訊號能量密度公式 電感最重要的公式

2021-10-13 20:33:38 字數 1769 閱讀 5490

這個公式**於電感值本身特性。

為什麼說這個公式是最重要的呢?因為它說明了電感的很多特性。比如,

電感電流不能突變

電感的儲能大小

電感的電流與電壓的相位關係

還有電感的阻抗為什麼是jwl

電感電流不能突變

電感電流為什麼不能突變呢?來看這個公式,u等於負的l乘以di比dt。di比dt是指電流的變化率,電流突變,意味著di比dt無限大,會導致產生無限大的電壓。儘管在實際電路中絕對的電流突變不存在,或多或少都會有時間,因此產生的電壓總不會真的無窮大,但是是真的能產生很大的電壓,高於電源電壓都是可能會出現的。這種意外的高壓會損壞器件。所以我們在一些感性的開關電路中,需要對感性器件留乙個放電迴路,避免產生高壓。例如開關電源,繼電器電路。通常是通過rc電路進行緩衝,也有的用二極體,tvs等。

電感儲能公式

電感的儲能也是由這個公式推導出來的,下面是推導過程,需要一些微積分的知識,感興趣的可以看一下過程,不感興趣的記下這個結果,電感儲能為1/2li^2,單位是焦耳。

電感在t時間內,電流從0達到i,電源傳輸到電感的能量為:

從電感的儲能公式可以看出,電感儲存的能量是依存電流而存在的,什麼意思呢?如果電流突變,突然變到0,儲能的能量也突變到0,根據能量守恆定律,能量不能憑空消失,儲存的能量必然會想辦法迅速釋放,這個釋放就是產生高壓,變成電場能量了。所以從這個角度,我們也要避免電感電流突變。

電感電壓相位超前電流90°

電感的最重要的公式,還能匯出電感電流與電壓的相位關係,也就是我們常說的,電感電壓超前電流90°。

匯出過程是這樣的,首先,我們知道,根據傅利葉變換原理,我們的電訊號都是可以用傅利葉級數展開的,由無數的正弦波構成,電感的電流也不例外。所以,我們假定電感電流為最簡單的單一正弦波,i=isin(wt),代入電感的公式,那麼我們求得加在電感兩端的電壓為lisin(wt+90°),sin(wt+90°)比sin(wt)超前90°,所以我們說電感的電壓比電流相位超前90°。

電感的復阻抗

我們知道了電感的電壓,也知道了電感的電流。用電壓除以電流,就能得到電感的復阻抗。

電壓比電流相位超前90°,引入虛數單位j,所以得到電感的復阻抗jwl,j的物理意義就是電壓比電流相位超前90°。

總結

總結一下,電感的特性公式u=ldi/dt公式非常重要

一、它直接描述了電感的特性,電流不能突變

二、可以匯出電感的儲能公式,p=1/2li^2

三、可以匯出電感電壓比電流相位超前90°

四、可以匯出電感的復阻抗公式z=jwl

訊號能量密度公式 訊號與系統常用術語

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自相關 能量密度譜,互相關 互能量密度譜,系統識別

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