在收音機(jī)中的磁性天線線圈、簡(jiǎn)單半導(dǎo)體收音機(jī)中的高頻扼流圈、超外差式收音機(jī)中的振蕩線圈等,這些都是電感器。電感器俗稱為電感線圈或簡(jiǎn)稱線圈,也是一種常用的電子元器件;但它在電路中的應(yīng)用相對(duì)于電阻器和電容器來(lái)說(shuō)要少得多。那么具體什么是電感?其在電路中能起到什么作用?下面一起來(lái)看看:
電感器
1.定義
電感器(Inductor)是能夠把電能轉(zhuǎn)化為磁能而存儲(chǔ)起來(lái)的元件,其是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的器件。實(shí)際上,凡是能夠產(chǎn)生自感、互感作用的器件,均可稱為電感器。電感器的用途極為廣泛,在交流電路中電感器有阻礙交流通過(guò)的能力,在電路中常被用作阻流、變壓、交流耦合及負(fù)載等;當(dāng)電感器和電容器配合時(shí),可用作調(diào)諧、濾波、選頻、分頻等。
最簡(jiǎn)單的電感器就是用導(dǎo)線空心的繞幾圈,有磁芯的電感器在磁芯上用導(dǎo)線繞幾圈。無(wú)論哪種電感器,如果結(jié)構(gòu)相同,其基本特性相同,但繞的匝數(shù)不同或有無(wú)磁芯不同時(shí),電感器的電感量的大小不同。繞線匝數(shù)越多,電感量越大,在同樣匝數(shù)的情況下,線圈增加了磁芯后,電感量會(huì)增加。
電感器在電路中具有感抗特性,感抗如同電阻一樣阻礙電流流動(dòng),但是感抗與流過(guò)電感器的電流頻率相關(guān),還與電感器本身的電感量相關(guān)。電感對(duì)直流呈通路,而對(duì)于交流卻呈現(xiàn)很大阻礙作用,通常我們稱之為感抗,XL=2πfL,其中XL為電感的感抗;f為流過(guò)電感交流電的頻率;L為電感的電感量。在電感量確定的前提下,f越大,感抗越大即阻礙作用越大。
電感器外形
2.工作原理
電流通過(guò)電線時(shí),將會(huì)以電線為中心而產(chǎn)生同心圓形狀的磁場(chǎng)。此時(shí),如果將電線彎成如圖中的“彈簧形”,電感器內(nèi)部的磁通量將指向同一方向,從而增強(qiáng)。通過(guò)調(diào)整圈數(shù),可以產(chǎn)生與圈數(shù)成正比的磁場(chǎng)。這就是電感器的原理。
電流通過(guò)電感器會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),相反,磁場(chǎng)變化則會(huì)產(chǎn)生電流。
(電磁感應(yīng)定律)
E = L ?(d i/d t)
L: 電感器的自感
E: 反電動(dòng)勢(shì)
電感器的原理
電感器中產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)E,與單位時(shí)間的電流變化率(di/dt)成正比,因此在一定電流持續(xù)沿同一方向流動(dòng)的直流電通過(guò)時(shí)不會(huì)發(fā)生。也就是說(shuō),電感器對(duì)于直流電流沒(méi)有任何作用,只對(duì)交流電起到阻礙電流的作用。利用電感器的這一性質(zhì),在交流電路中可以用作電阻(阻抗)。電感器具備的阻抗Z(單位Ω)為:
Z=ωL=2πfL
f為交流頻率、L為電感器的自感。
3.符號(hào)與單位
(1)電感符號(hào):L
(2)電感單位:亨 (H)、毫亨(mH)、微亨 (uH),1H=103mH=106uH。
(3)電感量的標(biāo)稱:直標(biāo)式、色環(huán)標(biāo)式、無(wú)標(biāo)式
(4)電感方向性:無(wú)方向
(5)檢查電感好壞方法:用電感測(cè)量?jī)x測(cè)量其電感量;用萬(wàn)用表測(cè)量其通斷,理想的電感電阻很小,近乎為零。
電感器的圖形符號(hào)
4.主要技術(shù)參數(shù)
①電感量:也稱做自感系數(shù)(L),是表示電感元件自感應(yīng)能力的一種物理量。L的單位為H(亨)、mH(毫亨)和μH(微亨),三者的換算關(guān)系如下:
1H = 103mH = 106μH
②品質(zhì)因數(shù):是表示電感線圈品質(zhì)的參數(shù),也稱做Q值或優(yōu)值。Q值越高,電路的損耗越小,效率越高。
③分布電容:線圈匝問(wèn)、線圈與地之間、線圈與屏蔽盒之間以及線圈的層間都存在著電容,這些電容統(tǒng)稱為線圈的分布電容。分布電容的存在會(huì)使線圈的等效總損耗電阻增大,品質(zhì)因數(shù)Q降低。
④額定電流:是指允許長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)線圈的最大工作電流。
⑤穩(wěn)定性:主要指參數(shù)受溫度、濕度和機(jī)械振動(dòng)等影響的程度。
5.作用
(1)阻流:線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)總是與線圈中的電流變化相對(duì)抗。主要可分為高頻阻流線圈及低頻阻流線圈。
(2)調(diào)諧與選頻:電感線圈與電容器并聯(lián)可組成LC調(diào)諧電路。即電路的固有振蕩頻率f0與非交流信號(hào)的頻率f相等,則回路的感抗與容抗也相等,于是電磁能量就在電感、電容之間來(lái)回振蕩,這就是LC回路的諧振現(xiàn)象。諧振時(shí)由于電路的感抗與容抗等值又反向,因此回路總電流的感抗最小,電流量最大(指f=f0的交流信號(hào)),所以LC諧振電路具有選擇頻率的作用,能將某一頻率f的交流信號(hào)選擇出來(lái)。
(3)扼流:在低頻電路用來(lái)阻止低頻交流電;脈動(dòng)直流電到純直流電路;它常用在整流電路輸出端兩個(gè)濾波電容的中間,扼流圈與電容組成濾波電路。在高頻電路:是防止高頻電流流向低頻端,在老式再生式收音機(jī)中的高頻扼流圈得到應(yīng)用。
(4)濾波:也是阻止整流后的脈動(dòng)直流電流流向純直流電路由扼流圈(為簡(jiǎn)化電路,降低成本,用純電阻替帶扼流圈)兩個(gè)電容(電解電容)組成派式濾波電路。利用電容充放電作用和扼 流圈通直流電,阻擋交流電特性來(lái)完成平滑直流電而得到純正的直流電。
(5)震蕩:整流是把交流電變成直流電,那么震蕩就是把直流電變成交流電的反過(guò)程,因此把完成這一過(guò)程的電路叫作“震蕩器”。震蕩器的波形:有正旋波,鋸齒波,梯形波,方波,矩形波,尖峰波。頻率由幾赫茲-幾十G赫茲。在有線電,無(wú)線電領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。
電感器形狀
6.檢測(cè)
電感器的常見(jiàn)故障有斷路、短路等。為了保證電路正常工作,電感器使用前必須進(jìn)行測(cè)量,用萬(wàn)用表歐姆檔可以對(duì)電感器進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)量,測(cè)出電感線圈的直流電阻,并與其技術(shù)指標(biāo)相比較:若阻值比規(guī)定的阻值小得多,則說(shuō)明線圈存在局部短路或嚴(yán)重短路情況;若阻值為∞,則表示線圈存在斷路。
7.使用注意事項(xiàng)
(1)電感使用的場(chǎng)合
潮濕與干燥、環(huán)境溫度的高低、高頻或低頻環(huán)境、要讓電感表現(xiàn)的是感性,還是阻抗特性等,都要注意。
(2)電感的頻率特性
在低頻時(shí),電感一般呈現(xiàn)電感特性,既只起蓄能,濾高頻的特性。但在高頻時(shí),它的阻抗特性表現(xiàn)的很明顯。有耗能發(fā)熱,感性效應(yīng)降低等現(xiàn)象。不同的電感的高頻特性都不一樣。
以上就是電感器的定義、工作原理、符號(hào)與單位、技術(shù)參數(shù)、使用注意事項(xiàng)以及在電路中的作用介紹了。電感器的種類很多,根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可分為單層線圈、多層線圈、蜂房線圈、帶磁芯線圈及可變電感線圈等等,因此在選擇時(shí),可根據(jù)使用場(chǎng)合、頻率要求等條件來(lái)決定。
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