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楼主: wb61850

一天一点基础(续1)

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 楼主| 发表于 2009-8-6 12:30:36 | 显示全部楼层
大家请看上面的电路图。
很明显,我们要测量一下电感器两端的电压和通过电感器的电流。
 楼主| 发表于 2009-8-6 12:35:07 | 显示全部楼层

这就是电感器两端的电压和电感器电流的波形了(红色的是电压波形,蓝色的是电流波形)。
大家能看出啥问题吗
 楼主| 发表于 2009-8-6 12:52:58 | 显示全部楼层
为了能和电源电压进行比较,我们调一个“四踪示波器”,连接如上图所示
 楼主| 发表于 2009-8-6 12:57:14 | 显示全部楼层

大家看,红色波形是电感器的电压,蓝色波形是电感器的电流,绿色波形是电源电压
显然,所有的波形都是周期信号,因此我们只需要清楚一个周期内信号的变化就可以了。
 楼主| 发表于 2009-8-6 13:00:54 | 显示全部楼层

这就是信号在一个周期内的波形了(红色的是电感器的电压,蓝色的是电感器的电流,绿色的是电源电压)
 楼主| 发表于 2009-8-6 13:17:18 | 显示全部楼层

如上图所示,我们来分析一下
在电源电压的上沿(绿色信号由0V上升到5V)它的变化率是最大的。电感器的电流(蓝色信号)在这个瞬间的变化率最大(由零开始增长),因此电感器的电压(红色信号)在此时由0V跃变到5V(等于电源电压)。这是因为电感器的电压正比于电流的变化率,而此时电流的变化率为最大。
此后,电源电压保持不变(5V)。电感器的电压由5V开始按照指数规律下降,电感器的电流由零开始按照指数规律上升。
请大家注意这段时间“电感器的功率”,即电感器的电压(红色波形)与电感器的电流(蓝色波形)的乘积
 楼主| 发表于 2009-8-6 13:20:32 | 显示全部楼层
很明显,在上面的这段时间内,电感器的功率是正值。因为电感器的电压和电感器的电流都是正值,所以它们的乘积也是正值(在电感器电压为非零的阶段)。
 楼主| 发表于 2009-8-6 13:27:28 | 显示全部楼层
“正的功率”意味着电感器在这段时间内是在“吸收能量”的
与电阻器不同,电感器吸收的能量并没有辐射出去,而是转化为磁场能量储存了起来
通俗一点讲就是:在这段时间内,电流由电感器的高电位(高电势)端经电感器流至电感器的低电位(低电势)端。在这个过程中电子的电势能减少,而减少的电势能转化为了磁场能量存储起来。
 楼主| 发表于 2009-8-6 13:39:40 | 显示全部楼层

如图所示,上沿过渡过程结束以后(从电源电压的上沿时刻到标尺1所在的位置),电感器的电流保持不变(等于电源电压除以回路电阻)。因此稳态以后,电感器存储的磁场能量也是不随时间变化的了。由于电感器的电流是不随时间变化的直流(变化率等于零),因此电感器的电压也就等于零了
现在大家知道为什么“电感器的电流不能突变(或跃变)”了吧
因为电感器的电流意味着“磁场能量”,而磁场能量是不能突变(或跃变)的
一种能量转化为另一种能量是必须要经过一定的时间的。
 楼主| 发表于 2009-8-6 13:41:59 | 显示全部楼层
水平有限,错误难免,还请大家批评指教
 楼主| 发表于 2009-8-6 13:43:00 | 显示全部楼层
今天就到这里,就到这里吧,一休哥.....
 楼主| 发表于 2009-8-7 12:38:28 | 显示全部楼层
大家中午好
我的那点才华不值一提,能和大家一起学习,一起进步是我的缘分,也是我的福气
愿大家有所收获,有所成就。谢谢
 楼主| 发表于 2009-8-7 13:30:33 | 显示全部楼层

如图所示,我们再来看一下电源电压下沿以后电感器的电压和电流的过渡过程
大家请看上面的图片。绿色的波形是电源电压的波形,红色的波形是电感器电压的波形,蓝色波形是电感器电流的波形。
所谓电源电压的下沿时刻是指当电源电压由5V跃变到零的时刻,即绿色信号的下沿时间。大家需要明确,电源电压下沿以前,电感器的电压和电感器的电流是稳定的(电感器的电流等于直流25mA;电感器的电压等于零),我们说这时电感器是一种稳态(其存储的磁场能量是稳定的,不随时间变化)。
在电源电压的下沿时刻,电源电压由5V跃变到0V,电感电流也将由稳态值(直流25mA开始下降)。在这个瞬间,电感电流的变化率最大(由直流将要下降),因此电感电压也由0V跃变为-5V(电流将要下降,电流的变化率为最大且为负值)。
随后的过程是:电感器的电压由-5V按照指数规律上升到0V;电感器电流则是由25mA按照指数规律下降到0。在这段时间内,电源电压是等于零的。
我们不禁又要提到“电感器的功率”问题了。在这段过渡过程中(由电源电压下沿时刻开始到电感器的电压、电流过渡过程结束)大家可以很明显的看出电感器的功率为负值。因为在这段非稳态的过渡期间,电感器的电流始终是大于等于零的正值,而电感器的电压始终是小于等于零的负值,因此它们的乘积(功率)也必然是负值。
“负功率”意味着电感器在这段时间内向电路“输出能量”或“提供能量”。这又是电感器与电阻器本质不同的地方了,理想的电阻器在任何时候也不会向电路输出能量的。
 楼主| 发表于 2009-8-7 13:41:49 | 显示全部楼层

这张图更能说明问题
电源电压下沿时刻以后,回路电流(即电感器的电流)按照指数规律下降到零,亦即电感器存储的磁场能量也随时间下降到零。根据能量守恒原理,减少的磁场能量必然会转化为其它形式的能量。那么磁场能量转化为了什么其它形式的能量呢?由这个图我们不难推断出:磁场能量转化为了电阻器R1的热辐射能。为什么呢?
这个问题就留给朋友们自己去解开吧
其实大家可以通过图中的电流、电压的极性自己推得以上结论的
 楼主| 发表于 2009-8-7 13:48:27 | 显示全部楼层
好了,今天就到这里吧,还请大家批评指教哦,哈哈
再见朋友们,祝大家周末愉快
 楼主| 发表于 2009-8-16 18:59:18 | 显示全部楼层
大家好!俺又回来了,哈哈
 楼主| 发表于 2009-8-16 19:00:54 | 显示全部楼层
没有注册的兄弟姐妹请抓紧注册啊,哈哈。这可是个“红色论坛”噢,哈哈。
 楼主| 发表于 2009-8-16 19:02:18 | 显示全部楼层
俺经过了十天没发帖子了,大家对电感器认识的差不多了吧?
 楼主| 发表于 2009-8-16 19:02:58 | 显示全部楼层
其实俺还没有搞清楚啊,哈哈
 楼主| 发表于 2009-8-16 19:03:44 | 显示全部楼层
我们继续马拉松式的认识吧,哈哈
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