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1.我们先来看看电容和电感,它们的电流与电压的关系 电感和电容这两个元件很有意思,它们是对偶的。 我们先来看电容: 我们知道,电容等于电量与电压之比,也即: 于是有: 因为电容两端的电压,以及流过电容的电流都是时间的变量,于是有: 令电压为: ,代入上式,我们得到: 由三角函数的诱导公式,我们得到: 现在,我们应当很清楚了:流过电容的电流总是超前电压 90 度。也就是说,当我们给电容加上电压后,它的电流先达到最大值,电压为零;然后电流逐渐地减小到零,而此时电压却达到最大值。 我们再来看电感。 根据楞次定律,我们知道电感产生的电动势,总是阻碍着电流的变化。 根据电感与电容的对偶式,我们将 C 和 L 互换,把 U 和 I 互换,这就得到电感的表达式,如下: , 令电流为: 最后的结果是: 与电流相比,我们发现它超前电流 90 度。也即感应电动势总是试图阻止电流发生变化。 从上图中,我们能明确地看出电流与电压之间的超前和滞后关系。 2.我们再来看题主的问题 题主的问题是:为什么电感线圈感应电动势和它两端的电压等大反向? 题主的问题其实是法拉第电磁感应定律的反映。而且,我们能看到第一部分的影子。 我们来看法拉第电磁感应定律: . 在这个式子中,E 是电磁感应的电动势,单位是伏特; 是通过电路的电磁量,单位是韦伯。 改变通过电路的磁通量有两种方式,有感应电动势和动生电动势。 感生电动势改变的是自身的电场,例如改变生成场的电流;动生电动势时,改变的是磁场中的电路的运动。 通过上式,我们看到感应电动势的方向与电磁量改变量的方向相反。 我们再来看下图: 这张图是从百度上下载的,它能比较好地解答题主的问题。 我认为,题主可能是把线圈内部和外部的电动势和电压方向搞混了。 我们从上图右侧的二次回路,也即感应电动势所在的回路中,我们可以很明确地看出两者的方向。由于此图很直观,我就不解释了。 给题主提一个问题: 既然变压器的副边电动势是感应生成的,那么副边电动势应当在原边也会产生感应电动势。 试问问出现在原边的感应电动势与 e1 和 u1 有何种关系?体现了变压器的何种特性? 说明一下: 要完整地回答这个问题有点难度,但它能让题主彻底地明确自己问题的实质。同时,通过解析问题,还能明确变压器的工作原理和参数。 考虑到此题较难,我会在适当的时候通过修改帖子来解答。 |
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