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1 # 乾杯安德烈
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2 # 知足常樂0724
為什麼在具有鐵芯線圈的交流電路中,外加電壓是正弦波時, 磁通也將是正弦波?
答:在正弦波交流電路中,電感的作用表現為電抗XL=2πfL,從物理意義上講,頻率f大小變化對其電抗值對影響最大。
●根據電磁感應定律計算公式:
自感電動勢E=n&DeIta
E為自感電動勢,單位(V);
n為感應線圈匝數;
&DeIta為自感電流變化率。
●當線圈中的電流發生變化時,產生自感電動勢,企圖阻止正弦波電流的變化,其關係為:eL=-L×di/dt。
由此可見,正弦波電流的變化率 越大,則企圖阻止電流變化的自感電動勢也就越大。在電流為正弦波的特定情況下,可以將電感線圈對電流的阻力用xL=2πfL表示。式中頻率f是直接反映電流的變化率。電流變化率越高,則頻率也越高,則xL就越大,即對電流的阻力越大。在一定的電壓下,透過電感的電流就小了。
●在直流電路中,f=0,純L線圈可以視為短路狀態。
●這裡用正弦波交流電舉例:
電流為 I=10+5sin314t-0.5cos628t,求這個電流的最大值和最小值。見下圖所示。
●從座標圖將上述電流中三個分量畫出如上圖所示。便能看到最大值和最小值。
電流的最大值為 Imax=10+5+0.5=15.5。
電流的最小值為
Imin=10-5+0.5=5.5。
●其實,這裡用交流變壓器的工作原理可以解釋線圈在交流電流中,透過電磁感應電動勢的變化而在升壓或降壓的原理說明電感線圈透過正弦波而感應出來的也是對應的正弦波。
♥為什麼變壓器不能改變直流電的電壓(電動勢)?
●電磁感應原理的變壓器能夠改變電壓的條件是,一次繞組施以交流電勢產生交變磁通,交變磁通將在二次繞組產生感應電勢,感應電勢的大小與磁通的變化率成正比。當變壓器通入直流電時,因電流大小和方向均不變,鐵心中無交變磁通,即磁通恆定(磁通變化率為零),故感應電勢也為零。這時,全部直流電壓加在具有很小電阻的繞組內,使電流非常大,造成近似短路的現象 。而交流電是正弦波規律交替變化的,當初級繞組通入交流電時,鐵心內產生的磁通也隨之變化,於是次級繞組內感應出交流電勢,其感應電勢與繞組的匝數成正比。若二次繞組圈數大於一次繞組圈數,就能升高電壓;反之,二次繞組圈數小於一次繞組圈數時就能降壓。
個人觀點,僅供閱讀者們參考參考一下。
知足常樂2019.9.8日於上海
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簡單明遼的回答就是:
在不飽合鐵心的磁迴路中,電壓或電流與磁感應強度呈正比。也就是說在這個區域內,輸入與輸出是同步跟隨變化的。
如通入的電源是直流電,磁感應大小就不會變化,鐵芯線圈失去了感抗,這個線圈的直流電阻又小於直流電的定額歐姆值,那這個線圈就會燒壞!
所以線上性電感(工頻變壓器,音訊變壓器,甚至高頻變壓器,電流互感器等)元件中。在設計時,都要避免鐵芯進入非線性區。
相反在非線性電感(`磁包和穩壓器,飽和電抗器等)元件中,卻要有意識的讓鐵芯工作在磁飽和區域內。以期不讓磁感應強度隨電壓,電流的增高而加大,從而達到穩壓與穩流的目的!
我們常發現用輸出變壓器的擴音機(主要是電子管機)售價都較高。原因之一就是怕最大輸出時鐵芯飽和而產生失真。同時也要保證足夠低的低頻下限(一般都設計低於10Hz,而不是象電源變壓器工作於50Hz)。所以這種變壓器往往是又大又重,再加上還要考慮高頻(20kHz)上限。所以製作難度都比電源變壓器高,更高要求可能還要設計成凹頂型,所以成本與工藝就比一般變壓器高的多!