線圈通電後會短路嗎?為什麼?

曾啟剛


線圈一般可以等效成為一個電感,電感在直流和交流中的情況是完全不一樣的。電感的特性:阻交流、通直流、通低頻、阻高頻。所以,要區分交直流的情況。

1.線圈在直流電路中

電感在直流電路中,可以等效為一個電阻,其阻值就是線圈的電阻。線圈是由銅線繞制而成的,其電阻的大小由銅線電阻率、銅線長度和銅線的橫截面積決定,即R=ρL/S。這就導致了線圈的直流電阻非常小,其直流的頻率為零,線圈的感抗為零,所以流過的電流非常大。可以認為線圈在直流電路中短路,這就是電感通直流的原因。如下圖所示。

2.線圈在交流電路中

在交流電路中,電感存在感抗,其感抗的計算公式為XL=2Π×f×L,其中f為交流電的頻率,L為電感值。從這個公式可以看出,感抗和頻率f成正比,即交流電的頻率f越大,其感抗越大,這就是電感阻高頻的原因。所以,在交流電路中,頻率越大、電感值越大,那麼電感的感抗也就越大,所以,不能看作是短路。如下圖所示。

總結,電感具有阻交流、通直流、通低頻、阻高頻的特性,在直流回路中可以看作短路,而在交流回路中因存在感抗不能看作短路。#頭條公開課#,@頭條公開課。

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線圈通電後會短路嗎?如果把它拉直了再通電呢?

答:線圈繞製成圈狀態稱為電感器。→電感器是電子設備中常用的基本元件。我們把導線繞成線圈的形式就是一隻電感器。我們把導線脫胎繞成的線圈,叫做空芯電感,如下圖所示。


空心電感器以空氣為磁媒介,故電感量小。例如→電視機中的天線線圈等。

■我們把導線繞在鐵芯上,叫做鐵芯電感,如下圖所示。

這種結構的電感器以高導磁的硅鋼片為磁媒介,故它的電感量相對空心電感器的電感量大許多。例如老式的日光燈用的鎮流器,整流設備上用的電抗器等。

另外,採用鐵氧體為磁媒介的線圈的電感線圈在高頻電子線路中應用較多,這種材料結構的電感器的電感量特別適用於高頻開關電源及高頻濾波器中,見下圖所示。



■一隻電感線圈,圈數繞得愈多,環繞的面積愈大,電感量就愈大;鐵芯截面取得愈大,電感量也就愈大。電感一般用“L”表示,電感量的單位是“亨利”簡稱“亨”,用“H”表示。比“亨”小的單位有“毫亨”(mH)和“微亨”(uH),它們之間的換算關係是:

1H(亨利)=1000mH(毫亨)

1mH(毫亨)=10001uH(微亨)

在電子電路中,電感常用的符號如上圖所示。

電感的特性是對於交流電的阻力很大。為了和電阻區分開來,這個阻力叫做“感抗”,用“X”表示。實踐證明,電感器的感抗與電感L的大小以及交流電的頻率f成正比,即電感量愈大,感抗愈大,頻率愈高,感抗也愈大。電子電路中常常利用電感的這種特性來進行濾波,分離高頻和低頻。

感抗用式子表示如下:

XL=2πfL

式中:XL—感抗(歐姆);

f—交流電頻率(赫芝);

L電感量(亨利)。

♥導體線圈在通電狀態下,其周圍勢必產生磁場,當線圈中的電流變化時,磁場也隨之變化;處在變化磁場的的線圈將產生感應電動勢。這種由於線圈中自身電流的變化而引起線圈內產生的感應電動勢稱之為“自感電動勢”。

♥根據電磁感應定律,當線圈中的電流發生變化時,產生的自感電動勢,企圖阻止電流的變化,其關係為:eL=-L*di/dt,可見電流的變化率越大,企圖阻止電流變化的自感電動勢也越大。在電流為正弦波的特定情況下,可將電感對電流的阻力用上面已經介紹過的公式表達XL=2πfL表示。式中頻率f反映電流的變化率。電流變化率越高則XL就越大,即對電流的阻力越大。在一定的條件下,通過電感器的電流就小了。

♥在直流電路中,由於沒有頻率f,即f=0 ,純L線圈可視為短路。

♥簡單地說,有電流通過線圈時,線圈內就建立起磁場。磁場具有能量,當電流增加時,線圈磁場所儲能量也在增加,當電流在減小時,線圈磁場把所儲能量又釋放出來。所以電感線圈和電容器一樣。

■以上是以環形線圈為例來分析電感。應該指出,對任何導體來說都存在電感。當導體的幾何形狀、尺寸大小、所處的磁介質為 非鐵磁物質時,其電感量就為定值。如提問者所說,將線圈拉成直線→那麼可以理解為→1條直導線,可以理解成半徑為無限大的1匝線圈的一部分,只是它的電感量非常小而已。那麼它毫無疑問的是短路狀態。

以上為個人觀點,僅供提問者和頭條的閱讀者們參考一下。

知足常樂於上海2019.8.24日


知足常樂0724


線圈其實就是電感,在直流電和交流電的環境會有不同的表現

電感可以把電能轉化為磁能存儲起來。它可以阻礙電流的變化,通電瞬間它會阻礙電流的增大,斷電瞬間它又會阻礙電流的減少。

線圈(電感)在直流電路中的表現

線圈(電感)如果圈數很少,內阻是非常小的;如果直接接到電源的正極和負極,因為電流從電源正極單向流去負極,只有通電一瞬間試圖阻礙電流的增大,接著電流就直接通過電感,等於直接短路了。

當然如果線圈圈數很多,它的內阻也可以很大的,就像繼電器內部的線圈(幾十Ω~幾百Ω),可以用來做電磁鐵。

由於電感有著阻交流通直流的特性,電源電路中經常加入電感用於濾波或者抗干擾,使電源更穩定

所以在直流電路中線圈(電感)是否拉直,通過的電流都是一樣的,當然,拉直後就沒電感量了,也就失去濾波的作用了。

線圈(電感)在交流電路中的表現

  • 在交流電中,電流的流向是不斷變換的。電流從上方向流入時,電感試圖阻止電流增加;電流換向後,電感繼續試圖阻止電流增加。所以電感可以隔交流。當然交流電的頻率和電感的電感量都要達到一定的大小
  • 電感阻抗計算:X=2*π*f*L,頻率越高,電感量越大,電感的阻抗就會越大,也就是說頻率越高的交流電就越難通過線圈(電感),通過的電流變越小。所以線圈(電感)在交流電路不會短路。

  • 在交流電中,如果把線圈(電感)拉直了,電感量就沒了,阻抗就變得很小了,當然就等於短路了。

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線圈通電後會不會短路取決於電源,而把線圈拉直後一定會短路,前提是把線圈直接與電源正負極相接。

我們先來解釋下線圈的工作原理

根據奧斯特的發現,通電導體周圍會產生磁場,那麼把導體纏繞成線圈的形狀後,導體周圍磁場會增強,此時線圈相當於一個條形磁鐵。當線圈通電後,我們根據右手定則,如下圖



四指以指尖方向為電流方向握住線圈,大拇指所指方向就是該線圈的N極方向,相反,另一端就是S極方向。

為了描述磁場,我們引入了磁感線的概念,規定在磁體外部,磁感線由N極出發,回到S極,而在磁體內部,磁感線由S極出發回到N極。物理學上用磁感線的密集程度表示磁場強度的大小,磁場強度與電流大小成正比例關係;把磁感線垂直於某一平面的分量與該平面面積的乘積,叫做磁通量。



當通過線圈的電流強度發生變化時,線圈產生的磁場就會發生變化,相應的,線圈中間所圍面積的磁通量就會產生變化。線圈有這樣一個特性:當通過線圈的磁通量發生變化時,線圈會產生自感電動勢,自感電動勢產生的磁場會阻礙線圈磁通量的變化,如果通過線圈的磁通量要增加,自感電動勢產生的磁場就會阻礙增加,反之,如果通過線圈的磁通量減小,則自感電動勢產生的磁場會阻礙其減小。這一現象就是我們熟知的楞次定律。



OK,如果以上內容對你沒問題,那麼接下來就容易理解了。

引起通過線圈磁通量變化的因素是電流變化,電流增大時,通過線圈磁通量增強,電流減小時,通過線圈的磁通量減小,但無論增強或減小,自感電動勢產生的磁場總會阻礙這一變化。換句話說,電流要增大,我就阻礙你增大,電流要減小,我就阻礙你減小。所以通電線圈電流發生變化時,線圈就相當於一個電阻。

線圈短路情況

當把線圈接在交流電源上時,由於交流電的電流大小和方向隨時間週期性變化,線圈始終阻礙電流的變化,而且電流變化頻率越高,線圈的自感係數(用來描述線圈對電流的阻礙作用強弱)越大,線圈對電流阻礙作用就會越強,此時線圈就相當於一個大電阻,所以不會造成電源短路,若把線圈接在直流電源上,線圈只有在電路剛接通或剛斷開時才會產生阻礙作用,因為只有在這兩種情況下通過線圈的電流才會產生變化,所以在電路接通後一段時間後,電路中的電流會逐漸增大,線圈阻礙作用逐漸消失直至完全消失時,電路中電流最大,造成電源短路。



若把線圈抻直,這種阻礙作就會消失,所以無論把它接在什麼樣的電源上,都會完成短路現象。


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電感在直流電路中,可以等效為一個電阻,其阻值就是線圈的電阻。線圈是由銅線繞制而成的,其電阻的大小由銅線電阻率、

銅線長度和銅線的橫截面積決定,即R=ρL/S。這就導致了線圈的直流電阻非常小,其直流的頻率為零,線圈的感抗為零,所以流過的電流非常大。可以認為線圈在直流電路中短路,這就是電感通直流的原因。

若將一個空心電感線圈接於頻率較高的交流電路中,線圈將有一定的感抗存在,不能再視為短路了。線圈的感抗XL=2πfL,式中f為交流電的頻率,L為線圈的電感量。假定通過線圈L的交流電頻率為1MHz,L的電感量為100μH,則線圈的感抗XL為628Ω,此時這個空心線圈將具有較大的感抗。

1.此線圈拉直了,不管是交流電源還是直流電源,都會直接造成短路,因為沒有電感產生。

2.此線圈接入直流電,就會造成短路,但是如果線圈內加入鐵芯,就成了直流電磁鐵,當然這裡面要考慮線圈,電流,電壓等設計參數,參數不對也會造成過流(短路)。

3.此線圈接入交流電,低頻交流電源也就相當於通的直流電,會造成過流結果,高頻電源就沒有過流現象。當然線圈能否正常工作要看電路設計是否合理了。

▲ 空心電感線圈。

像上圖所示的這種空心電感線圈圈數只有幾匝,對直流電來說可以視為短路,但對於MHz級的高頻交流電將具有較大的感抗,即使將這個線圈拉直,也只是減小了電感量,在高頻電路中仍不能視為短路。

如果電感線圈通過交流電是不會短路的,因為交流電的大小和方向是一直在變的,電感會產生感應電動勢,電感特性就是對變化的電流起阻礙作用。可以理解電感像一個電阻一樣,阻礙電流不讓它變到無窮大。電感的感抗呢等於ωL ,頻率越高,感抗ωL越大(像電阻阻值一樣),阻礙作用越強

1、能正常工作的直流線圈,如果把它接入相同電壓的交流電路中,線圈不能正常工作,但不會燒壞。把直流線圈拉直不論加直流還是加交流電壓,都不能燒壞線圈。

2、能正常工作的交流線圈,如果把它接入相同電壓的直流電路中,線圈會燒壞的。把交流線圈拉直不論加直流還是加交流電壓,都會燒壞線圈的。

在DC-DC(直流到直流)開關電源中也有電感,但為啥不會出現短路情況呢?這是因為開關時間很短,開關頻率幾十k甚至幾百k,電感電流不會增大到無窮大,而是有限值。這樣不停的很高頻率的開和關,電感不停的充電和放電,相當於把恆定的電流變成了不斷變化的電流,電感好像流過了交流電(實際相當於一個交流和直流的疊加)一樣,所以不會出現短路,電流變的無窮大。


第一電力


提問者問一個電感線圈通電後是否會短路?這要看線圈是接在直流電路中還是交流電路中。我們來看下面電路。▲ 電感線圈接於直流電路中。

上圖中,100Ω的負載電阻R通過一個100μH的電感線圈接5V直流電壓,由於線圈L的電感量很小,線圈的直流電阻可以忽略不計,故此時可以認為L是短路的,直流5V電壓直接加在電阻R的兩端。由於直流電的頻率為零,線圈的感抗XL亦為零,若這個空心電感線圈的線徑足夠粗的話,直接將其接在5V直流電源的兩端會將5V電源短路。

▲ 電感線圈接於交流電路中。

若將一個空心電感線圈接於頻率較高的交流電路中,線圈將有一定的感抗存在,不能再視為短路了。線圈的感抗XL=2πfL,式中f為交流電的頻率,L為線圈的電感量。假定通過線圈L的交流電頻率為1MHz,L的電感量為100μH,則線圈的感抗XL為628Ω,此時這個空心線圈將具有較大的感抗。▲ 空心電感線圈。

像上圖所示的這種空心電感線圈圈數只有幾匝,對直流電來說可以視為短路,但對於MHz級的高頻交流電將具有較大的感抗,即使將這個線圈拉直,也只是減小了電感量,在高頻電路中仍不能視為短路。


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電感會不會短路要看加的是直流電還是交流電。

如果電感加直流電源如圖a所示。在開關接通瞬間,電感電流從無變到有,以電感的脾氣(電磁感應定律對變化的電流起阻礙作用)肯定會阻礙電流的變大,所以開關剛接通瞬間,電感相當於一個很大很大的電阻,電流很小(也說明電感的另一個特性電感電流不能突變),是從零開始連續變大的。既然有了變化的電流,那根據電磁感應定律,在電感兩端就一定會產生感應電壓e=Ldi/dt。電源和電感構成了迴路,那必須滿足基爾霍夫電壓定律(沿任一回路,所有支路電壓的代數和恆等於零),也就是說電源電壓V=e=Ldi/dt,因為V的大小和方向都是不變的,為滿足這個等式,那麼Ldi/dt就要保持不變(L是一個常數),那麼電流i必須一直恆定的增大,這樣隨著時間的推移,i趨於無窮大,相當於短路。這也就是我們中學課本所學的,電感通直流阻交流,電感對於直流相當於導線。

如果電感線圈通過交流電是不會短路的,因為交流電的大小和方向是一直在變的,電感會產生感應電動勢,電感特性就是對變化的電流起阻礙作用。可以理解電感像一個電阻一樣,阻礙電流不讓它變到無窮大。電感的感抗呢等於ωL ,頻率越高,感抗ωL越大(像電阻阻值一樣),阻礙作用越強

在DC-DC(直流到直流)開關電源中也有電感,但為啥不會出現短路情況呢?這是因為開關時間很短,開關頻率幾十k甚至幾百k,電感電流不會增大到無窮大,而是有限值。這樣不停的很高頻率的開和關,電感不停的充電和放電,相當於把恆定的電流變成了不斷變化的電流,電感好像流過了交流電(實際相當於一個交流和直流的疊加)一樣,所以不會出現短路,電流變的無窮大。(以上都是個人理解)



電路小知識


不管交流還是直流,都可以讓它不產生短路。交流問題沒有必要闡述了,懂電的朋友全都分析得一清二楚。問題在於直流,題主少了一個最為重要的數據,你的線圈沒有註明具體的長度!設想一下,線圈內的金屬導線如果相當之長,形成一個相當大的電阻,你說會短路嗎?所以說,有些類似的問題還不能太含糊其事。一笑而過。

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無贊可點


線圈接入電源會不會短路,取決於很多條件。

一是接入什麼電源,交流還是直流。假如一個1mH的線圈,接入直流和幾百Hz的交流電肯定要短路的。但慢慢的升高電源頻率後,流過該線圈的電流會越來越小,甚至為零。

再就是線圈的電感量,如一個100H的線圈,接在400Hz的電源上,電流極小。但慢慢的降低頻率後,電流會越來越大。當頻率降到幾Hz或零後,電流急速加大,甚至很快短路燒壞!

所以接入線圈會不會短路與接入的電源頻率高低有關,也與線圈自身的電感量大小,甚至線圈的品質因數Q質都有關!


乾杯安德烈


電分為直流電和交流電兩種。所謂直流電就是大小和方向不變的電流或電壓;而交流電則是大小和方向時刻在變化的電流或電壓。對直流電來說,線圈只是個導線,接通後就短路;對交流電來說線圈是具有感抗的,所以不會短路。線圈對交流電的感抗作用就象電阻對直流電的阻礙作用一樣,它的單位也是歐姆。在線路中線圈具有通直阻交的作用。


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