电子学/电感器/瞬态分析

以下是当对电感器施加直流电压时发生的事件的描述。我们需要考虑这样一个事实，即电感器由于其制作的导线不是超导体而存在寄生电阻。如果我们不考虑这一点，那么我们就有一个没有能量耗散方式的电路 - 一个理想的电感器在磁场建立后仅仅是直流电的短路。因此，我们考虑一个与理想电阻串联的理想电感器，如右图所示。

• 在开关闭合之前，电阻器或电感器两端都没有电压或电流。
• 当开关第一次闭合时，电感器中的电流为零，因为它不能瞬时改变。
• 这意味着电感器就像一个开路，所以所有的电压都加在电感器上。
• 随着电流从零开始上升，磁场强度不断增强。
• 变化的磁场产生反电动势，反电动势的作用是阻碍电感器中的电流。这种反电动势不会完全阻止电流，但会减缓电流。
• 最终，电感器中的电流达到最大强度（由电阻和电压根据欧姆定律决定）。
• 当这种情况发生时，电流不再变化，因此电感器两端的电压为零。磁场仍然存在，但它是静止的，因此没有反电动势。
• 现在所有的电压都在电阻器上，电感器就像一个短路。

电路将保持这种状态，电流保持一定，所有电压都在电阻器上，电感器上没有电压。电感器中存在恒定的磁场，并且没有反电动势。但是，当开关再次打开时，

• 电流非常迅速地降至零。
• 磁场迅速崩溃。
• 悬挂的磁场在电感器中感应出反电动势。由于磁场变化非常快，反电动势非常大（如果开关是完美的，反电动势将是无限的）。
• 这个高电压加在开关上。
• 开关间隙很可能发生火花，可能会损坏开关。如果使用晶体管，则应使用二极管保护。
• 在反电动势稳定后，电路中没有电流也没有电压 - 我们回到了起点。

如您所见，电感器在直流电路中并没有真正增加太多，除了在通电和断电时。但是，在交流电路中，电感器可以用于许多事情。