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為什么電感器需要鐵芯?是不是電感都需要鐵芯呢?今天就來聊一聊電感器的磁芯

硬件那點事兒 ? 來源:硬件那點事兒 ? 作者:硬件那點事兒 ? 2024-09-06 18:33 ? 次閱讀

Part 01

前言

電感是一種重要的無源元件,作為濾波器使用時,一般與電阻(R)和電容(C)并聯使用。其基本結構是一個繞成線圈形狀的導體,將電能轉換為磁能,并將其存儲在電感器中。

我們首先說一下電感器有以下基本特性。

電流流動產生磁場,磁場的變化產生相反的電流。

將電能轉化為磁能并儲存起來。

直流電可以通過,但交流電在較高頻率下不易通過。

Part 02

電感值的影響因素

那么電感器的電感值受哪些因素影響呢?下面一個公式就夠了,里面的參數比較多,我們只需要重點關注S:電感的橫截面積,N:繞線圈數,I:電感長度即可。電感器的截面積S越大、磁路(磁通量的通道)越短,磁通量越大。

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Part 03

為什么需要磁芯呢?

那么回到今天我們的問題,電感為什么需要磁芯呢?原因是磁通量具有在磁阻小的位置集中的性質。因此,在電感器中插入磁導率大的強磁體,可以增大磁通量。這就是鐵芯存在的理由,當需要大電感或希望實現電感器小型化時,可以插入磁導率大的磁體鐵芯。電感與圈數n的二次方、繞線半徑a的二次方成正比,與鐵芯的磁導率μ成正比。

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Part 04

那是不是電感都需要磁芯呢?

回答這個問題就需要了解電感器的基本概念,電感器是一種以磁場形式存儲能量的元件,當電流通過時它就會存儲能量。就其最基本的形式而言,電感器本質上就是一個線圈。 所以“線圈”是所有電感器的基本構成要素,但用于纏繞線圈的磁芯差異很大,這種磁芯材料通常是電感器整體特性的關鍵決定因素。對于空芯電感器,顧名思義,磁芯就是空氣,你也可以理解成沒有實體的磁芯。 空芯電感無磁芯損耗,由于沒有實心磁芯材料,空芯電感器沒有磁芯損耗。與具有鐵磁芯的電感器相比,這是一個相當大的優勢,鐵磁芯電感器會因磁滯和渦流而產生磁芯損耗。

其次是空芯電感器沒有飽和點,這是優于鐵磁芯電感器的另一個優點。飽和會限制電感器在高電流水平下的性能,因為電感電流一旦達到飽和電流,其電感量就會快速減小,失去電感的作用。空芯電感器具有高品質因數 (Q),這意味著能量損失率較低,所以其高頻特性比較好。

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