路都有直流電流通過，各支路都有交流電流流過，但存在感抗。,總結(jié),5.5 LC諧振電路詳解,5.5.1 LC并聯(lián)諧振電路 1.LC并聯(lián)諧振電路最常見的應(yīng)用是構(gòu)成選頻電路或選頻放大器； 2. LC并聯(lián)諧振電路最主要用來構(gòu)成吸收電路，用來構(gòu)成在眾多頻率信號(hào)中將某一頻率信號(hào)進(jìn)行吸收，也就是進(jìn)行衰減，將某一頻率信號(hào)從眾多頻率中去掉； 3. LC并聯(lián)諧振電路還可用來構(gòu)成阻波電路，即從眾多頻率中阻止某一頻率信號(hào)通過放大器或其他電路； 4. LC并聯(lián)諧振電路還可以構(gòu)成移相電路，用來對(duì)信號(hào)相位進(jìn)行超前或滯后移動(dòng)。,5.5 LC諧振電路詳解,1.諧振定義：電路中L、C 兩組件之能量相等，當(dāng)能量由電路某一電抗組件 釋出時(shí)，且另一電抗組件必吸收相同之能量，即此兩電抗組件間會(huì)產(chǎn)生一能 量脈動(dòng)。 2. 電路欲產(chǎn)生諧振，必須具備有電感器L及電容器C 兩組件。 3. 諧振時(shí)其所對(duì)應(yīng)之頻率為諧振頻率(resonance)，或稱共振頻率，以 fo表示。 4.無論是LC并聯(lián)諧振還是LC串聯(lián)諧振電路，其頻率的計(jì)算公式相同，諧振頻率又稱固有頻率，或自然頻率。f0=1/(2π*sqrt(L1*C1)); 5. 品質(zhì)因數(shù)Q值——衡量LC諧振電路振蕩質(zhì)量的重要參數(shù)。Q=(2π*f0*L1)/R1, R1為線圈L1的直流電阻，L1為諧振電路中電感；,5.5 LC諧振電路詳解,① 頻點(diǎn)分析：輸入信號(hào)頻率等于該電路諧振電路諧振頻率時(shí)，LC并聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振，此時(shí)諧振電路的阻抗達(dá)到最大，并且為純阻性，Z0=Q2*R1,Q為品質(zhì)因數(shù)，R1為線圈L1的直流電阻； ② 高頻段分析：輸入信號(hào)頻率高于諧振頻率f0時(shí)，LC諧振電路處于失諧狀態(tài)，電路阻抗下降； ③ 低頻段分析：輸入信號(hào)頻率低于諧振電路f0時(shí)，LC并聯(lián)諧振電路也處于失諧狀態(tài)，諧振電路的阻抗也要減小。 信號(hào)頻率低于諧振頻率時(shí)，LC并聯(lián)諧振電路的阻抗呈感性電路等效成一個(gè)電感（但不等于L1 ）。,5.5 LC諧振電路詳解,諧振時(shí)電流最小特性 輸入信號(hào)頻率等于電路諧振頻率f0時(shí)，此時(shí)電路阻抗為最大， 所以為頻率f0的信號(hào)流過LC并聯(lián)諧振電路的電流最小。 在其它頻率下，因?yàn)長(zhǎng)C并聯(lián)諧振電路失諧之后阻抗迅速減小， 所以信號(hào)電流都有明顯的增大，信號(hào)頻率愈是偏離電路的諧振 頻率，其信號(hào)電流愈大，而且Q值越大，增大的越迅速。 因此，在LC并聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振時(shí)，LC并聯(lián)諧振電路與輸入 信號(hào)源之間開路了。此時(shí)，電容C和電感L這兩個(gè)并聯(lián)元件之間 諧振，C和L之間進(jìn)行電能和磁能的相互轉(zhuǎn)換，這就是諧振現(xiàn)象。,5.5 LC諧振電路詳解,5.5.2 LC串聯(lián)諧振電路 串聯(lián)諧振電路之條件如圖所示：當(dāng)QL=QC ? I2XL = I2 XC 也就是 XL=XC時(shí)，為L(zhǎng)C 串聯(lián)電路產(chǎn)生諧振之條件。 R - L -C 串聯(lián)電路欲產(chǎn)生諧振 時(shí)，可調(diào)整電源頻率f 、電 感器L 或電容器C使其達(dá)到 諧振頻率f r ，而與電阻R 完全無關(guān)。,串聯(lián)諧振電路阻抗與頻率之關(guān)系如圖所示： (1) 電阻R 與頻率無關(guān)，系一常數(shù)，故為一橫線。 (2) 電感抗 XL=2 π fL ，與頻率成正比，故為一斜線。 (3) 電容抗 與頻率成反比，故為一曲線。 (4) 阻抗Z = R+ j(XL ?XC) 當(dāng) f = f r時(shí)， Z = R 為最小值，電路為電阻性。 當(dāng)f ＞ f r時(shí)， XL ＞ XC ，電路為電感性。 當(dāng)f ＜ fr 時(shí)， XL ＜ XC ，電路為電容性。 當(dāng)f = 0 或f = ∞ 時(shí), Z = ∞ ，電路為開路。 (5) 若將電源頻率f 由小增大，則電路阻抗Z 的變化為先減后增。,5.5 LC諧振電路詳解,總結(jié),1.LC并聯(lián)諧振電路諧振時(shí)阻抗為最大，而LC串聯(lián)諧振則為最小。 2.對(duì)于LC并聯(lián)諧振電路失諧時(shí)電路阻抗很小，對(duì)于f ＜ fr時(shí)，主 要是從電感支路通過，而對(duì)于f fr時(shí)，主要是從電容支路通過。 3.對(duì)于LC串聯(lián)諧振電路失諧時(shí)電路阻抗很大，對(duì)于f ＜ fr時(shí)，主 要是電容C的容抗大了，而對(duì)于f fr時(shí)，主要是電感的感抗大了。,5.6 RL暫態(tài)電路,RL電路,回路電流變化過程,,5.6 RL暫態(tài)電路,在t=0時(shí)，電路中的電流為零，在電阻R上的電壓降為零。 所以電感上的電壓等于電源電壓E。 當(dāng)開關(guān)轉(zhuǎn)換后的瞬間，電流中的電流是穩(wěn)定的，電感上的 電流不能發(fā)生突變，但隨后，電流開始迅速減小，直至為 零。,5.7 RL移相電路,流過電感器的電流是滯后電感器上電壓90度。,RL超前移相電路,RL滯后移相電路,