5.2.3 性能

电感器的特性主要有“通直阻交”特性和“阻碍变化的电流”特性。

1. “通直阻交”特性

“通直阻交”特性是指电感器对通过的直流信号阻碍很小,即直流信号可以很容易通过电感器,而交流信号通过时会受到很大的阻碍,这种阻碍称为感抗(用XL表示),单位是欧姆(Ω)。感抗的大小可以用以下公式计算:

XL=2πfL

式中,XL表示感抗,单位为Ω;f表示交流信号的频率,单位为Hz;L表示电感器的电感量,单位为H。由上式可以看出:交流信号的频率越高、电感器的电感量越大,电感器对交流信号的感抗就越大。

注意:假设在图5-20所示的电路中,交流信号的频率为50Hz,电感器的电感量为200mH,那么电感器对交流信号的感抗为

XL=2πfL≈2×3.14×50×200×10-3≈62.8(Ω)

图5-20 感抗计算例图

2. “阻碍变化的电流”特性

当变化的电流流过电感器时,电感器会产生自感电动势来阻碍变化的电流。对电感器的“阻碍变化的电流”特性说明如图5-21所示。

图5-21 对电感器的“阻碍变化的电流”特性说明

当开关S闭合时,灯泡不是马上亮起来,而是慢慢亮起来。这是因为当开关S闭合时,有电流流过电感器,这是一个增大的电流(从无到有),电感器马上产生自感电动势来阻碍电流增大,其极性是A正B负。该电动势使A点电位上升,电流从A点流入较为困难。当电流不再增大(即电流大小恒定)时,电感器上的电动势消失,灯泡亮度也就不变了。

当开关S断开时,灯泡不是马上熄灭,而是慢慢暗下来。这是因为将开关S断开,流过电感器的电流突然变为0,电感器马上产生A负B正的自感电动势。由于电感器、灯泡和电阻器R连接成闭合回路,因此,电感器的自感电动势会产生电流流过灯泡。电流的流动方向:B正→灯泡→电阻器R→A负。随着电感器上的自感电动势逐渐降低,流过灯泡的电流慢慢减小,灯泡也就慢慢变暗。

从上面的电路分析可知,只要流过电感器的电流发生变化,电感器都会产生自感电动势,自感电动势的方向总是阻碍电流的变化。这一性质非常重要,在以后的电路分析中经常要用到这一性质。对“阻碍变化的电流”特性的进一步说明如图5-22所示。

图5-22 对“阻碍变化的电流”特性的进一步说明

流过电感器的电流逐渐增大,电感器会产生A正B负的电动势来阻碍电流增大(可理解为随着A点的电位升高,电流通过变得越来越困难)。

流过电感器的电流逐渐减小,电感器会产生A负B正的电动势来阻碍电流减小(可理解为A点的电位降低,吸引电流流过来,阻碍它减小)。