神奇的電學 青年大學習：電感器的基本原理。

發明天才的人真是個電感器 衆所周知 集成電路中有三個當家猛男 分別是電容器 電阻器和電感器 前面的視頻中 大家已經學習掌握了電容和電阻的生活習性 那麼今天咱們就一起來嚐嚐電感器的閒道 電感器也叫線圈 它的工作原理就是電磁感應 一看到磁你就想到了磁鐵是吧 沒錯 這玩意兒你肯定玩過 小時候誰還沒拆過收音機喇叭呢 對不對 包括你現在褲襠底下的地球 它本身就是一個大磁鐵 給一塊女磁鐵蓋上白紙 撒點老黑鐵沫子 輕輕一抬 鐵沫子馬上就會在白紙上形成 規則的環狀排布 這就是磁場 一般情況下 凡夫足子是看不見它的 但我們通過各種媒介 的的確確證明了它的存在 那電磁又是什麼呢 多少錢一斤 口感咋樣 你別說 這裏面還真有一個不爲人知的祕密呢 時間一杆子給它儲到1830年 英國有一個老青年 名叫邁克爾法拉第 你記好了 他叫法拉第 不是法拉利 你平常買菜開的458 不是他家生產的 法拉第這孩子 打起腦袋就聰明 他根據通電導線 可以影響指南針的現象 發現導線的周圍 竟然可以產生類似磁鐵的磁場 出於好奇心的作祟 法拉第將磁鐵的南極固定在燒杯底部 然後將燒杯內灌滿水銀 此時磁鐵的北極就會挑起來了 接下來法拉第給水銀接上電源正極 並把負極垂直插在磁鐵的一旁 打開電源後 神奇的一幕就發生了 水中的磁鐵 馬上就開始圍繞導線轉圈圈 這是怎麼回事 如果是磁鐵固定不動呢 沒錯 那導線就會反過來圍繞磁鐵轉圈 這個現象看似很簡單 但它卻是人類第一次將電能 轉換爲了動能 而這個實驗的原理 就被稱作電磁感應現象 這個裝置也成爲後來電動機最早的雛形 剛纔我提到這裏有個祕密 大家還記得吧 其實在同一時期 大漂亮家也有一個老青年 名叫約瑟夫亨利 他也在研究電磁現象 而且亨利發現電磁感應的時間 比法拉第整整早了一年 但那時候的大漂亮佔不過歐洲 再加上亨利這孩子比較低調 發現了也不說 直到多年後 人們才得知這個真相 就把電感的單位命名爲了亨利 簡稱H 而把電容的單位命名爲法拉 簡稱F 在電學璀璨發達的今天 我們將電容器和電感器放在一起 就會構成一種叫做LC振盪電路的東西 要知道你現在手裏的手機 就是通過這個玩意兒 接收和發射信號的 歷史滾動了兩百年 法拉第和亨利 也終於算是在這一刻 洗劫連理了 接下來咱們解剖一下電感器的結構 法拉第的電磁實驗已經告訴我們 通電導線的周圍可以形成磁場 那用一根導線做電感器不就行了 簡單測試一下 給一根銅絲接上足夠大的電流 看看它能不能吸起一枚鐵釘 很明顯 這傢伙產生的磁力簡直弱爆了 這是因爲單一通電導線 產生的磁感線間隙太大 根本無法有效集中 如果把導線繞成線圈呢 誒 這樣看上去就密集多了嘛 效果怎麼樣呢 趕緊試試看 此時導線已經被搓成了一個線圈 給它接上同樣大小的電流 完了個豆兒 怎麼還是不行呢 磁場不是已經加強了嗎 是的 線圈中心的磁感線確實集中了很多 但是遠離線圈的區域仍然比較分散 這又如何是好呢 誒 我們可以在線圈中心捅入一根大鐵棍子 此時鐵棍就會被磁場磁化 從而大大加強線圈的磁感應強度 一個真正的電感器也就長這樣嘛 把銅線繞在一根螺絲上 不出意外 鐵釘被輕鬆吸了起來 那電感器在電路中是如何工作的呢 想要參悟這個問題 就需要先掌握安培定則 安培定則俗稱右手螺旋定則 一根5000伏高壓的直流導線 用你不常練習的右手一把抓上去 翹起大拇指指向電流流動的方向 那麼四指的指向就是磁場的方向 如果把導線換成線圈 我們就讓四指的方向 與線圈內電流的方向保持一致 那麼大拇指的指向就是磁場產生的方向了 其次就是法拉第電磁感應定律 當磁鐵靠近線圈時 會引起線圈中的磁通量發生變化 如果線圈伸出閉合電路 那麼這個電路中就會產生感應電流 當磁鐵遠離線圈時 會再次引起磁通量變化 並再次產生感應電流 但這次的電流方向會與之前的相反 此時如果我們不停地進進出出 嘿咻嘿咻 那麼電流就會源源不斷地噴射出來 你就說刺激不刺激吧 不知道老鐵們注意到沒有 當磁鐵靠近線圈時 線圈產生的磁場是與磁鐵的磁場相反的 好像在試圖阻止它靠近 不要過來 而當磁鐵要遠離時 線圈卻又產生了與磁鐵相同方向的磁場 彷彿想拽着它不要離開 要是沒有你們怎麼活呀 這就是傳說中的冷死定律 也被戲稱爲戀愛定律 在愛情開始時欲擒故縱化身渣男 而結束時卻死皮賴臉像個舔狗 所以總結冷死定律一脈單傳的八字心法就是 增反減同來聚去流 好了 電感的三大心法我們已經融會貫通 接下來趕緊到電路中實踐一下 將一個電感器與燈泡並聯在電路中 此時接通電源 電流會同時貫通電感器和燈泡 根據我們剛剛參悟的心法 電感線圈由於電流的侵入產生磁場 並生成相反方向的電動勢來抗衡 但是這種反抗沒有什麼意義 一會兒功夫電感器就被電流貫穿了 此時電感器的電阻幾乎趨近於零 那麼電流就會直接通過電感器返回電池 現在我們將排關斷開 電感器就會立即將自身存儲的磁場 轉化爲電能釋放出來 以維持燈泡的工作 直到自身的內力全部消耗完畢 以上的這個過程就是電感器的基本工作原理 通俗的講就是續流 哎 我敢保證 現在肯定有老鐵蒙圈了 這電感器的作用不和電容器一樣嗎 沒錯 都有續流的功能不假 但電容器是通過電場存儲電勢差 也就是電壓 而電感器則是通過磁場存儲的電流 它們的內力形態是完全不同的 在此做個小聲明哈 電感器一般都是串聯在電路中 這裏我只是爲了讓大家更容易理解 才使用了並聯 各位好漢 勿怪勿怪 那電感器還有什麼作用嗎 上一個視頻我們介紹了電容器 有通交流隔直流的功能 而電感器的作用與它完全相反 我們稱之爲通直流阻交流 在剛纔的電路中 電池可以很輕鬆的短接電感 這也就完美解釋了通直流 而阻交流是怎麼回事呢 這裏我們將電感器想象成一個水車 如果水管中流動的是直流電 它就可以帶動水輪旋轉並傳遞水流 但是由於交流電的電壓方向和大小 都是不停變化的 再配合棱次定律的阻礙作用 水輪就會被水流 左邊通兩下右邊通兩下 以至於根本就轉不起來 所以交流電就無法通過了 而這個特性我們也可以稱之爲濾波 也就是濾出電路中的交流雜波 除此之外 電感器在瞬間電流變化過大的電路中 可以通過自身抗阻減緩電流的波動 過濾掉高頻噪聲或者干擾 起到穩流輸出的效果 另外根據電磁感應的原理 繞組線圈還大量應用於變壓器生產 音響功放協評 電磁加熱製造等行業 給我們的生活帶來了更多的便利 但是在電感器的發展歷史中 一直有一個非常大的缺陷 就好比你練恐慌腦點時 需要揮刀自宮一樣 電感器一直被自己的尺寸所限制 由於個頭太大 不過這已經成爲歷史了 如今我們已經完全能將電感器小型化 貼片化 比如眼前這個玩意兒 你是不是以爲它是個電阻 其實它是個電感 車裂後我們就能看到它內部的線圈結構 另外還有這種貼片電感 它採用了多層盤繞貼合技術 通過分層的形式大大減小了電感的體積 好了 關於電感器的知識也就到此爲止 這個系列我會盡量更新下去 如果你想深入瞭解電旋某方面的知識 可以留言告訴我哦 下課