電路設(shè)計(jì)：電感的應(yīng)用

一、電感的定義：電感是導(dǎo)線內(nèi)通過交流電流時(shí)，在導(dǎo)線的內(nèi)部及其周圍產(chǎn)生交變磁通，導(dǎo)線的磁通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。當(dāng)電感中通過直流電流時(shí)，其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線，不隨時(shí)間而變化；可是當(dāng)在線圈中通過交流電流時(shí)，其周圍將呈現(xiàn)出隨時(shí)間而變化的磁力線。根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律——磁生電來分析，變化的磁力線在線圈兩端會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此感應(yīng)電勢相當(dāng)于一個(gè)“新電源”。當(dāng)形成閉合回路時(shí)，此感應(yīng)電勢就要產(chǎn)生感應(yīng)電流。由楞次定律知道感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁力線總量要力圖阻止原來磁力線的變化的。由于原來磁力線變化來源于外加交變電源的變化，故從客觀效果看，電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學(xué)中的慣性相類似的特性，在電學(xué)上取名為“自感應(yīng)”，通常在拉開閘刀開關(guān)或接通閘刀開關(guān)的瞬間，會(huì)發(fā)生火花，這就是自感現(xiàn)象產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢所造成的。總之，當(dāng)電感線圈接到交流電源上時(shí)，線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時(shí)刻在變化著，致使線圈不斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)。這種因線圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢，稱為“自感電動(dòng)勢”。由此可見，電感量只是一個(gè)與線圈的圈數(shù)、大小形狀和介質(zhì)有關(guān)的一個(gè)參量，它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關(guān)。二、電感的作用基本作用：濾波、振蕩、延遲、陷波、儲能、互感等形象說法：通直流，阻交流細(xì)化解說：在電子線路中，電感線圈對交流有限流作用，它與電阻器或電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等；變壓器可以進(jìn)行交流耦合、變壓、變流和阻抗變換等。三、電感的應(yīng)用電感元件產(chǎn)生電動(dòng)勢總是組織線圈中的電流變化的，故電感元件對電流有阻力作用，阻力的大小用感抗XL來衡量。感抗XL與交流電的頻率及電感量的大小有關(guān)。感抗的這種關(guān)系可用下式表示，即：XL=2∏fL，式中：f——交流電頻率（Hz）L——電感元件的電感量（H）從上式可以看出，電感元件在低頻時(shí)XL較小，通過直流電時(shí)，由于f=0，故XL=0，僅線圈直流電阻起作用，因此電阻很小，近似電感元件短路。所以，電感元件在直流電路中一般不用其感抗性能當(dāng)電感元件，在高頻下工作時(shí)，XL很大，近似開路。電感元件的這種特性與電容器正好相反，所以利用電感、電容就可組成各種高頻、低頻濾波器、調(diào)諧回路、選頻電路、振蕩回路、延遲回路及阻流器等，在電路中發(fā)揮著重要作用。下面舉出一些電感元件在電路中的應(yīng)用實(shí)例。1.分頻網(wǎng)絡(luò)左圖是音響電路的分頻電路圖。電感線圈L1和L2為空心密繞線圈，它們與C1、C2組成分頻網(wǎng)絡(luò)，對高低音進(jìn)行分頻，以改善放音效果。2.濾波電路右圖是電子管擴(kuò)音機(jī)的電源濾波電路圖。圖中L為插有硅鋼片的鐵心線圈，又稱為低頻扼流圈。它在電路中的作用是阻止參與交流電通過，而僅讓直流電通過。3.選頻與阻流下圖所示電路是單管半導(dǎo)體收音機(jī)電路。其中VT，為高頻半導(dǎo)體管，它是用來進(jìn)行放大的L1為天線線圈，它在磁棒上用多股導(dǎo)線繞制而成的。L1與C1、C2組成并聯(lián)諧振電路，對磁棒天線接收到的無線電信號進(jìn)行選頻，選出的信號由L1感應(yīng)到L2，由VT1進(jìn)行放大，放大了的信號送到L3，L3為一固定電感器，它的電感量為3mH，其作用是利用感抗阻止高頻信號進(jìn)入耳機(jī)，而只讓音頻信號通過，因此把L3稱為高頻阻流圈。L3對500kHz高頻信號的感抗很大，而L3對10kHz低頻信號的感抗很小，只有音頻信號可以通暢地經(jīng)過L3到達(dá)耳機(jī)，從而使我們可以聽到電臺的播音。4.與電容器組成振蕩回路下圖所示電路是超外差半導(dǎo)體收音機(jī)中的變頻器電路。L4為振蕩線圈，它與C1b組成本機(jī)振蕩回路，L3為反饋線圈。本機(jī)振蕩的信號由C2傳送入VT1發(fā)射極，與由L1、C1a選擇出來的廣播信號在VT1內(nèi)進(jìn)行混頻，混頻后的信號從集電極輸出，并由中頻變壓器T2檢出465kHz中頻信號送往中頻放大器。5.補(bǔ)償電路利用電感器的感抗隨頻率變化的特性，可進(jìn)行頻率補(bǔ)償。下圖是某電視機(jī)的視放電路，某高頻補(bǔ)償電路由L15、L16與VT15的集電極負(fù)載R80串聯(lián)，使總的負(fù)載阻抗為Z=R80+XL16，頻率越高，感抗XL16越大，使高頻增益增大。同時(shí)L16與顯像管的輸入電容和分布電容形成并聯(lián)諧振。選取合適的L16值，使其諧振在放大器增益衰減的頻率上，可以提高諧振點(diǎn)上的增益。L15串聯(lián)在VT15與顯像管陰極之間，當(dāng)頻率增加時(shí)，感抗XL15增大，使R80與XL15的并聯(lián)阻抗增大，即高頻負(fù)載電阻增加，也會(huì)起到提高高頻增益的作用。6.延遲作用電感線圈在電路中還可起到延遲作用，使輸出的信號與輸入的信號基本不變，而只使輸出延遲一段時(shí)間，即信號的幅度不變，而僅相位發(fā)生變化。下圖所示電路是彩色電視機(jī)亮度延遲線的典型應(yīng)用電路，其中DL301為亮度延遲線。亮度延遲線為特殊的電感器件，它的電感量由延遲時(shí)間和信號頻率確定為了保證彩色電視信號中的亮度信號