Построение интуиции на поведении катушек индуктивности и конденсаторов как с напряжением, так и с током

  1. Я понимаю, что индуктор не может мгновенно изменить ток, однако я не уверен, как это связано с напряжением. Например, я знаю, что в высокочастотной RL-цепи катушка индуктивности имеет высокий импеданс для высокочастотных сигналов. Однако разве этот импеданс не определяется только частотой тока через индуктор, а не частотой напряжения? Так фильтруют ли эти RL-цепи токи, а также фильтруют напряжения в результате фильтрации токов?

Когда кто-то говорит, что индуктор имеет «высокий импеданс для высокочастотных сигналов», относится ли это как к току, так и к напряжению, потому что оба имеют одинаковую частоту? Кроме того, как ЭДС, создаваемая катушкой индуктивности для предотвращения внезапных изменений тока, влияет на выходное напряжение фильтра? Влияет ли это на фильтрацию напряжения RL-цепью?

Я попытался представить RL-схему как делитель напряжения с катушкой индуктивности, имеющей эквивалентное сопротивление на определенной частоте, однако я запутался, потому что думал, что сопротивление определяется только текущей частотой.

  1. Во-вторых, я знаю, что конденсатор запасает энергию в виде электрического поля, в виде накопленного заряда на одной пластине и такой же величины противоположного заряда на противоположной пластине. Я также знаю, что конденсатор имеет более низкое сопротивление высокочастотному напряжению, потому что при достаточно высокой частоте конденсатор не успевает заряжаться и накапливать электрическое поле в любом направлении, поскольку направление всегда быстро меняется. Разве это не зависит от размера конденсатора? Или это только в том случае, если резистор включен последовательно с ним, потому что постоянная времени RC? Кроме того, что направление напряжения на конденсаторе не меняет направление быстро, а скачок напряжения происходит в том же направлении, что и напряжение постоянного тока? Мы можем' Не использовать ту же аналогию для постоянного изменения направления напряжения, верно? Как конденсатор в этом случае подает ток на "подавление"

Если бы кто-то мог дать интуитивное представление о поведении катушек индуктивности и конденсаторов по напряжению и току, это было бы очень признательно. Я думаю, я всегда думал о катушках индуктивности и их отношении к току, а конденсаторы - об их отношении к напряжению, но не наоборот, и трудно найти хорошую интуицию в Интернете, потому что большинство веб-сайтов связывают катушки индуктивности с током, а конденсаторы с напряжением. . Я пытался соединить точки самостоятельно, однако это не очень помогло. Спасибо!

«Искусство электроники» довольно хорошо описывает концепции. Есть много интересных нюансов и приложений для этих компонентов, которые большинство учебников по электронике, кажется, замалчивают.

Ответы (1)

Помимо индуктора, похоже, вас смущает напряжение / ток.

В целом большая аналогия с электричеством - это вода, она ведет себя очень похоже, поскольку ток - это ток воды, а напряжение - давление (высота воды).

В то время как большинство компонентов (резистор -> небольшая трубка, конденсатор -> чашка) можно легко представить таким образом, индуктор немного сложнее, но вы можете представить его как воду, вращающую колесо, чтобы вода могла пройти через него. сначала вращайте колесо, и если оно вращается, оно будет сосать воду, представьте, что это колесо имеет импульс.

Катушка индуктивности на самом деле не окажет никакого влияния на напряжение, она сопротивляется изменению тока , очень похожему на тяжелое вращающееся колесо. Тяжело начать, тяжело остановиться.

Если у вас есть индуктор с переменным источником напряжения и без нагрузки, поэтому нет тока, индуктор не будет иметь никакого эффекта.

Когда кто-то говорит, что индуктор имеет «высокий импеданс для высокочастотных сигналов», относится ли это как к току, так и к напряжению, потому что оба имеют одинаковую частоту?

Это относится только к току, НО , обычно за индуктивностью следует конденсатор (типичный понижающий преобразователь, фильтры...

  • Таким образом, поскольку катушка индуктивности замедляет ток, конденсатору потребуется время для зарядки.
  • Таким образом, будет затронуто напряжение. В этой ситуации напряжение является результатом того, какой ток проходит через катушку индуктивности и заряжает конденсатор.

Кроме того, как ЭДС, создаваемая катушкой индуктивности для предотвращения внезапных изменений тока, влияет на выходное напряжение фильтра?

ЭДС на ядре действует как вращающийся маховик, когда ток изменяется, он должен сначала изменить поле, что требует времени, почти так же, как вы пытаетесь изменить скорость маховика, добавляя или уменьшая угловой момент. .

Влияет ли это на фильтрацию напряжения RL-цепью?

Скорее LC или RLC цепь, да, потому что так как ток не может резко измениться, она будет сглаживать пульсации.

Что касается конденсатора, вы можете просто относиться к воде, поскольку ток — это ток воды, а напряжение — давление, а конденсатор — чашка, которую вы наполняете.

По мере того, как вы наполняете чашу, давление на дне будет увеличиваться, и у вас в ней будет определенное количество зарядов.

потому что при достаточно высокой частоте конденсатор не успевает заряжаться и накапливать электрическое поле в любом направлении, так как направление всегда быстро меняется. Разве это не зависит от размера конденсатора?

Это очень важно.

Кроме того, что направление напряжения на конденсаторе не меняет направление быстро, а скачок напряжения происходит в том же направлении, что и напряжение постоянного тока?

Конденсатор должен быть разряжен, прежде чем его можно будет зарядить в обратном направлении, что приведет к «увеличению» тока .