電子學/電感器/瞬態分析

以下是當對電感器施加直流電壓時發生的事件的描述。我們需要考慮這樣一個事實，即電感器由於其製作的導線不是超導體而存在寄生電阻。如果我們不考慮這一點，那麼我們就有一個沒有能量耗散方式的電路 - 一個理想的電感器在磁場建立後僅僅是直流電的短路。因此，我們考慮一個與理想電阻串聯的理想電感器，如右圖所示。

• 在開關閉合之前，電阻器或電感器兩端都沒有電壓或電流。
• 當開關第一次閉合時，電感器中的電流為零，因為它不能瞬時改變。
• 這意味著電感器就像一個開路，所以所有的電壓都加在電感器上。
• 隨著電流從零開始上升，磁場強度不斷增強。
• 變化的磁場產生反電動勢，反電動勢的作用是阻礙電感器中的電流。這種反電動勢不會完全阻止電流，但會減緩電流。
• 最終，電感器中的電流達到最大強度（由電阻和電壓根據歐姆定律決定）。
• 當這種情況發生時，電流不再變化，因此電感器兩端的電壓為零。磁場仍然存在，但它是靜止的，因此沒有反電動勢。
• 現在所有的電壓都在電阻器上，電感器就像一個短路。

電路將保持這種狀態，電流保持一定，所有電壓都在電阻器上，電感器上沒有電壓。電感器中存在恆定的磁場，並且沒有反電動勢。但是，當開關再次開啟時，

• 電流非常迅速地降至零。
• 磁場迅速崩潰。
• 懸掛的磁場在電感器中感應出反電動勢。由於磁場變化非常快，反電動勢非常大（如果開關是完美的，反電動勢將是無限的）。
• 這個高電壓加在開關上。
• 開關間隙很可能發生火花，可能會損壞開關。如果使用電晶體，則應使用二極體保護。
• 在反電動勢穩定後，電路中沒有電流也沒有電壓 - 我們回到了起點。

如您所見，電感器在直流電路中並沒有真正增加太多，除了在通電和斷電時。但是，在交流電路中，電感器可以用於許多事情。