来自 时时彩平台官网 2019-10-12 04:28 的文章
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如何通俗的理解电流,电压,电阻,电容和电感

今天所分享的内容是:电容、电感是如何储能的?

电感

电感为什么能储能?

给电感通电,磁场增加。不通电,电感有维持电流的趋势,同时磁场不断减弱。

所以很明显,电感储能于磁场。

那么为什么能量可以储存在磁场?又是如何储存的呢?

我对于这个问题一直无法理解,毕竟太抽象,无法想象究竟是什么情况。

不过刘润在介绍企业能量模型的时候,打了个比方,似乎有点想通了。

“做产品,就是尽可能把千钧之石,推上万仞之巅,在最高点一把推下,用营销和渠道减少阻力,尽可能深远得获得用户覆盖”

把石头推上高处,是将动能转化为势能。一如电感,可以把电能转化为磁能。当需要用的时候,在高处的石头轻轻一推,就可以将势能转化为动能。同理,磁能也能转化为电能。

或者用蓄电池更好理解,电能转化为化学能,类似于电感中的电能转化为磁能,在充电;同理,放电的时候,是化学能转换为电能,类似于电感中磁能转换为电能。

那么磁能和电能为何能互相转换呢?

这就涉及到麦克斯韦方程组了。

麦克斯韦方程组,一共四个公式,统一了电磁学,现今仍有不少人靠这四个公式吃饭。可以说是很强的方程组了。

【查麦克斯韦方程组的时候,发现了一个很强的人:奧利弗·黑維塞(Oliver Heaviside)。就是他提出了“电感”这个术语。其实当年麦克斯韦总结了20多个方程组,相当复杂。而这个神人从零自学了这个当时最高深最复杂的内容,还将其简化到了只有下面这4个式子。太强啦!更何况他从小家境贫寒,还有些耳聋。真的是在学霸面前瑟瑟发抖。

此外,很有趣的是,奥利弗很有创造性思维,不会拘泥于严谨的推导和证明,发明了微分算子,好用,就无需严格证明地一直拿来用。很像钱理群所说的“头脑迷糊型”学者。给大家指了条明路,细枝末节的东西就留给后人们去证明发论文吧。

“数学分2种,严格的和物理直观化的。前者的范围窄;后者粗犷而广泛。拘泥于公式的严格证明只会令绝大多数的数学物理探究止步不前。难道我要在完全理解消化反应的所有机理以前,拒绝进食吗?”】

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这四个方程组,可以用四句顺口溜概括:电场有源(1),磁场无源(3);电动生磁(4),磁动生电(2)。

要解释电能和磁能的互相转换,首先只需使用2、4公式即可:变化的电场会产生磁场、变化的磁场会产生电场,即电场和磁场可以互相转换。

其实甚至可以说,“在一个坐标系里的电场换一个坐标系看就是磁场,换句话说,电即是磁,磁即是电,仅仅是我们看待的角度不同而已。”比如说电磁波,如光,就是在电场与磁场的互相转换中向前传播的。

那“场”和“能量”有什么关系呢?

能量,是力在空间上的积分(能量=功=力x距离);场是某种遍布在空间中的东西,在里面会受到力的作用。如电荷在电场中会受力。

换言之,能量通过力这个媒介,连接了场。电场与磁场可以互相转换,即意味着电能和磁能可以互相转换。

举例而言,如一个充电电路。

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当我们摁下开关,电感电流以指数曲线[图片上传失败...(image-e2947f-1515841509669)] 上升,其中[图片上传失败...(image-14c2f-1515841509669)] 为时间常数。同时,电感电压从最大值V1处,以指数曲线[图片上传失败...(image-f858a0-1515841509669)] 衰减。

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那么问题来了,为什么电感电流开始时很小,而随后慢慢变高?摁下开关的一瞬间,电路中没有电流,即意味着电感上存在一个和电压源等大的电压,那么这个压降又是哪来的?

我们对电感的公式倒背如流:[图片上传失败...(image-8e8bb-1515841509669)] 。换言之,刚导通时,电流的变化很大,正是这个变化的电流产生了电感上的感应电压。

而维持与电压源平齐的电压,毕竟不能长久。因为维持电感电压需要电流的变化,两边电压一样高,就没电流,更不会变化,因此电感电压也维持不下去,就会下降。

电感电压一下降,电压差就落在了电阻上,有了点电流。这点电流也毕竟变化了,因此也能在电感上产生即将降低的电压。

以此往复,电感电流逐渐增大、电感电压逐渐减小。直至电感电压消失,电流维持不变。

但这其中有个问题,为什么电感电流的变化会产生电感电压呢?

其实这里面跳过了磁场的作用。

开关刚闭合的时候,电流很大,此时产生了很强大的磁场,因为电流周围会产生磁场。还记得高中讲的“安培右手定则”吗?就是(4)的右边第一项。

突然产生那么大的磁场,会产生很大的电场。一开始那么大的感应电压,就由此产生。

为什么电场会产生电压?

电场定义为电压梯度[图片上传失败...(image-af2bf6-1515841509669)] ,x表示距离。每个点的电压增加方向,合起来就是电场。如匀强电场的场强公式:E=U/d。因此这个大电场会产生电压。

所以,突变的电流产生了突变的磁场,产生了突变的电场,产生了感应电压。

找资料的时候,看到有人留言说:没有人知道确切发生了什么,事实根本不重要。所有的模型都是错的,只不过有些更好用而已。我们是工程师而不是科学家,不必非得分个是非对错,模型有用,拿来用就可以了。

因此,上述关于电感解释我就懒得再深究了。

问:如何通俗的理解电流,电压,电阻,电容和电感? 电到底是一种什么现象?如何通俗的理解?

这个问题是很多电子初学者都想知道的原理。其中,由于电感的储能方式现在依旧存在很多的争论,所以本文中的观点纯属于个人对电感的理解。

电容

为什么电容能有电流流过?

电容,是两块金属板,中间插入绝缘介质,上述现象和“绝缘”的概念相违背。

查到的解释是,绝缘确实发挥了其作用,或者说,电容能储能,就是因为绝缘阻碍了两个金属板上电子的流动。

首先,能导电的物质,如金属,其原子核与电子的关系不太紧密,外来个新电子,原子核就会把旧电子扔掉,换新的电子进来,喜新厌旧得很。

这就是电线能导电的原因,输入个电子,1号原子核接过新电子,并扔掉旧电子,2号原子核接过1号原子的电子,并把自己的2号电子扔给3号。以此类推,所有电子都往后顺延。从外面看,仿佛电子都在移动,就形成电流了。

不过能这么顺延有个前提,最后一个原子核有地方扔电子,即要有个闭合回路。不然新电子就没地方待,即给一块金属板单方面通电,并不能塞进/抽出电子,整个金属板还是中性的。

不过电容有两块金属板,通负电的板子塞入电子,变成负极;通正电的板子抽出电子,变成正极。看起来好像负极多注入的电子把正极的电子挤掉了一样。

所以外加电压时,流出去的电流只是正极内的电子。直到电容电压与外加电压相等,也就再也塞不进和抽不出更多的电子,达成了平衡。

一旦外加电压消失,负极就想排出多出来的电子,正极就想多要点电子来填补孤零零的原子核。这就是充电后的电容,自带电压。一旦接通成闭合回路,就开始流通自由电流,来让正负金属板回到电中性。

而插入绝缘物质,是为了增强电场,以此来增加电容。

电容形成的电场,会让原子的原子核(带正电)朝着电场方向稍稍迁移,而电子(带负电)则沿着电场反向稍稍迁移。即,虽然绝缘物质的原子核与电场相当紧密,但在外加电场的刺激下,不免同床异梦。

这些原子的变化,并不移动绝对位置,只是在原地打转。增加了电容电场,推出了更多正极电子,吸引了更多负极电子,也就增大了电容。

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那么当电容两端电压改变时,为何会有电流流过电容?

查到的解释说,里面“看似流过”的不是普通的电流,而是位移电流。

所谓“普通的电流”,又叫自由电流,就是那些原子核们喜新厌旧的产物。而位移电流,是电位移通量对于时间的偏导数。

这个定义很抽象。我对此的理解是这样的:

外加电场,绝缘介质就仿佛被“磁化”成了一个个小磁铁,外加电压变化,这些小磁铁也就跟着滴溜溜地打转。

电子的旋转,形成了一个个小电流回路。其内部电流回路的贡献相互抵消,位于边界的回路们共同形成了一个宏观的电流回路

[图片上传失败...(image-c5221b-1515841509668)]# 电感电容学习小结

图片 1

在讲解电感的储能方式之前,先看看电容是如何储能的。在项目二的视频中可以了解到,电容储存的能量时电压,而在能量的角度上,我们可以把电压称之为“电场”。故,电容是一个储存电场的物质。

电感

电感为什么能储能?

给电感通电,磁场增加。不通电,电感有维持电流的趋势,同时磁场不断减弱。

所以很明显,电感储能于磁场。

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那么为什么能量可以储存在磁场?又是如何储存的呢?

我对于这个问题一直无法理解,毕竟太抽象,无法想象究竟是什么情况。

不过刘润在介绍企业能量模型的时候,打了个比方,似乎有点想通了。

“做产品,就是尽可能把千钧之石,推上万仞之巅,在最高点一把推下,用营销和渠道减少阻力,尽可能深远得获得用户覆盖”

把石头推上高处,是将动能转化为势能。一如电感,可以把电能转化为磁能。当需要用的时候,在高处的石头轻轻一推,就可以将势能转化为动能。同理,磁能也能转化为电能。

或者用蓄电池更好理解,电能转化为化学能,类似于电感中的电能转化为磁能,在充电;同理,放电的时候,是化学能转换为电能,类似于电感中磁能转换为电能。

那么磁能和电能为何能互相转换呢?

这就涉及到麦克斯韦方程组了。

麦克斯韦方程组,一共四个公式,统一了电磁学,现今仍有不少人靠这四个公式吃饭。可以说是很强的方程组了。

【查麦克斯韦方程组的时候,发现了一个很强的人:奧利弗·黑維塞(Oliver Heaviside)。就是他提出了“电感”这个术语。其实当年麦克斯韦总结了20多个方程组,相当复杂。而这个神人从零自学了这个当时最高深最复杂的内容,还将其简化到了只有下面这4个式子。太强啦!更何况他从小家境贫寒,还有些耳聋。真的是在学霸面前瑟瑟发抖。

此外,很有趣的是,奥利弗很有创造性思维,不会拘泥于严谨的推导和证明,发明了微分算子,好用,就无需严格证明地一直拿来用。很像钱理群所说的“头脑迷糊型”学者。给大家指了条明路,细枝末节的东西就留给后人们去证明发论文吧。

“数学分2种,严格的和物理直观化的。前者的范围窄;后者粗犷而广泛。拘泥于公式的严格证明只会令绝大多数的数学物理探究止步不前。难道我要在完全理解消化反应的所有机理以前,拒绝进食吗?”】

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这四个方程组,可以用四句顺口溜概括:电场有源(1),磁场无源(3);电动生磁(4),磁动生电(2)。

要解释电能和磁能的互相转换,首先只需使用2、4公式即可:变化的电场会产生磁场、变化的磁场会产生电场,即电场和磁场可以互相转换。

其实甚至可以说,“在一个坐标系里的电场换一个坐标系看就是磁场,换句话说,电即是磁,磁即是电,仅仅是我们看待的角度不同而已。”比如说电磁波,如光,就是在电场与磁场的互相转换中向前传播的。

那“场”和“能量”有什么关系呢?

能量,是力在空间上的积分(能量=功=力x距离);场是某种遍布在空间中的东西,在里面会受到力的作用。如电荷在电场中会受力。

换言之,能量通过力这个媒介,连接了场。电场与磁场可以互相转换,即意味着电能和磁能可以互相转换。

举例而言,如一个充电电路。

[图片上传失败...(image-a234ec-1515841510329)]

当我们摁下开关,电感电流以指数曲线[图片上传失败...(image-6e6073-1515841510329)] 上升,其中[图片上传失败...(image-8268a0-1515841510329)] 为时间常数。同时,电感电压从最大值V1处,以指数曲线[图片上传失败...(image-5a8103-1515841510329)] 衰减。

[图片上传失败...(image-c7715e-1515841510329)]

那么问题来了,为什么电感电流开始时很小,而随后慢慢变高?摁下开关的一瞬间,电路中没有电流,即意味着电感上存在一个和电压源等大的电压,那么这个压降又是哪来的?

我们对电感的公式倒背如流:[图片上传失败...(image-735abe-1515841510329)] 。换言之,刚导通时,电流的变化很大,正是这个变化的电流产生了电感上的感应电压。

而维持与电压源平齐的电压,毕竟不能长久。因为维持电感电压需要电流的变化,两边电压一样高,就没电流,更不会变化,因此电感电压也维持不下去,就会下降。

电感电压一下降,电压差就落在了电阻上,有了点电流。这点电流也毕竟变化了,因此也能在电感上产生即将降低的电压。

以此往复,电感电流逐渐增大、电感电压逐渐减小。直至电感电压消失,电流维持不变。

但这其中有个问题,为什么电感电流的变化会产生电感电压呢?

其实这里面跳过了磁场的作用。

开关刚闭合的时候,电流很大,此时产生了很强大的磁场,因为电流周围会产生磁场。还记得高中讲的“安培右手定则”吗?就是(4)的右边第一项。

突然产生那么大的磁场,会产生很大的电场。一开始那么大的感应电压,就由此产生。

为什么电场会产生电压?

电场定义为电压梯度[图片上传失败...(image-6ef2fa-1515841510329)] ,x表示距离。每个点的电压增加方向,合起来就是电场。如匀强电场的场强公式:E=U/d。因此这个大电场会产生电压。

所以,突变的电流产生了突变的磁场,产生了突变的电场,产生了感应电压。

找资料的时候,看到有人留言说:没有人知道确切发生了什么,事实根本不重要。所有的模型都是错的,只不过有些更好用而已。我们是工程师而不是科学家,不必非得分个是非对错,模型有用,拿来用就可以了。

因此,上述关于电感解释我就懒得再深究了。

如何通俗的理解电流、电压、电阻、电容和电感?

电场是什么?

电容

为什么电容能有电流流过?

电容,是两块金属板,中间插入绝缘介质,上述现象和“绝缘”的概念相违背。

查到的解释是,绝缘确实发挥了其作用,或者说,电容能储能,就是因为绝缘阻碍了两个金属板上电子的流动。

首先,能导电的物质,如金属,其原子核与电子的关系不太紧密,外来个新电子,原子核就会把旧电子扔掉,换新的电子进来,喜新厌旧得很。

这就是电线能导电的原因,输入个电子,1号原子核接过新电子,并扔掉旧电子,2号原子核接过1号原子的电子,并把自己的2号电子扔给3号。以此类推,所有电子都往后顺延。从外面看,仿佛电子都在移动,就形成电流了。

不过能这么顺延有个前提,最后一个原子核有地方扔电子,即要有个闭合回路。不然新电子就没地方待,即给一块金属板单方面通电,并不能塞进/抽出电子,整个金属板还是中性的。

不过电容有两块金属板,通负电的板子塞入电子,变成负极;通正电的板子抽出电子,变成正极。看起来好像负极多注入的电子把正极的电子挤掉了一样。

所以外加电压时,流出去的电流只是正极内的电子。直到电容电压与外加电压相等,也就再也塞不进和抽不出更多的电子,达成了平衡。

一旦外加电压消失,负极就想排出多出来的电子,正极就想多要点电子来填补孤零零的原子核。这就是充电后的电容,自带电压。一旦接通成闭合回路,就开始流通自由电流,来让正负金属板回到电中性。

而插入绝缘物质,是为了增强电场,以此来增加电容。

电容形成的电场,会让原子的原子核(带正电)朝着电场方向稍稍迁移,而电子(带负电)则沿着电场反向稍稍迁移。即,虽然绝缘物质的原子核与电场相当紧密,但在外加电场的刺激下,不免同床异梦。

这些原子的变化,并不移动绝对位置,只是在原地打转。增加了电容电场,推出了更多正极电子,吸引了更多负极电子,也就增大了电容。

[图片上传失败...(image-737cd0-1515841510329)]

那么当电容两端电压改变时,为何会有电流流过电容?

查到的解释说,里面“看似流过”的不是普通的电流,而是位移电流。

所谓“普通的电流”,又叫自由电流,就是那些原子核们喜新厌旧的产物。而位移电流,是电位移通量对于时间的偏导数。

这个定义很抽象。我对此的理解是这样的:

外加电场,绝缘介质就仿佛被“磁化”成了一个个小磁铁,外加电压变化,这些小磁铁也就跟着滴溜溜地打转。

电子的旋转,形成了一个个小电流回路。其内部电流回路的贡献相互抵消,位于边界的回路们共同形成了一个宏观的电流回路

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这个宏观的电流,即“看似流过”的位移电流。

恒定电压下,电流是正极金属板挤出去的电子;变化电压下,电流原子绝缘原子的打转。这个解释似乎能自圆其说,我也就不求甚解了。

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这个宏观的电流,即“看似流过”的位移电流。

恒定电压下,电流是正极金属板挤出去的电子;变化电压下,电流原子绝缘原子的打转。这个解释似乎能自圆其说,我也就不求甚解了。

答;下面本人来简单通俗说一下。

电场什么?它是如何产生的?电场是“电荷”及“变化磁场”周围空间里存在的一种特殊物质。在电容储存的电场,主要就是“正负两极板之前的电荷所产生的电场”。

①电流→通常人们把电荷的有规律的运动叫做电流。

电容是如何储存电场的?

电流分为交流电流和直流电流两种。交流电流是指大小和方向都随着时间发生周期性变化的电流;例如人们普遍使用的电网中的三相、单相交流电(我国交流电频率为50Hz,线电压380V,相电压220V)。

当电容没有储存有电压时,电容两极板之间的电荷是处于一个平衡态;如图1所示:

直流电流是指方向不随时间发生周期性改变的电流,它一般由直流发动机、化学电池、燃料电池、太阳能电池产生;它主要应用于各类生活小家电、各种电子仪器、电解电镀、直流电机电力拖动等。

图片 2

电流的符号用 I 表示,电流强度的单位是“安培”,用A表示。比安培小的单位有毫安(mA)和微安(uA),它们之间的换算单位 1A=1000mA,1mA=1000uA。

图1

②电压→指静电场或电路中两点之间的电位差,其单位正电荷在电场力的作用下,从一点移动到另一点所作的功,用字母U表示,它的电位为伏特;

而当电容储存有电压时,其两极板之间的电荷便不再是一个平衡态,如图2所示。这说明,电容上存在电场是因为电容两极板上的电荷不守恒导致的。

1V=1000mV,1mV=1000uV。

图片 3

③电阻→电流通过导体时,由于各种导体中的电阻率(ρ)存在,它一方面允许电流通过,另一方面又阻碍电流的通过,这种阻力叫做导体的电阻;用字母R表示,其单位为欧姆Ω,比欧姆大的单位有千欧(KΩ)和兆欧(MΩ);

图2

当某段电路两端施加1V电压,其通过电路的电流为1A,则这段电路的电阻为1Ω。

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