电感在断开的时候会按原来的电流方向流动这是什么定理?
电感在断开时电流会按原来的方向流动这一现象是由法拉第电磁感应定律和楞次定律共同决定的。
首先,电感的电流是连续的,这是由电感的基本特性决定的。电感是一种能够储存和释放磁场能量的元件,其储存的磁场能量与电流的平方成正比。根据能量守恒定律,能量不能突变,因此电感中的电流不能突变,而是连续变化的1。
其次,当电感电路突然断开时,电感会试图维持原来的电流方向,这是因为电感中的磁场能量需要在电流变化时进行释放。根据法拉第电磁感应定律,电感两端的电压与通过电感的电流变化率成正比。当电路断开时,电流在极短时间内从一定值变为零,导致电流变化率很大,从而在电感两端产生一个很高的反向感应电动势,这个电动势的方向是试图维持原来的电流方向,以阻碍电流的突然变化1。
这种现象可以用楞次定律来解释。楞次定律指出,感应电流的方向总是试图阻碍产生它的磁通量的变化。因此,当电感电路断开时,感应电流的方向会试图阻碍原电流的变化,即保持原来的电流方向1。
电感特性工作原理
正常工作阶段:
如下图:电压直接给电感器供电,电流方向从电源正极流向电源负极,流经电感器
断电阶段:
因为电感器的黄金法则:电感的电流瞬间不能跳变,因此电流的方向任然会按照之前的方向运行。这个时候,本质上电感器已经类似于一个电源的作用,电感器的右边为电源的正极, 左边为负极。
这个时候电感器电源的电压会很大,跟电感相连的元件的电阻有关,U=IR, 这时量测元件两端的电压就是U
如果完全是断路,电压不可能无穷大,电感值决定电感的储存能量,能量决定电感的瞬时电压: P=UI
如何保护:
通常会在电感的两边并上一个肖特基二极管,如下图,电流会通过二极管形成一个闭环电路,类似于短路电源的两端,把能量消耗掉转换成热能,避免破坏掉跟电感相连的电路。这边的二极管根据它的作用叫做续流二极管。 使用肖特基二极管的主要原因是肖特基二极管正向压降比较低,一般为0.4V,小于普通二极管的0.7V. 另外,肖特基二极管的方向电压反应时间在纳秒级,遇到反向电压会快速将自身阻值变的很低从而泄掉电流。