电感 分析
电容电感电路分析
电容电感电路分析在电路世界中，电容和电感是两个非常重要的元件。
它们的特性和行为对于理解和设计电路起着至关重要的作用。
接下来，让我们深入探讨一下电容电感电路。
首先，我们来了解一下电容。
电容就像是一个“电荷的仓库”，它能够储存电荷。
电容的大小用“法拉（F）”来衡量，但在实际电路中，我们常常会遇到微法（μF）、纳法（nF）和皮法（pF）等单位。
电容的基本公式是 C ＝ Q ／ V ，其中 C 表示电容，Q 表示储存的电荷量，V 表示电容两端的电压。
这意味着，当电容两端的电压增加时，它会储存更多的电荷；反之，当电压降低时，它会释放电荷。
在直流电路中，当电容充电完成后，它就相当于断路，电流不再通过。
但在交流电路中，情况就大不相同了。
由于交流电压的大小和方向不断变化，电容会不断地充电和放电，从而形成电流。
电容在电路中的作用有很多。
例如，它可以用来滤波，平滑直流电压中的脉动成分。
在电源电路中，常常会使用大容量的电解电容来滤波，使输出的直流电压更加稳定。
再来说说电感。
电感就像是一个“惯性元件”，它会抵抗电流的变化。
电感的大小用“亨利（H）”来衡量，同样，在实际中也会有毫亨（mH）和微亨（μH）等单位。
电感的基本特性可以用公式 V ＝ L × di ／ dt 来描述，其中 V 是电感两端的电压，L 是电感值，di ／ dt 是电流的变化率。
这表明，电流变化越快，电感两端产生的电压就越大。
在直流电路中，当电流稳定时，电感相当于短路，几乎没有电阻。
但在交流电路中，由于电流不断变化，电感会产生感抗，阻碍电流的变化。
电感在电路中的应用也很广泛。
比如，它可以用来组成滤波电路，与电容一起实现更好的滤波效果。
在变压器中，电感的作用更是不可或缺，它能够实现电压的变换。
当电容和电感同时出现在一个电路中时，就形成了所谓的“电容电感电路”。
这种电路具有一些独特的性质。
在串联电容电感电路中，电路的总阻抗会随着频率的变化而变化。
电感与交流电路的特性分析
电感与交流电路的特性分析引言在现代电子技术领域，电感和交流电路是不可或缺的元素。
电感是一种储存电能的元件，而交流电路是指由交流电源供电的电路。
本文将从电感和交流电路的基本概念入手，探讨其特性，并分析其用途和优势。
一、电感的基本概念和特性电感是一种储存电能的元件，通过导线线圈中产生的磁场来储存电能。
当电流通过电感时，电感对电流的变化具有阻碍作用。
这种阻碍作用可以用电感的自感系数L（单位是亨利）来衡量。
根据法拉第电磁感应定律，当电流发生变化时，感生电动势会产生，从而使电感阻碍电流的流动。
二、交流电路的基本概念和特性交流电路是指由交流电源供电的电路，其中电流的方向和大小随时间变化。
交流电路常用的参数是交流电压幅值和频率。
在交流电路中，电容和电感是基本元件，它们共同构成了RLC电路。
交流电路的特性通过阻抗来描述，阻抗是交流电压和电流的比值。
阻抗的大小和相位差决定了电路的特性。
三、电感在交流电路中的应用与优势1. 电感在滤波电路中的应用在交流电路中，通过合理选择电感的参数，可以实现对特定频率的电流进行滤波。
例如，在无线电接收机中，电感常用于滤除杂波和噪声，使接收器只接收到所需的信号。
电感的滤波作用可以提高电路的性能和抗干扰能力。
2. 电感在变压器中的应用变压器是利用电磁感应现象将输入电压变换为不同大小的输出电压的装置。
其中，电感是变压器的重要组成部分。
通过改变输入和输出线圈的匝数比例，变压器可以实现将电压升高或降低的功能。
这种特性使得变压器在电力系统中被广泛应用，用于输电、变电和配电等领域。
3. 电感在振荡电路中的应用振荡电路是一种能够产生稳定的振荡信号的电路。
在振荡电路中，电感常与电容并联或串联使用，形成谐振回路。
通过调整电感和电容的参数，可以使振荡电路工作在特定的频率范围内，产生稳定的振荡信号。
振荡电路被广泛应用于射频发射、接收、计算机系统时钟等领域。
结论电感和交流电路是现代电子技术中不可或缺的元素，它们在滤波、变压和振荡等方面具有重要应用。
电容与电感的作用分析与探究
电感与电容的分析与探究在对电感与电容的电路分析之前，我们有必要先了解以下基本的概念：电流i：指在单位时间里面，流过A，B两点的’正电荷数’。
（即电流就是为了衡量电荷流通的速度）电压u：单位正电荷从A到B，电场力对单位正电荷所做的’功’。
功率P: 单位时间里的功【单位时间里，在A，B两点会流过一些正电荷数，即电流i；这些正电荷做的功就是功率。
这也就是P=iu的原因】(功率是为了衡量做功的快慢)。
功（能量）W：在一定时间里的功率总和。
为了便于理解，上述单位时间可以理解为1s，单位电荷可以理解为1个电荷，一定时间可以理解为多秒。
电阻R：我们平时所说的电导就是指电阻的倒数；伏安关系：u=iR。
电容C: 有的电容会随着电压等因素的变化而电容的大小发生变，而我们通常说的线性电容指的是电容的大小不随别的因素而变化；我们分析的都是线性电容。
单位：F(法拉)表示。
常用单位有μF(微法) 及pF(皮法)，分别表示为10-6F及10-12F。
电压关系：1. 电容的电压除与电流有关外，还与初始时刻的u(0)有关。
2. 当电路从一个状态转到另一个状态时，电容的电压不会产生跃变。
而电容开始的储能会在电路工作的起初时被消耗掉。
电流关系：只有当电容上的电压变化时，电容上才会有电流产生，这也是为什么在直流时电容被认为是开路的原因：直流电压无变化，i=0。
它是不会让直流信号通过它自己的。
极板上的电荷：同电压一样，极板上的电荷也是由开始时的电荷再加上随着时间的改变极板上增加的电荷。
电容吸收的能量：在t1,t2时间里电容吸收的能量。
指在任意时刻电容上的能量。
⎰⎰⎰⎰+=+==∞-∞-t t t id c u id c id c id c t u 0001)0(111)(ξξξξdt du c dt dq i ==)]()([21)()()()(),(1222)()(2121212121t u t u c udu c d d du c u d i u d p t t W t u t u t t t t t t c -=====⎰⎰⎰⎰ξξξξξξξξ)(21)(2t cu t W c =电容的一些等效关系：1. 一般来讲，两个导体之间只要电位不相等，他们之间就会存在电容。
电感和电感能的计算与分析
电感和电感能的计算与分析电感和电容是电路中常见的元件，它们在电路设计和分析中起着重要的作用。
本文将探讨电感和电容的计算与分析方法，帮助读者更好地理解和应用这些元件。
一、电感的计算与分析电感是电路中储存电能的元件，它的单位是亨利（H）。
在直流电路中，电感的计算比较简单，可以通过使用法拉第（Faraday）定律来计算。
根据法拉第定律，电感的大小与线圈的匝数和线圈的面积成正比。
在交流电路中，电感的计算稍微复杂一些。
我们需要考虑频率对电感的影响。
根据电感的定义，电感的大小与电流变化的速度成正比。
因此，当频率较高时，电感的阻抗也会增加。
我们可以使用以下公式来计算电感的阻抗：Z = jωL其中，Z是电感的阻抗，j是虚数单位，ω是角频率，L是电感的大小。
根据这个公式，我们可以计算出电感在不同频率下的阻抗大小。
除了阻抗，电感还具有自感性。
自感性是指电感中储存的电能与电流的平方成正比。
自感性可以通过以下公式计算：W = 0.5LI^2其中，W是电感中储存的电能，L是电感的大小，I是电流的大小。
通过这个公式，我们可以了解电感中储存的电能与电流的关系。
二、电容的计算与分析电容是电路中储存电能的元件，它的单位是法拉（F）。
在直流电路中，电容的计算比较简单，可以通过使用库仑（Coulomb）定律来计算。
根据库仑定律，电容的大小与电荷量和电压成正比。
在交流电路中，电容的计算稍微复杂一些。
我们需要考虑频率对电容的影响。
根据电容的定义，电容的大小与电压变化的速度成正比。
因此，当频率较高时，电容的阻抗也会增加。
我们可以使用以下公式来计算电容的阻抗：Z = 1 / (jωC)其中，Z是电容的阻抗，j是虚数单位，ω是角频率，C是电容的大小。
根据这个公式，我们可以计算出电容在不同频率下的阻抗大小。
除了阻抗，电容还具有存储电能的能力。
电容中储存的电能与电压的平方成正比。
电容的电能可以通过以下公式计算：W = 0.5CV^2其中，W是电容中储存的电能，C是电容的大小，V是电压的大小。
电感器的基本原理与特性分析
电感器的基本原理与特性分析电感器，作为电子电路中常见的被动元件之一，起着重要的作用。
本文将对电感器的基本原理与特性进行分析。
一、电感器的基本原理电感器是由线圈或线圈组成的电子元件，它的主要作用是通过储存和释放电能来改变电路中的电流和电压。
1. 线圈效应电感器的基本原理是基于线圈效应。
当电流通过导线时，会产生一个磁场环绕着导线。
而当一个变化的电流通过电感器中的线圈时，由于磁感应线圈中的磁场发生变化，将产生一个感应电动势。
这就是电感器的工作原理。
2. 电感的公式电感的大小与线圈的线圈数目、线圈的直径、线圈的长度和线圈中的磁性材料有关。
一般来说，电感的计算公式为：L = (μ_0 * μ_r * N^2 * A) / l，其中L表示电感的大小，μ_0表示真空中的磁导率，μ_r表示磁导率相对于真空的倍数，N表示线圈的匝数，A表示线圈的截面积，l表示线圈的长度。
二、电感器的特性分析电感器除了具备基本的电感特性外，还有一些特殊的性质，如电感器的频率特性、品质因数等。
1. 频率特性电感器的频率特性是指在不同频率下电感器的电感值的变化情况。
一般来说，电感器在低频时电感值较大，在高频时电感值较小。
2. 品质因数品质因数是电感器的一个重要参数，它表示了电感器的能量损失情况。
品质因数越高，表示电感器的能量损失越小，电感器的性能越好。
3. 饱和电感饱和电感是指在电流增大到一定程度时，电感器中的磁场无法继续增加，导致电感器的电感值不再改变。
这是由于磁性材料的磁化过程受到限制所引起的。
4. 磁耦合电感器中的线圈之间通过磁场相互作用，形成磁耦合。
当两个线圈之间有磁耦合时，一个线圈中的电流变化将引起另一个线圈中的电动势变化，从而实现电流和电压的传输。
5. 常见应用电感器在电子电路中有着广泛的应用，如滤波器、振荡器、变压器等。
通过合理调整电感器的参数，可以使电子设备具备不同的功能和特性。
总结：电感器作为一种常用的电子元件，具备着重要的作用。
电感与电容在电路中的作用分析
电感与电容在电路中的作用分析电感和电容是电路中常见的两种元件，它们在电路中起着重要的作用。
本文将对电感和电容在电路中的作用进行分析，探讨它们的原理和应用。
一、电感的作用电感是指导电线圈和线圈间的能量交换的元件。
它的主要作用是储存和释放电能。
当电流通过电感时，它产生一个磁场，这个磁场会储存电能。
当电流改变或中断时，电感会释放储存的电能。
1. 储能和滤波：在电路中，电感可以储存电能，以满足电路中需要的瞬时能量。
在交流电路中，电感还可以用作滤波器，通过调整电感元件的参数，可以达到筛选特定频率信号的目的。
2. 抑制电流突变：由于电感的特性，当电路中电流突变时，电感会抵抗电流的突变，使电流变化平滑。
这就是为什么在启动电机等高负载设备时，常常需要使用电感来稳定电路中的电流和电压。
3. 电感耦合：电感可以实现两个电路之间的电感耦合，这在无线电通信和信号传输中非常常见。
通过电感耦合，可以将信号从一个电路传输到另一个电路，实现通信和数据传输。
二、电容的作用电容是由两个导体板之间的绝缘介质隔开而形成的元件。
它的主要作用是储存电能并调节电路的电势。
1. 储存电能：电容可以储存电荷，并在需要时释放电荷。
当电容器接入电路时，电容器会吸收电荷，并将其储存在导体板之间的电介质中。
当电容器的两端接入电路时，储存在电容器中的电荷会被释放，从而为电路提供能量。
2. 调节电路电势：电容器可以改变电路中的电势差。
当电容器接入电路时，它可以在两个导体板之间产生电场。
这个电场可以调整电路中的电势差，从而影响电路的性能。
3. 滤波和隔直：电容在电路中还可以用作滤波和隔直器。
通过选择合适的电容和电路参数，可以阻止直流电信号通过电容，只允许交流信号通过。
这在一些电子设备中起到了重要的作用。
三、电感与电容的应用1. 振荡电路：电感和电容经常被用于构建振荡电路。
通过在电路中合理地安排电感和电容，可以产生各种频率的振荡信号，供无线通信、计算机系统和声音合成等领域使用。
电感关键参数分析
电感是一种储能元件，用在LC振荡电路、中低频的滤波电路，DC-DC能量转换等等，其应用频率范围很少超过50MHz。
从阻抗频率曲线图可知，工作频率低于谐振频率时，电感器件表现出电感性，阻抗随着频率的升高而增大:当工作频率高于谐振频率时，电感器件表现出电容性，阻抗随着频率的升高而减小。
在应用中，应选择谐振频率点高于工作频率的电感为电源滤波选用电感时，需要注意以下几点。
①电感与电容组成低通滤波器时，电感值是一个很关键的参数。
电感器件资料标称的电感值，是工作频率低于谐振频率点的值，如果工作频率高于谐振频率，则电感值将会随着工作频率的升高而急剧减小，逐步呈现电容性。
②电感用于电源滤波时，需要考虑由于其直流电阻而引起的压降。
③用于电源滤波时，电感的工作电流必须小于额定电流。
如果工作电流大于额定电流，电感未必会损坏，但是电感值可能低于标称值。
几个主要有关参数①电感值范围:1-470uH②直流电阻:有多种直流电阻可供选择，电感值越大，对应的直流电阻也越大。
一般信号用电感，其直流电阻比高频信号用电感和电源用电感大一些，最小的直流电阻一般为几毫欧，大的几欧。
③自谐振频率:几十兆赫兹到几百兆赫兹。
电感值越大，其对应的自谐振频率越小。
④额定电流:几毫安到几十毫安。
电感值越大，其对应的额定电流越小。
工作频率低于谐振频率时，电感值基本保持稳定:但工作频率超过谐振频率后，电感值将会先增大，达到一定频率后，将迅速减小。
电感啸叫原因如果耳朵能听到啸叫(吱吱声)，可以肯定电感两端存在一个20HZ-20KHZ(人耳范围)左右的开关电流。
例如DC-DC电路的电感啸叫，由于负载电流过大，DC内部有一个限流保护电路，当负载超过IC内部的开关(MOS)电流时，限流检测电路判断负载电流过大，会立即调整DAC内部开关占空比，或者立即停止开关工作，直到检测负载电流在标准范围内时，再重新启动正常的工作开关。
从停止开关到重启开关的时间周期正好是几KHZ的频率，正因为这个周期的开关频率产生啸叫。
电感与磁珠比较分析
2. 磁珠结构
X射线
3. 磁珠分类
插装式磁珠
叠层片式磁珠
按照功能划分： 低速信号线用磁珠、高速信号线用磁珠、大电流线路用磁珠、抑制高频噪声(1GHz以以上)
和高频大电流线路用磁珠等。
4. 磁珠工作原理
• 低频时，阻抗主要由电感感抗构成，磁芯的磁导率较高， 电感量较大，电感起主要作用，电磁干扰被反射而受到 抑制，并且这时磁芯的损耗较小，整个器件是一个低损 耗、高品质因素Q特性的电感，这种电感特性容易引成谐 振，因此在低频段时可能会出现使用铁氧体磁珠后干扰 增强的现象。
额定电流表征了通过磁珠的直流电流的强度， 提高额定电流可以通过减小直流电阻或者增大产品 尺寸来实现。一般实际使用时会考虑降额使用,一般 至少降额80% ，推荐降额50%以下。
L
Rac
Rdc
C
磁珠的等效电路
7. 磁珠特性（封装影响）
Part Number / Size (All 600 Ohm chip beads)
E
时钟发生电路
F
计算机,打印机,录像机 电视系统和手提电话中 的EMI噪声抑制
9. 磁珠典型应用
1.电源应用
① 工作频率：开关电源工作频率几百KHz-几MHz，对应的电源辐射EMI噪声通 常小于100MHz-300MHz范围， 选用峰值频率小于300MHz低频型磁珠。
② 工作电流：按照交流信号有效值选择磁珠额定电流。电源磁珠在满足布局空间 设计要求下尽量选用大尺寸的磁珠。
1206C601R 1206size 0805E601R 0805size 0603C601R 0603size 0402A601R 0402size
Z(Ω) @100MHz
Zero Bias
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危害来源主要有，广播电视发射设备； 通信雷达及导航发射设备通信；工业、科研、 医疗高频设备；交通系统电磁辐射干扰；电 力系统电磁辐射；家用电器电磁辐射。
具体危害有， 1.影响电子系统和电子设备的正常工 作。例如，1996 年 2 月 20 日上午 8 时 15 分，北京首都机场航空对空频道受到严重干 扰，10 架飞机不得不在空中盘旋等待，致 使出港的飞机不得不拉开 5min~15min 的飞 行时间。 2.科学研究和事实表明，电磁波对人体 也有极大危害。一些受到较强或较久电磁波 辐射的人，已有了病态表现，主要反映在神 经系统和心血管系统方面。如乏力、记忆衰 退、失眠、容易激动、月经紊乱、胸闷、心 悸、白细胞与血小板减少或偏低、免疫功能 降低等。 3.可能引发炸药或爆炸性混合物发生爆炸 的危险。一些高大金属结构在特定条件下由 于高频感应会产生火花放电。这种放电不但 给人以不同程度的电击，还可能引爆危险物 品，造成灾难性后果。
dΦ d(NΦ) e������ = −N d������ = − d������ 如果线圈中没有铁磁材料时总磁通与 电流������成正比，即
NΦ ������ = ������
比例常数������为自感系数，单位为亨(H)或 毫亨(mH)。
二．教科书带来的误解
以下为哈工大《电工学》教材部分内
容: “在图 1 所示电感元件的交流电路中，
五．电磁危害的预防
为了防止和抑制电磁波污染，主要采用 合理设计电路、滤波、屏蔽等技术方法。合 理设计电路就是在狭小的空间内，合理地排 列元件和布置线路，可削弱寄生的电磁耦合， 抑制电磁污染。屏蔽的目的是将辐射能量限 制在特定区域内，或者是防止辐射能量进入 另一特定区域。
具体的措施有， 1.保持距离。与电视机的距离应为视屏
关键词:电感；耗能；电磁波；危害
The inductive components work state analysis
Zhang Chong (Harbin Institute of Technology)
Abstract: inductive components under actual working conditions is not to teach the lesson of the not consume energy. The inductance element in the actual case will emit electromagnetic waves, the electrical energy consumption, the formation of electromagnetic pollution. Cause harm to the human body, electronic equipment. With the inductance element in the design and use of the circuit and equipment, to make protective minimize electromagnetic hazard.
因为u = L ������������
������������
若
i
=
I������
sin
������������
，
则
u
=
L
d(I������ sin ������������) ������������
=
ωLI������ sin(������������ + 90°) = ������������ sin(������������ + 90°)。 求电感元件瞬时功率
2012 年 10 月 15 日
哈尔滨工业大学学报
JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
No.15 Oct. 2012
电感元件工作状态分析
张充 （哈尔滨工业大学 150001 哈尔滨）
摘 要：电感元件实际工作状态下并非可教课书里所述一样不消耗能量。在实际情况下电感 元件会发射电磁波，消耗电能，形成电磁污染。对人体、电子设备等造成危害。在设计和使 用带有电感元件的电路和仪器设备是，要做好防护，将电磁危害降到最低。
六．结论
电感元件的工作情况并不是课本上所 描述的那样，是一个非耗能元件。在实际的 电路中电感元件会将一部分电能转换为电 磁场的能量，向外辐射电磁波。
电磁波会带来一系列的危害，因此在实 际生产生活及电路设计中必须考虑电磁污 染，采取相应的措施将电磁危害降到最低。
参考文献
【1】 电工学 哈尔滨工业大学出版社 【2】 大学物理 哈尔滨工业大学出版社 【3】 /wiki/%E7 %94%B5%E7%A3%81%E6%B3%A2%E6%B1% A1%E6%9F%93
=
������
∫
0
������������ sin 2������������ ������������
=
0
由上式说明，电感元件不消耗能量。可
见一个周期内，它送还电源的能量等于其从
电源取用的电能因而这种能量的转换过程
是可逆的。”
1
2012 年 10 月 15 日
哈尔滨工业大学学报
JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
������
������
������
可知变化的电场可以激发涡旋磁场，变
化的磁场可以激发涡旋电场。电场和磁场不
是彼此鼓励的，它们相互联系、相互激发组
成一个统一的电磁场，无限延续，从而形成
一种波动，称为电磁波。
电磁场是一种物质，与其它物质一样，
具有能量和动量。因此有电磁场的地方就有
能量，其能量密度公式为
No.15 Oct. 2012
出传开。因为电磁波具有能量，所以在电路 中电源的电能有一部分转换成了电磁波的 能量，并不是又全部返还给电源了。可见教 材的结论严格的来讲并不正确。当电感元件 的电磁效应较小或在该情况下并不应响人 们所需的结果，电磁效应是可以忽略的。但 是在实际的生产生活以及电路设计中，我们 必须考虑电感元件的电磁效应带来的危害。
Keywords: inductance; energy consumption; electromagnetic waves; harm
一．绪论
将一段导线紧密的缠绕在铁芯上，构成 了日常生活中最常见的一个电感元件。当变 化的电流流过时，线圈中会产生变化的磁场， 这种变化的磁场使线圈产生感应电动势。这 个感应电动势具有阻碍电流变化的作用，一 般称为自感电动势e������。当线圈匝数为 N 时有
2
2012 年 10 月 15 日
哈尔滨工业大学学报
JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
No.15 Oct. 2012
尺寸乘以 6，与微波炉的距离应为 2.5～3 米，离高压输电线 0.5 万伏/米以外一般视 为安全区。 2.减少接触。经常使用电脑的人，每工作一 小时应休息一刻钟，而且每周工作最多不超 过 32 小时。 3.改善环境。注意空气流通，温度、湿度应 适中，家用电器最好不要摆放在卧室里。 4.个体防护。孕妇、儿童、体弱多病者、对 电磁波辐射过敏者、长期处于电磁波污染超 标环境者，应选择使用适合自己的防护用品。 5.少用手机。要尽量减少使用手机、对讲机 和无绳电话，必须使用时应长话短说；不要 经常把手机挂在身上。 6.少用电热毯。电热毯的电磁波污染较严重， 长时间通电使用对人体有害，天气寒冷必须 使用时，建议通电烘暖被窝后立即切断电源， 以减少电磁波污染。 7.采用屏蔽物减少电磁波污染。对产生电磁 污染的设施，可采用屏蔽、反射或吸收电磁 波的屏蔽物，如铜、铝、钢板、高分子膜等。
1 w = w������ + ������������ = 2 (������ ∙ ������ + ������ ∙ ������) 再返回去分析图 1 所示电路，有电磁波 理论可知电路中以正弦函数为变化的电流
会使电感 L 产生变化的磁场，进而电场、磁 场不断的相互转化，形成电磁波，向无限远
四．电磁效应带来的危害
3
p = ui = ������������sin(������������ + 90°) ∙ I������ sin ������������ = ������������ sin 2������������。
求电感元件平均功率
1 ������
1 ������
Pபைடு நூலகம்
=
������
∫
0
������������������
由上述内容可得到，在交流电路中，电 感元件起阻碍电流变化的作用。在一个周期 内有充能与释放能量的过程，但是一个周期 内它的平均功率为 0，所以电感元件不消耗 电能，它将它从电源获得的能量全部返还给 了电源。然而，实际的情况并非如此。
三．电感元件的实际工作情况
由电磁波理论的麦克斯韦方程组
∯ ������ ∙ ������������ = ∭ ������0������������