經驗分享:淺談電感反向電動勢
發布時間:2014-09-24 來源:電子工程專輯 責任編輯:sherryyu
【導讀】很早以前做單片機時,知道馬達,繼電器一類電感線圈需要並聯一個反向續流二極管,防止電感產生的反向電動勢損壞線圈。近來突發思考,在考慮如何徹底 地(di)理(li)解(jie)這(zhe)個(ge)反(fan)向(xiang)電(dian)動(dong)勢(shi)的(de)產(chan)生(sheng)及(ji)方(fang)向(xiang)問(wen)題(ti),期(qi)間(jian)查(zha)閱(yue)了(le)相(xiang)關(guan)資(zi)料(liao),也(ye)有(you)了(le)新(xin)的(de)一(yi)些(xie)理(li)解(jie),糾(jiu)正(zheng)了(le)以(yi)前(qian)的(de)誤(wu)解(jie)。在(zai)此(ci)一(yi)並(bing)寫(xie)出(chu),作(zuo)為(wei)總(zong)結(jie)。
henzaoyiqianzuodanpianjishi,zhidaomada,jidianqiyileidianganxianquanxuyaobinglianyigefanxiangxuliuerjiguan,fangzhidianganchanshengdefanxiangdiandongshisunhuaixianquan。jinlaitufasikao,zaikaolvruhechedi 地(di)理(li)解(jie)這(zhe)個(ge)反(fan)向(xiang)電(dian)動(dong)勢(shi)的(de)產(chan)生(sheng)及(ji)方(fang)向(xiang)問(wen)題(ti),期(qi)間(jian)查(zha)閱(yue)了(le)相(xiang)關(guan)資(zi)料(liao),也(ye)有(you)了(le)新(xin)的(de)一(yi)些(xie)理(li)解(jie),糾(jiu)正(zheng)了(le)以(yi)前(qian)的(de)誤(wu)解(jie)。在(zai)此(ci)一(yi)並(bing)寫(xie)出(chu),作(zuo)為(wei)總(zong)結(jie)。
一 如何理解電感的電壓和電感的自感電動勢
電路理論中提到的電感符號如下,給出了電壓和電流的方向.

並給出了電壓與電流的公式 u(t)=L di/dt, 電壓和電流參考方向關聯時,P>0則吸收能量,P<0則放出能量。
電感自感電動勢,ε=-L di/dt。
現xian在zai如ru何he理li解jie電dian感gan電dian壓ya和he電dian感gan自zi感gan電dian動dong勢shi公gong式shi不bu同tong的de問wen題ti。實shi際ji上shang,電dian感gan電dian壓ya的de推tui導dao是shi根gen據ju法fa拉la第di電dian磁ci定ding律lv來lai的de,也ye就jiu是shi與yu電dian感gan電dian動dong勢shi同tong出chu一yi轍zhe,從cong本ben質zhi上shang講jiang,電dian感gan的de電dian壓ya就jiu是shi其qi自zi感gan電dian動dong勢shi。那na麼me為wei什shen麼me兩liang者zhe公gong式shi有you正zheng負fu號hao之zhi差cha呢ne?因yin為wei自zi感gan電dian動dong勢shi等deng同tong於yu電dian池chi內nei部bu, 方fang向xiang是shi從cong負fu極ji指zhi向xiang正zheng極ji,與yu電dian流liu的de方fang向xiang相xiang反fan。而er電dian感gan電dian壓ya公gong式shi首shou先xian就jiu是shi假jia定ding電dian流liu和he電dian壓ya方fang向xiang關guan聯lian,即ji參can考kao方fang向xiang一yi致zhi,這zhe樣yang一yi來lai,電dian感gan的de公gong式shi就jiu與yu電dian感gan自zi感gan電dian動dong勢shi有you一yi 個負號之差了。但無論怎樣,最核心的基礎就是楞次定律,感應電動勢的總是阻礙原電流的變化。如下圖,當電流突然減小為0時,電感電壓的方向為紅色標注。

圖1 電感的電流和電壓
有 renshuo,zheyangjianghaishibutaiqingchu。deque,conggongshishangqupanduanziganfanxiangdiandongshidefangxiangjingchangrongyichucuo。xiamianrangwomenpaokaigongshi,conglengcidinglvchufaqulijiexingdipanduandiandongshidefangxiang。ru 圖1,假定流過電感的電流I增大,那麼根據楞次定律,產生的電感電動勢要阻礙電流的增加,所以電感電動勢(自感電動勢)產生的電流和I相反,即從B到A, 根據電池的特性,感應電動勢的方向為從A到B,即和電流的方向一致。電流減小時,感應電流方向從A到B,感應電動勢方向從B到A,即VB>VA。推 導就是這麼簡單。這樣的結果與電感電壓公式是一致的。
二 從能量的角度理解感應電動勢的方向
再讓我們從能量的觀點來理解感應電動勢的方向。如圖1,當(dang)電(dian)流(liu)增(zeng)大(da)時(shi),可(ke)知(zhi)外(wai)部(bu)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)有(you)增(zeng)大(da)的(de)趨(qu)勢(shi),又(you)因(yin)電(dian)感(gan)有(you)儲(chu)能(neng)作(zuo)用(yong),此(ci)時(shi)電(dian)感(gan)有(you)吸(xi)收(shou)能(neng)量(liang)的(de)趨(qu)勢(shi),可(ke)以(yi)認(ren)為(wei)外(wai)部(bu)電(dian)壓(ya)不(bu)變(bian),吸(xi)收(shou)能(neng)量(liang)的(de)結(jie)果(guo)就(jiu)是(shi)減(jian)小(xiao)電(dian)流(liu),即(ji)阻(zu)礙(ai)電(dian)流(liu)的(de)增(zeng)加(jia)。這(zhe)時(shi)電(dian)感(gan)相(xiang)當(dang)於(yu)一(yi)個(ge)被(bei)充(chong)電(dian)的(de)電(dian)池(chi), 其電動勢為從A到B。實際上,電感這種“充電電池”作用是阻礙不了電流的增大,最終被“充電的電池能量”轉換為磁場能(電流)了。當電流減小時或突然降為 0時,那麼電感的電池作用又顯現了,磁能要轉換為電能,這個電能就是電壓(反向電動勢),因為它有阻礙電流減小的趨勢,它勢必通過反向電動勢(好比電池電壓)來給外部電路供能量, 否則它的能量怎麼辦?根據P=UI,如果I很小,則U很大,也就是說假如電路斷路,電感電流突然變為0,則電感的感應電動勢會非常大,其中能量也隻能通過 輻射消耗了。因為這時電感的電動勢(電池)釋放能量的趨勢是維持電流的不變,所以感應電流的趨勢是從A到B,感應電動勢的方向則是從B到A。
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