感应电路与基尔霍夫电流定律的应用

大多数人都知道h·g·威尔斯的名字，但很少有人能说出爱德华·佩奇·米切尔的成就。撇开他的知名度不谈，爱德华·佩奇·米切尔在历史上占有一席之地，他是第一个写能让时间旅行的机器的作者。在米切尔的短篇小说《倒退的时钟》(The Clock That Went Backward)中，一位教授和两个表兄妹不仅遇到了一个会让时间倒流的落地大钟，还受到了时间悖论的影响。

好时代即将到来(对于感应电路)!

如果我们可以乘坐时光机回到我们进入电子世界的时候，我们可能会选择停留在感应电路上。而电感器无源电路元件时，元件通过将能量储存在与电感线圈相邻的磁场中来提供非常必要的功能。由于这一功能，电感工作在LC槽电路中，协助处理射频(RF)和中频(IF)信号。电感器也耦合中频放大器在接收器的级间，并作为一个射频放大器的负载阻抗．

当我们考虑这些应用时，让我们退一步回顾一下影响感应电路工作的几个基本原理。

• 电流流过导线就产生磁场。

• 根据右手法则，磁场绕着导线旋转。

• 在螺旋中紧紧缠绕一根导线可以使磁链在线圈之间存在。

• 电感器上的电压、通过电感器的电流和电感值的组合控制电路中电感器的行为。

• 流过电感器的电流必须随时间充电，不能立即改变。

这只是一个阶段

任何由单一交流电压供电的电路都是单相电路。只有电路中的电压源和电阻时，电流与电压保持相位差，电压与电流之比等于电阻。用电感代替电阻改变了一切。如果一个单相电路只包含一个电感，产生的电流正好引导电压90度，电压与电流之比等于电抗。

当我们研究感应电路时，我们可以使用基尔霍夫电压电流定律(KVL和KCL)来分析交流电路中的闭环行为。由于这些定律适用于交流电路中的任何时刻，如果我们考虑电压和电流的大小以及相位关系，我们可以将它们表示为瞬时方程或:

KVL =∑v = 0

KCL =∑i = 0

对于相量形式的正弦电压，闭环周围所有电压的相量和等于零。

让我们进一步了解基本原则。当我们把电感器串联或并联时，我们可以找到一个等效电感。在接下来的电感并联组合中，相同的电压应用于所有电感。

利用基尔霍夫电流定律，我们还发现并联电感的组合就像并联或并联的电阻:

i = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 +

利用基尔霍夫电压定律，我们看到电感的串联组合与电阻的串联组合相同，或者:

V = vl + v2 + v3 +…+ vn

电路会员资格开放

我们可以使用一个简单的RLC电路，外加正弦电压和基尔霍夫电压定律来说明电路的行为。

电阻上的电压等于电流乘以电阻(IR)的乘积，并保持与电流相一致。因为电路有电阻和电抗的组合，所以电流的总对标就是阻抗(Z)。阻抗是相量值伏特与相量值安培的比值，单位是欧姆或:

Z = v / i

V和I表示相量值。

电感的电压等于电流乘以电感或IXL的电抗的乘积。反过来，电容上的电压等于电流乘以电容或IXC所呈现的电抗的乘积。由于电感上的电压引导电流90o，而电容上的电压滞后电流90o，因此电感电压和电容电压彼此相差180o。

总阻抗或Zt等于:

R + j(XL - XC) = R + jXt

Xt表示总电抗。当我们分析电路时，我们把相量表示为水平分量和垂直分量的和。为了区分这些分量，符号j表示垂直分量。方程中使用的j运算符——或乘数——表示相量逆时针旋转90度。

如果电感呈现的电抗大于电容器呈现的电抗，我们就有一个感应电路。电压引导电流，电路在电学上看起来相当于一个与电感串联的电阻。

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