串聯電感(有無互感)


當兩個電感器首尾相連,即一個電感器的末端連線到另一個電感器的起始端,並且相同的電流流過這兩個電感器時,則稱這兩個電感器串聯連線。

無互感串聯電感

考慮兩個電感,電感分別為 $L_{1}$ 和 $L_{2}$,串聯連線(見圖)。假設兩個線圈之間的互感為零。設 $L_{T}$ 為串聯電感的總等效電感。

假設在任意時刻,電流以 di/dt 的速率變化。電路中的總感應電動勢等於 $L_{1}$ 和 $L_{2}$ 中感應電動勢的總和。

參考圖示,我們有:

$$\mathrm{e=L_{1}\frac{di}{dt}+L_{2}\frac{di}{dt}}$$

$$\mathrm{\Longrightarrow e=(L_{1}+L_{2})\frac{di}{dt}}$$

同時,

$$\mathrm{e=L_{T}\frac{di}{dt}}$$

因此,

$$\mathrm{L_{T}=L_{1}+L_{2}}$$

類似地,對於 n 個串聯電感,等效電感將為

$$\mathrm{L_{T}=L_{1}+L_{2}+L_{3}+......+L_{n}}$$

有互感串聯電感

考慮兩個串聯連線的電感。設

$$\mathrm{L_{1} = 第一個電感的電感}$$

$$\mathrm{L{2} = 第二個電感的電感}$$

M = 電感器之間的互感

情況 1 - 串聯互助連線 在這種情況下,兩個電感器連線在一起,使得它們的磁通相互增強,即方向相同。假設在任意時刻,電流的變化率為 di/dt。總感應電動勢將等於 $L_{1}$ 和 $L_{2}$ 中感應電動勢的總和以及互感電動勢。

  • 參考圖示,我們得到:

    $$\mathrm{e=L_{1}\frac{di}{dt}+L_{2}\frac{di}{dt}+M\frac{di}{dt}+M\frac{di}{dt}}$$

    $$\mathrm{\Longrightarrow e=(L_{1}+L_{2}+2M)\frac{di}{dt}}$$

    如果 $L_{T}$ 為電路的總電感,則

    $$\mathrm{e=L_{1}\frac{di}{dt}}$$

    因此,

    $$\mathrm{L_{T}=L_{1}+L_{2}+2M}$$

    這裡,磁通量是互助的。

情況 2 - 串聯對置連線 在這種情況下,兩個電感器連線在一起,使得它們的磁通相互抵消,即方向相反。假設在任意時刻,電流的變化率為 di/dt。電路中的總感應電動勢將等於 $L_{1}$ 和 $L_{2}$ 中感應電動勢的總和減去互感電動勢。



參考圖示,我們得到:

$$\mathrm{e=L_{1}\frac{di}{dt}+L_{2}\frac{di}{dt}-M\frac{di}{dt}-M\frac{di}{dt}}$$

$$\mathrm{\Longrightarrow e=(L_{1}+L_{2}-2M)\frac{di}{dt}}$$

如果 $L_{T}$ 為電路的電感,則

$$\mathrm{e=L_{1}\frac{di}{dt}}$$

因此,

$$\mathrm{L_{T}=L_{1}+L_{2}-2M}$$

這裡,磁通量是減性的。

更新時間: 2021年7月23日

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