電感元件的定義: 在電工技術中,常把導線繞成線圈的形式,以增強線圈內部的磁場來滿足某種實際工作的需要,這樣的線圈就稱爲電感線圈或電感器,電感元件是實際電感器的理想化模型。
電感元件是一種 “記憶” 元件, 是一種儲能(儲存磁能),是一種無源元件。
由於磁場具有能量,因爲說電感器是一種儲能元件, 它儲存的是磁場能量。
1. 電感元件的自感磁通鏈 φ = Li
磁通鏈 φ 的單位是韋伯 (Wb); L 就是電感元件的自感或電感,單位是亨利(H)
當通過電感元件的電流發生變化時, 穿過電感元件的磁通也就相應發生變化, 根據楞次感應定律, 在電感元件兩端產生感應電壓u, 即
dφ
u = ———
dt
又因 φ = Li, 故在u, i 爲關聯參考方向的前提下, 有
di
u = L———
dt
上式反映了電感元件兩端電壓與其中電流之間的約束關係, 它表明某一時刻電感元件兩端的電壓只取決於該時刻電流的變化率,而與該時刻電流的大小無關。 電流變化越快, 其兩端的電壓也就越大。
2. 從0 到 t時間內, 電感元件吸收 的電能爲
如果設t=0時刻電感元件原有電流i(0) 爲零, 則上式可寫爲
此式說明,電感元件儲存的磁能與其通過的電流有關。 電流增高時,儲存的磁場能量增加, 也就是將電能轉換成磁場能量進行儲存; 電流減小時,儲存的磁能減少,電感元件釋放能量。 由此可見, 電感元件只有儲存和釋放磁場能量的性質而本身不消耗能量,故稱爲一種儲能元件,
另外, 電感元件釋放的能量不可能多於儲存的能量, 因此, 它又可稱爲一種無源元件。
3. 例: 若流過 5H 電感元件的電流爲 i(t) = 3t A, 求在 t = 6s時的儲能。
解: , 這裏L爲 5 亨利
WL(6) = 1/2* 5* i(6) 2 = 1/2 * 5 * 324 = 162 * 5 = 810 J