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关于最基础的电感充电问题的疑惑

做电源2年多了,回过头来重新思考,发现很多问题想不通,一个一个慢慢来吧,希望有高手来解惑!

原理图如下:


问题是:

          当开关闭合时,电感两端是先有电压还是先有电流?

问题深入:

             众所周知,Δu=L*Δi/Δt,简单说就是当电感有变化的电流流过的时候,电感两端有感应电压产生。换句话说,电感没有变化的电流流过的时候,跟个导线差不多。可是根据电感的零状态响应,又可得i=u/r*(1-e^t/τ),也就是说,电感的电流刚开始的时候为0。

             矛盾产生了,如果刚开始的时候电流为零,电感两端的电压是如何产生的?


描述的可能有点不清楚,请见谅,希望大家帮忙解释解释。



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ZGNDXS
LV.4
2
2012-05-27 15:37
没有高手来解释下吗???顶起来~~~
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ZGNDXS
LV.4
3
2012-05-27 19:31
@ZGNDXS
没有高手来解释下吗???顶起来~~~
帖子咋还在新手区……我都困惑了一天了……
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bake_ql
LV.5
4
2012-05-27 20:44
我想应该是电流吧,磁学基础公式应该是法拉第电磁感应定律的,V=NAdB/dt,B由电流产生的,时变电流流过线圈引起线圈中磁通的变化产生的电感L。
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ZGNDXS
LV.4
5
2012-05-27 21:08
@bake_ql
我想应该是电流吧,磁学基础公式应该是法拉第电磁感应定律的,V=NAdB/dt,B由电流产生的,时变电流流过线圈引起线圈中磁通的变化产生的电感L。
那为什么电感的充电电流开始的时候是在t=0的时候是0呢?如何解释?
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ZGNDXS
LV.4
6
2012-05-27 22:51
是大家都不屑于回答还是没人能回答啊?
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zq841102
LV.6
7
2012-05-28 08:16
@ZGNDXS
是大家都不屑于回答还是没人能回答啊?
UL=JWLI.电感电压相位超前于电流的。
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ZGNDXS
LV.4
8
2012-05-28 11:23
@zq841102
UL=JWLI.电感电压相位超前于电流的。
那麻烦这位大侠具体解释下,这个超前的电压是如何产生的?A to Z里说,电感两端的电压都是感应电压,那么要产生感应电压,必须有电流流过才行啊。有没有更具体的解释?
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mko145
LV.8
9
2012-05-28 13:32

1. 1 帖图中,开关闭合瞬间,电感两端电压 = 电源电压;电流 = 0 ;之后电流增加,I= Vt/L 。

 2. 如果我们不知道电源电压是多少,但知道电感上电流的变化速度 di/dt, 则可以算出电感两端电压 V = Ldi/dt 

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ZGNDXS
LV.4
10
2012-05-28 15:27
@mko145
1.1帖图中,开关闭合瞬间,电感两端电压=电源电压;电流=0;之后电流增加,I=Vt/L。 2.如果我们不知道电源电压是多少,但知道电感上电流的变化速度 di/dt,则可以算出电感两端电压V=Ldi/dt 
       其实问题的关键就在于开关闭合瞬间,电感两端电压=电源电压,这是个瞬时值,电感的电压是突变到电源电压的,我们要怎么理解这个瞬时值?正如你所说V=Ldi/dt,但在开关闭合瞬间我觉得这个公式是不适用的,因为di=0,dt=0,我想深入点了解,开关瞬间电感两端的这个电压是如何产生的。
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mko145
LV.8
11
2012-05-28 18:04
@ZGNDXS
    其实问题的关键就在于开关闭合瞬间,电感两端电压=电源电压,这是个瞬时值,电感的电压是突变到电源电压的,我们要怎么理解这个瞬时值?正如你所说V=Ldi/dt,但在开关闭合瞬间我觉得这个公式是不适用的,因为di=0,dt=0,我想深入点了解,开关瞬间电感两端的这个电压是如何产生的。

开关闭合瞬间的公式是这样的: dI = dt * V/ L ,也就是 I=Vt/L。t=0 所以,电流为0



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ZGNDXS
LV.4
12
2012-05-28 19:01
@mko145
开关闭合瞬间的公式是这样的:dI=dt*V/L,也就是I=Vt/L。t=0所以,电流为0
      这样好像是可以说的通,但只是从公式上去推,还是没说清楚开关闭合瞬间电感两端的瞬间电压是如何产生的。假如我们把电感的位置换成理想的导线,那上电瞬间导线两端的电压是0,可是电感的情况就不一样的。这就说明这个电压还是和磁场有关系,那么既然和磁场有关系,有变化的电流才有变化的磁场,有了变化的磁场才有感应电压呀。那不就跟我们开始时说的电压超前电流矛盾了……是我转牛角尖了……还是这本来就是矛盾的……
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mko145
LV.8
13
2012-05-28 19:39
@ZGNDXS
   这样好像是可以说的通,但只是从公式上去推,还是没说清楚开关闭合瞬间电感两端的瞬间电压是如何产生的。假如我们把电感的位置换成理想的导线,那上电瞬间导线两端的电压是0,可是电感的情况就不一样的。这就说明这个电压还是和磁场有关系,那么既然和磁场有关系,有变化的电流才有变化的磁场,有了变化的磁场才有感应电压呀。那不就跟我们开始时说的电压超前电流矛盾了……是我转牛角尖了……还是这本来就是矛盾的……
把电源通过两条导线连接到电感两端,电感两端电压是多少?如果没有电压也没有电流,那么说明导线不通 ~

知道你的问题在哪里了。你总觉的电感上的电压一定是感应(来的)电压。一定要有电流流过,电感两端才有电压。

公式 V=Ldi/dt 实际上是讲线圈(电感)在变化的磁场中能产生电流和电动势;反过来,电压加在电感上产生电流有也可以产生磁场, 电和磁是可以互换的。否则,变压器怎么传递能量呢
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ZGNDXS
LV.4
14
2012-05-28 20:35
@mko145
把电源通过两条导线连接到电感两端,电感两端电压是多少?如果没有电压也没有电流,那么说明导线不通~知道你的问题在哪里了。你总觉的电感上的电压一定是感应(来的)电压。一定要有电流流过,电感两端才有电压。公式V=Ldi/dt实际上是讲线圈(电感)在变化的磁场中能产生电流和电动势;反过来,电压加在电感上产生电流有也可以产生磁场,电和磁是可以互换的。否则,变压器怎么传递能量呢

您一语中的啊,问题就是我认为电感两端的电压都是感应电压。

我是这样理解的,开关导通瞬间,电感两端为什么会有电压呢,因为要阻止磁通(电流)的变压,这种因为阻碍而产生的电压难道不是感应电压吗?

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a157670740
LV.4
15
2012-05-28 21:18
@ZGNDXS
您一语中的啊,问题就是我认为电感两端的电压都是感应电压。我是这样理解的,开关导通瞬间,电感两端为什么会有电压呢,因为要阻止磁通(电流)的变压,这种因为阻碍而产生的电压难道不是感应电压吗?

个人理解: 先是由线路中加载在电感上的电压产生电流,再出现感应电压

《精通开关电源设计》 第17页,有解释

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mko145
LV.8
16
2012-05-28 22:16
@ZGNDXS
您一语中的啊,问题就是我认为电感两端的电压都是感应电压。我是这样理解的,开关导通瞬间,电感两端为什么会有电压呢,因为要阻止磁通(电流)的变压,这种因为阻碍而产生的电压难道不是感应电压吗?

电感两端为什么不能有电压呢? 用导线把电源接到电感两端不行吗 ~ 

a157670740 提到的《精通开关电源设计》中的解释,说明了为什么电感上的电流不会突变 ~

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ZGNDXS
LV.4
17
2012-05-28 22:35
@mko145
电感两端为什么不能有电压呢?用导线把电源接到电感两端不行吗~ a157670740 提到的《精通开关电源设计》中的解释,说明了为什么电感上的电流不会突变~
我没说电感两端不能有电压,请仔细看看第17页的那段话,“任何时刻电感两端的电压均定义为感应电压”,既然是感应电压,那么就要有变化的磁通,变化的电流,才会有感应电压,所以我才觉得矛盾----在开关闭合的瞬间,电流还没变化,电压已经出现了,这怎么解释。
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mko145
LV.8
18
2012-05-28 23:04
@ZGNDXS
我没说电感两端不能有电压,请仔细看看第17页的那段话,“任何时刻电感两端的电压均定义为感应电压”,既然是感应电压,那么就要有变化的磁通,变化的电流,才会有感应电压,所以我才觉得矛盾----在开关闭合的瞬间,电流还没变化,电压已经出现了,这怎么解释。

“任何时刻电感两端的电压均定义为感应电压”,这句话说的实在不够严谨(不要以为书上说的都是对的)。或许可以说 ““任何时刻电感两端的产生的电压均定义为感应电压”。外加的电压明明是客观存在的,怎么会是感应的呢? “这个产生的感应电压的大小或许无限接近于外加电压,但肯定小于后者。 

”要有变化的磁通,变化的电流,才会有感应电压“ --这肯定是对的。实际上我们可以理解为--在外加电压的情况下,电感上先有了一个很小很小的电流变化, 进而才产生了”感应电压“。感应电压的出现使得电流的变化不能突变 ~ 这个“很小很小的电流”趋近于无穷小, 我们当它是 0 。所以说,电感两端加上电压时,瞬间电流为 0 

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ZGNDXS
LV.4
19
2012-05-28 23:41
@mko145
“任何时刻电感两端的电压均定义为感应电压”,这句话说的实在不够严谨(不要以为书上说的都是对的)。或许可以说““任何时刻电感两端的产生的电压均定义为感应电压”。外加的电压明明是客观存在的,怎么会是感应的呢?“这个产生的感应电压的大小或许无限接近于外加电压,但肯定小于后者。 ”要有变化的磁通,变化的电流,才会有感应电压“--这肯定是对的。实际上我们可以理解为--在外加电压的情况下,电感上先有了一个很小很小的电流变化,进而才产生了”感应电压“。感应电压的出现使得电流的变化不能突变~这个“很小很小的电流”趋近于无穷小,我们当它是0。所以说,电感两端加上电压时,瞬间电流为0 

      恩,没有觉得书上说的一定是对的,所以来此寻求更正确的说法,呵呵,先谢谢指点。在说说我的看法。

      我觉得,“任何时刻电感两端的电压均定义为感应电压”还是正确的,正如书中所说,若把电感的磁芯去掉(即成为一根导线),那么这个“电感”在开关闭合瞬间的电压为0,电流为电源能提供的最大值。

       我想应该这样解释比较合理,在开关闭合瞬间,电流试图从无变为有,这是一个变化的趋势,电感要阻止这个变化趋势,于是产生了与电源电压相等的感应电压,也就是说是电流变化的趋势产生的感应电压,而不是电流产生了感应电压。

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heyong163b
LV.5
20
2012-05-29 07:26
@ZGNDXS
   恩,没有觉得书上说的一定是对的,所以来此寻求更正确的说法,呵呵,先谢谢指点。在说说我的看法。   我觉得,“任何时刻电感两端的电压均定义为感应电压”还是正确的,正如书中所说,若把电感的磁芯去掉(即成为一根导线),那么这个“电感”在开关闭合瞬间的电压为0,电流为电源能提供的最大值。    我想应该这样解释比较合理,在开关闭合瞬间,电流试图从无变为有,这是一个变化的趋势,电感要阻止这个变化趋势,于是产生了与电源电压相等的感应电压,也就是说是电流变化的趋势产生的感应电压,而不是电流产生了感应电压。

LZ应该已明白是怎么回事了,但在表达上还不是很清楚,给你举过更理解的例子看对不;

      我们常说的放大电路,任何教科书都是这样写的,实际上是不是信号被放大了呢?其实不是,只是该信号去控制了另一更大功率

信号使之在行态上与自己相同但体积确大了很多。理论的东西一般只是点到为止,如要完全搞清楚细节是很麻烦的事。如想挑战定律

很愚蠢的,因成功的几率很低。

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ZGNDXS
LV.4
21
2012-05-29 10:55
@heyong163b
LZ应该已明白是怎么回事了,但在表达上还不是很清楚,给你举过更理解的例子看对不;     我们常说的放大电路,任何教科书都是这样写的,实际上是不是信号被放大了呢?其实不是,只是该信号去控制了另一更大功率信号使之在行态上与自己相同但体积确大了很多。理论的东西一般只是点到为止,如要完全搞清楚细节是很麻烦的事。如想挑战定律很愚蠢的,因成功的几率很低。

      这位仁兄说的有理呀,多谢指点,不过我就是一直这么点到为止过来导致很多问题似懂非懂,相当难受,所以我才决定深究一番啊,我觉得把开关电源里最基本的东西了解清楚了,对以后的设计以及疑难问题的解决会有帮助。电感的问题很重要,开关电源里太多现象多和电感这种东西有关系,所以从电感开始。

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zq841102
LV.6
22
2012-05-29 11:28
@ZGNDXS
   这位仁兄说的有理呀,多谢指点,不过我就是一直这么点到为止过来导致很多问题似懂非懂,相当难受,所以我才决定深究一番啊,我觉得把开关电源里最基本的东西了解清楚了,对以后的设计以及疑难问题的解决会有帮助。电感的问题很重要,开关电源里太多现象多和电感这种东西有关系,所以从电感开始。

不需要搞这么清楚,只要会用就行了,有些东西是无法解释的。你要什么都能解释,就不需要做这行了,直接跑去实验室做物理实验了。

越是刨根问底越是搞的糊涂。

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zq841102
LV.6
23
2012-05-29 11:28
@zq841102
不需要搞这么清楚,只要会用就行了,有些东西是无法解释的。你要什么都能解释,就不需要做这行了,直接跑去实验室做物理实验了。越是刨根问底越是搞的糊涂。
比如为什么会有万有引力你怎么个解释法呢。为什么会有磁场啊。
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ZGNDXS
LV.4
24
2012-05-29 12:16
@zq841102
比如为什么会有万有引力你怎么个解释法呢。为什么会有磁场啊。

      哈哈,这个话题有意思,不过感觉万有引力跟开关电源设计没什么太大的关系,磁场我倒是觉得可以研究下,你说,咱们的开关电源不就是围绕在电和磁在转吗?

      再者,开关电源这东西,做个一阵子,很多人都可以调出个东西,性能好坏的区别而已,如何在这个行业成为高人一等的人才,我觉得细节的东西研究研究还是有必要的。

      在此,小弟再次感谢给位的指点!

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mko145
LV.8
25
2012-05-29 13:10
接着LZ 19帖再谈谈自己的看法 ~
1. 说是电流变化的趋势(而非电流变化)产生了感应电压,严格上讲是说不通的。如果没有哪怕很小的电流变化,如何知道其趋势呢?所谓趋势一词的定义是变化的方向。没有变化何来方向。一个人如果直立不动,没有丝毫的前倾和后仰,如何判断他要向前行还是向后走呢? 不过,这个概念对于理解电感的工作不是很重要,不深究了~ 

2. “任何时刻电感两端的电压均定义为感应电压” 的说法,还是觉得不对。如果没有加在电感两端的电源电压,何来感应电压呢?实在想不通LZ为何无视加在电感上的电源电压的存在。你用万用表可以量到这个电压的存在,却说没有。而对无法测量到的感应电压,却坚信不移呢。书作者这句话的本意也许是说 -- 电感两端的电压,其大小等于感应电压(实际上感应电压要略小 -- 作者在书中也这样讲,否则就没有电流了,这是书中的原话)。

说电感两端只有感应电压是怎么也说不通的,那样电流就要反向了。显然违背了客观规律。电源电压也就是电动势,加在电感两端。使得电感内部产生了电场。由于感应而产生的内部的感应电压也产生一个电场,与外部电压所产生的电场相抵消,使得(压差很小)电流不能突变。以电感作为一个元件来看,两端的电压只有一个 --- 那就是外部的电压。而感应电压是电感内部产生的电压(或者说是电场)。两者的大小无限趋近于相等,但感应电压略小。
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lz0820
LV.4
26
2012-05-29 13:19
@mko145
接着LZ19帖再谈谈自己的看法~1.说是电流变化的趋势(而非电流变化)产生了感应电压,严格上讲是说不通的。如果没有哪怕很小的电流变化,如何知道其趋势呢?所谓趋势一词的定义是变化的方向。没有变化何来方向。一个人如果直立不动,没有丝毫的前倾和后仰,如何判断他要向前行还是向后走呢?不过,这个概念对于理解电感的工作不是很重要,不深究了~ 2.“任何时刻电感两端的电压均定义为感应电压”的说法,还是觉得不对。如果没有加在电感两端的电源电压,何来感应电压呢?实在想不通LZ为何无视加在电感上的电源电压的存在。你用万用表可以量到这个电压的存在,却说没有。而对无法测量到的感应电压,却坚信不移呢。书作者这句话的本意也许是说--电感两端的电压,其大小等于感应电压(实际上感应电压要略小--作者在书中也这样讲,否则就没有电流了,这是书中的原话)。说电感两端只有感应电压是怎么也说不通的,那样电流就要反向了。显然违背了客观规律。电源电压也就是电动势,加在电感两端。使得电感内部产生了电场。由于感应而产生的内部的感应电压也产生一个电场,与外部电压所产生的电场相抵消,使得(压差很小)电流不能突变。以电感作为一个元件来看,两端的电压只有一个---那就是外部的电压。而感应电压是电感内部产生的电压(或者说是电场)。两者的大小无限趋近于相等,但感应电压略小。

先有电压的 从电感最基本的公式区分析 U=jwi 其中 w表示逆时针旋转90°,所以档案的电压永远是超前电流的 电容刚好相反。在电路教材里面很详细的讲解。书皮为黑色的 那本

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heyong163b
LV.5
27
2012-05-29 13:39
@ZGNDXS
   哈哈,这个话题有意思,不过感觉万有引力跟开关电源设计没什么太大的关系,磁场我倒是觉得可以研究下,你说,咱们的开关电源不就是围绕在电和磁在转吗?   再者,开关电源这东西,做个一阵子,很多人都可以调出个东西,性能好坏的区别而已,如何在这个行业成为高人一等的人才,我觉得细节的东西研究研究还是有必要的。   在此,小弟再次感谢给位的指点!

电子工程师的来源有很多种;

       1:专业学校出来的,当然还必须是真正合格的,有电工、电子、电磁等基础学科的系统知识,凡有这等基础的人在处理原理问题时很容易理解各类现象并有效利用、规避它,他们的行业发展潜力是最大的。但这类人在现目前的企业中少之又少。

        2:有比较肤浅的基础知识,他们大都是专科毕业生,因他们的主要学习目的是应用,最基础的东西在学程上只是带过,其实这样的工程师也很不错了。他们是企业中最多的工程师。

       3:实干型,文化程度并不高,但很有专研精神,自学成才,这类人往往是企业技术主力,因企业不需要全面的,产品也就那么几个类型,几年、十几年的光景完全可以把记在心中,

       现在企业所谓的“工程师”也只不过是产品应用而已,谈不上真正的开发,有部分理论基础只是便于全面平衡而已。太基础的东西真的没必要,除非你想搞个以磁感应反激、正激外的的开关电源,当然也可不用电磁改光电开关电源,这完全有可能,不存在电磁的所有问题。

        我说的这些只是想说明怎样学习是要因地制宜的,没系统学过的东西千万不要下定义说是书上错了,所有的东西都是循序渐进的,教育课程也一样,不同类型的专业的课程深度不可能一样。对最基础的东西感兴趣是很好的事,但学习的办法只有去书面上找,谁都不可能在论坛上给你讲这些。

       但愿大家能正确理解我的这些话。

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mko145
LV.8
28
2012-05-29 14:03
@heyong163b
电子工程师的来源有很多种;      1:专业学校出来的,当然还必须是真正合格的,有电工、电子、电磁等基础学科的系统知识,凡有这等基础的人在处理原理问题时很容易理解各类现象并有效利用、规避它,他们的行业发展潜力是最大的。但这类人在现目前的企业中少之又少。       2:有比较肤浅的基础知识,他们大都是专科毕业生,因他们的主要学习目的是应用,最基础的东西在学程上只是带过,其实这样的工程师也很不错了。他们是企业中最多的工程师。      3:实干型,文化程度并不高,但很有专研精神,自学成才,这类人往往是企业技术主力,因企业不需要全面的,产品也就那么几个类型,几年、十几年的光景完全可以把记在心中,      现在企业所谓的“工程师”也只不过是产品应用而已,谈不上真正的开发,有部分理论基础只是便于全面平衡而已。太基础的东西真的没必要,除非你想搞个以磁感应反激、正激外的的开关电源,当然也可不用电磁改光电开关电源,这完全有可能,不存在电磁的所有问题。       我说的这些只是想说明怎样学习是要因地制宜的,没系统学过的东西千万不要下定义说是书上错了,所有的东西都是循序渐进的,教育课程也一样,不同类型的专业的课程深度不可能一样。对最基础的东西感兴趣是很好的事,但学习的办法只有去书面上找,谁都不可能在论坛上给你讲这些。       但愿大家能正确理解我的这些话。
不评论你的观点,只讲讲我周围的工程师。我做过不少家公司(一直在工程部),有大的也有小的。身边做研发的工程师不论年龄大小,几乎没有一个是专科或以下的学历的 ~
现在大学生比街边的白菜还多,硕士生都一筐一筐的。不少大公司的研发部对新毕业生,只要硕士以上学历的。一个以前的同事告诉我:去应聘工厂的QA工程师,都要本科毕业。否则,面试的机会都没有。
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heyong163b
LV.5
29
2012-05-29 14:15
@mko145
不评论你的观点,只讲讲我周围的工程师。我做过不少家公司(一直在工程部),有大的也有小的。身边做研发的工程师不论年龄大小,几乎没有一个是专科或以下的学历的~现在大学生比街边的白菜还多,硕士生都一筐一筐的。不少大公司的研发部对新毕业生,只要硕士以上学历的。一个以前的同事告诉我:去应聘工厂的QA工程师,都要本科毕业。否则,面试的机会都没有。

这位同学理解错了,我说的是专业;与文凭高低没有关系。就算你是博士后,也不一定系统学过电工原理。然而现目前有几个工程师是系统学过的呢?

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mko145
LV.8
30
2012-05-29 15:09
@mko145
不评论你的观点,只讲讲我周围的工程师。我做过不少家公司(一直在工程部),有大的也有小的。身边做研发的工程师不论年龄大小,几乎没有一个是专科或以下的学历的~现在大学生比街边的白菜还多,硕士生都一筐一筐的。不少大公司的研发部对新毕业生,只要硕士以上学历的。一个以前的同事告诉我:去应聘工厂的QA工程师,都要本科毕业。否则,面试的机会都没有。
没有听说过那个电子工程师在大学是学建筑,历史或是学兽医的。电子工程及相关专业的毕业生没有学过“电工原理”?楼上的兄弟在开玩笑吧。相当于说理工科的学生没学过“高数”,中国的高等教育再差,也不至于如此 ~
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zf860227
LV.4
31
2012-05-29 15:52
@lz0820
先有电压的从电感最基本的公式区分析U=jwi其中w表示逆时针旋转90°,所以档案的电压永远是超前电流的电容刚好相反。在电路教材里面很详细的讲解。书皮为黑色的那本

学习。。。

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