电感

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电感

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感应是电导体抵抗流过它的电流变化的趋势。 电流的流动在导体周围产生磁场。 场强取决于电流的大小,并跟随电流的任何变化。 根据法拉第感应定律,通过电路的任何磁场变化都会在导体中感应出电动势 (EMF)(电压),这一过程称为电磁感应。 这种由变化的电流产生的感应电压具有与电流变化相反的作用。 这是由 Lenz 定律表述的,电压称为反电动势

感应被定义为感应电压与引起它的电流变化率的比值。 它是一个比例因子,取决于电路导体的几何形状和附近材料磁导率。 为电路增加电感设计电子元件称为电感器。 它通常由线圈或螺旋线组成。

电感一词由奥利弗·海维赛 (Oliver Heaviside) 于 1884 年 5 月创造。习惯上使用符号 L {\displaystyle L} 表示电感,以纪念物理学家海因里希·楞次 (Heinrich Lenz)。 在国际单位制中,电感的单位是亨利(H),它是当电流以每秒一安培的速率变化时引起一伏特电压的电感量。 它以 Joseph Henry 的名字命名,他独立于法拉第发现了电感。

历史

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作为电磁学的一个方面,电磁感应的历史始于古人的观察:电荷或静电(在琥珀上摩擦丝绸)、电流(闪电)和磁引力(磁石)。 了解这些自然力的统一性,以及电磁学的科学理论始于 18 世纪后期。

迈克尔·法拉第于 1831 年首先描述了电磁感应。在法拉第的实验中,他将两根导线缠绕在铁环的相对两侧。 他预计,当电流开始在一根导线中流动时,一种波会穿过环并在另一侧引起一些电效应。 每次电池与xxx个线圈连接或断开连接时,他都会使用检流计观察第二个线圈中的瞬态电流。 该电流是由电池连接和断开时发生的磁通量变化引起的。 法拉第发现了电磁感应的其他几种表现形式。 例如,当他快速将条形磁铁滑入和滑出线圈时,他看到了瞬态电流,他通过使用滑动电导线旋转条形磁铁附近的铜盘来产生稳定的 (DC) 电流(法拉第' 盘)。

电感来源

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流过导体的电流 i {\displaystyle i} 会在导体周围产生磁场,该磁场由安培环路定律描述。 通过电路的总磁通量 Φ {\displaystyle \Phi } 等于磁通量密度的垂直分量与跨越电流路径的表面面积的乘积。 如果电流变化,通过电路的磁通量 Φ {\displaystyle \Phi } 就会变化。 根据法拉第感应定律,电路中通量的任何变化都会在电路中感应出电动势(EMF, E {\displaystyle {\mathcal {E}}} ),与通量变化率成正比

E ( t ) = − d d t Φ ( t ) {\displaystyle {\mathcal {E}}(t)=-{\frac {\text{d}}{{\text{d}}t }}\,\披(t)}

等式中的负号表示感应电压的方向与产生它的电流变化方向相反; 这叫做楞次定律。 因此,该电势称为反电动势。 如果电流增加,则电压在电流进入的导体末端为正,在电流离开的末端为负,趋于减小电流。 如果电流减小,则电流离开导体的一端电压为正,趋向于保持电流。 自感,通常简称电感,L {\displaystyle L} 是感应电压与电流变化率的比值

电感

v ( t ) = L d i d t ( 1 ) {\displaystyle v(t)=L\,{\frac {{\text{d}}i}{{\text{d}}t}} \qquad \qquad \qquad (1)\;}

因此,电感是导体或电路的一种特性,由于其磁场,它倾向于抵抗通过电路的电流变化。 国际单位制中电感的单位是亨利(H),以约瑟夫亨利命名,它是当电流以每秒一安培的速率变化时产生一伏特电压的电感量。

所有导体都有一定的电感,这在实际电气设备中可能会产生有利或不利的影响。 电路的电感取决于电流路径的几何形状和磁导率。

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