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电子元件家族史之Ms.电感

2019年03月24日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2800字 ⁄ 字号 评论关闭

翩翩走来的卷发公主

     想要追溯电感器的诞生历史,难。即便是请教了古鸽等各种专家,得到的解答还是模糊不清。Ms.Inductor的父亲到底是谁?一些历史资料指出,1830年8月,亨利发现了电磁感应现象,比法拉第早一年。1832年,亨利发表了《在长螺旋线中的电自感》的论文,宣布发现了电的自感现象。此外,亨利还发明了继电器、无感绕组,改进了一种原始的变压器,并发明过一台象跷跷板似的原始电动机。为了纪念这位世界公认的电学家,电感的国际单位以亨利命名。所以,Ms.电感贵姓亨利,还是合乎情理的。

电感器的工作原理:简单的线圈,神奇的磁场。

      您在此处所看到的是一节电池、一个灯泡、一个环绕在(黄色)铁块周围的线圈以及一个开关。线圈即为电感器。如果您了解电磁体工作原理,便会知道电感器是一块电磁体。

 
      灯泡是一个电阻器,线圈中导线的电阻低很多(它只是一根导线),因此,当您打开开关时,将看到灯泡发出黯淡的光线。大部分电流将经过低电阻路径通过环路。而实际发生的情况是,当您合上开关时,灯泡起初很亮,然后变得黯淡。当您打开开关时,灯泡变得很亮,然后迅速熄灭。 

      导致这种奇怪现象发生的是电感器。当电流首次开始在线圈中流动时,线圈会形成一个磁场。在形成磁场的过程中,线圈阻止了电流的流动。一旦磁场形成,电流即可正常通过导线。当开关打开时,线圈周围的磁场使电流在线圈中流动,直到磁场消失为止。该电流甚至在开关打开的情况下也能使灯泡在一段时间内保持发光状态。换言之,电感器能在其磁场中存储能量,并通常阻止流经它的电流大小发生任何变化。
 

      一种了解电感器工作原理的直观方法是,想象一根狭窄的水管,中间有水流通过,同时还有一个很重的水轮,水轮划桨浸在水管中。设想水管中的水开始时并不流动。现在您尝试开始让水流动起来。水轮会阻止水流动,直到它跟着水流速度转动起来为止。如果您尝试停止水管中的水流,则正在转动的水轮将使水继续运动,直到水轮转动的速度减慢至水流的速度为止。电感器的工作原理与此相同,即电子在导线中流动——电感器阻止电子流发生改变。 

电感的姓氏:Henry

      电感的标准单位是亨利。计算电感器的亨利数量的等式如下:

      H=(4 * 3.14159 * 匝数 * 匝数 * 线圈面积 * mu)/(线圈长度 * 10,000,000)
      线圈的面积和长度的单位是米。符号mu用来表示线芯的磁导率。空气的导磁率为1,而钢的磁导率可能为2,000。 

Ms.电感的各色装扮

按结构分类
  电感器按其结构的不同可分为线绕式电感器和非线绕式电感器(多层片状、印刷电感等),还可分为固定式电感器和可调式电感器。
  按贴装方式分:有贴片式电感器,插件式电感器。同时对电感器有外部屏蔽的成为屏蔽电感器,线圈裸露的一般称为非屏蔽电感器。 

                       贴片电感

               

           插件电感                                 环形电感

                                           色环电感

  固定式电感器又分为空心电子表感器、磁心电感器、铁心电感器等,根据其结构外形和引脚方式还可分为立式同向引脚电感器、卧式轴向引脚电感器、大中型电感器、小巧玲珑型电感器和片状电感器等。
  可调式电感器又分为磁心可调电感器、铜心可调电感器、滑动接点可调电感器、串联互感可调电感器和多抽头可调电感器。

按工作频率分类
  电感按工作频率可分为高频电感器、中频电感器和低频电感器。
  空心电感器、磁心电感器和铜心电感器一般为中频或高频电感器,而铁心电感器多数为低频电感器。

按用途分类
 电感按用途可分为振荡电感、校正电感、显像管偏转电感、阻流电感、滤波电感、隔离电感、被偿电感,同时对需要通过大电流等情况会使用到捷比信功率电感。
  振荡电感器又分为电视机行振荡线圈、东西枕形校正线圈等。
  显像管偏转电感器分为行偏转线圈和场偏转线圈。
  阻流电感器(也称阻流圈)分为高频阻流圈、低频阻流圈、电子镇流器用阻流圈、电视机行频阻流圈和电视机场频阻流圈等。
  滤波电感器分为电源(工频)滤波电感器和高频滤波电感器等。 

Ms.电感的力量:有“容”乃大

   基本作用:滤波、振荡、延迟、陷波等
   形象说法“通直流,阻交流”

   细化解说:在电子线路中,电感线圈对交流有限流作用,它与电阻器或电容器能组成高通或低通滤波器、移相电路及谐振电路等;变压器可以进行交流耦合、变压、变流和阻抗变换等。一个电感元件储存的能量(单位焦)等于流经它的电流建立磁场所做的功,其值由下式给出:

                                             

      其中L为电感,I为流经电感的电流。可见,线圈电感量越大,流过越大,储存的电能也就越多。

      电感在电路最常见的作用就是与电容一起,组成LC滤波电路。我们已经知道,电容具有“阻直流,通交流”的本领,而电感则有“通直流,阻交流”的功能。如果把伴有许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路,那么,交流干扰信号将被电容变成热能消耗掉;变得比较纯净的直流电流通过电感时,其中的交流干扰信号也被变成磁感和热能,频率较高的最容易被电感阻抗,这就可以抑制较高频率的干扰信号。
 

电感的尊贵地位:模拟电路与信号处理过程中的应用

  • 电感元件与电容元件及其他一些器件结合可以形成调谐电路,可以放大或过滤一些特定的信号频率。
  • 大电感可用于电源的阀门(chokes),以前也经常与滤波器联用用于去处直流输出的冗余和波动成分。
  • 磁珠或环绕电缆可产生小电感可阻止传输线中的射频干扰。
  • 小的电容/电感还可结合产生调谐电路用于无线电的收发。
  • 两个或多个电感元件之间有耦合磁通量可形成变压器,变压器是电力电源系统的基本组件。变压器的效率随着频率的增加而减小,但高频变压器的体积也变的很小,这也是为什么一些飞行器用400赫兹交流电而不是通常的50或60赫兹,用小型变压器而节省了大量的载重。
  • 在开关式电源中,电感元件被做为储能元件。电感元件随着调整器的转换频率的特定部分而储能,而在周期后半部分释放能量。其能量转换比决定了输入输出电压比。 这个 XL 用于补充主动半导体设备可用来精确控制电压。
  • 电感元件也被应用于电力传输系统,用来降低系统电压或限制疵电流(fault current),这些通常被用于反应堆。相比其他元件电感元件要显得大而重,所以在现代设备里以减少了其应用;固态开关电源去掉了大变压器,电路转为使用小的电感元件,而大值则由回转器(gyrator) 电路模拟。

      这位翩翩走来的的卷发公主,最终成就了她在电子元器件家族中的皇后地位。而她和电容先生的传奇故事,值得我们更多的关注和了解。

 

 

 

 

 

 

 

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