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。
很(hen)早(zao)以(yi)前(qian)做(zuo)單(dan)片(pian)機(ji)時(shi),知(zhi)道(dao)馬(ma)達(da),繼(ji)電(dian)器(qi)一(yi)類(lei)電(dian)感(gan)線(xian)圈(quan)需(xu)要(yao)並(bing)聯(lian)一(yi)個(ge)反(fan)向(xiang)續(xu)流(liu)二(er)極(ji)管(guan),防(fang)止(zhi)電(dian)感(gan)產(chan)生(sheng)的(de)反(fan)向(xiang)電(dian)動(dong)勢(shi)損(sun)壞(huai)線(xian)圈(quan)。近(jin)來(lai)突(tu)發(fa)思(si)考(kao),在(zai)考(kao)慮(lv)如(ru)何(he)徹(che)底(di) 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 人ren說shuo,這zhe樣yang講jiang還hai是shi不bu太tai清qing楚chu。的de確que,從cong公gong式shi上shang去qu判pan斷duan自zi感gan反fan向xiang電dian動dong勢shi的de方fang向xiang經jing常chang容rong易yi出chu錯cuo。下xia麵mian讓rang我wo們men拋pao開kai公gong式shi,從cong楞leng次ci定ding律lv出chu發fa去qu理li解jie性xing地di判pan斷duan電dian動dong勢shi的de方fang向xiang。如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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