儀表導航

[拼音]:diangan

[英文]:inductance

表示一個或多個導體線圈中的電流與線圈所鏈合的磁鏈關係的電磁參量。這些參量的數值決定於線圈形狀、尺寸與其周圍磁介質的特性。電感分為自感與互感。

自感

它的一種常用的定義是:一線圈中的電流i所建立的與該線圈相鏈的磁鏈ψ與電流i的比值(圖1),

符號為L即

ψ=Nφ

式中N 是線圈匝數,φ

是與線圈迴路相鏈的磁通。這裡磁通與電流的參考方向符合右手螺旋關係。根據電磁感應定律,線圈迴路中的自感電動勢eL為

線上圈周圍磁介質為線性的情形下,一線圈的自感為一常數值。

自感的另一定義是線圈自身感應電動勢eL與負的電流時間變化率的比值

線上性磁介質的情形下,

,上述兩個形式的定義相互等效。恆定值的電感的磁場中貯存有能量

。因此,還可定義一線圈的自感為它的磁場能量的2倍與其中電流的平方之比,即

互感

線圈1中的電流i1在鄰近的線圈2建立的磁鏈ψ21與電流i1的比值稱為線圈1對線圈2的互感(圖2)

這裡ψ21=N2φ21。類似地,可定義線圈2對1的互感為

在磁介質為線性的情形下,兩個線圈間的互感為恆定值,且有M12=M21。電感的單位在SI單位制中為亨〔利〕(H)。

電感計算公式

兩細導線迴路在均勻、線性與各向同性的磁介質中,它們的互感可用以下諾伊曼公式計算

式中dl1、dl2分別為兩個迴路的長度元向量,r12是兩長度元間的距離,μ是周圍磁介質的磁導率。

一個細導線迴路的自感,可近似地看作是導線幾何中心軸線l1與導線內側閉合曲線間的互感與導線的內自感之和,這樣便有

電工中幾個電感計算公式:

(1)空氣中單匝圓環的自感

式中μ0為導線(為銅或鋁)的磁導率,R 為圓環半徑,ɑ為導線橫截面半徑,ɑ<

(2)兩線輸電線的自感

式中ɑ為圓導線橫截面半徑,D 為兩導線幾何中心距離,l為輸電線長。l>>D, D>>ɑ。

(3)空氣中兩平行同軸圓環間的互感

這裡R1和R2是兩圓環的半徑,而

其中

分別為第一類和第二類全橢圓積分,它們的數值可根據k從數學手冊中查出或求得。

h為兩圓環間距離。

(4)兩對相互平行的輸電線間的互感

式中l為輸電線長度,l>>DAD、DBC、DAC、DBD 。

參考文章

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