最近在整理电感内容的时候,突然出现了一个问题:寄生电感是怎么来的?直线怎么会有电感电感是只有线圈才能成为电感吗?
想到我以前读过的书,每个人都默认存在这种寄生电感。似乎没有人怀疑它是否真的存在(还是只有我不怀疑)?说到芯片,它是引脚寄生电感。长线是引线电感。说到传输线和寄生电感。那么它们是怎么来的呢?
为了找出这个问题,我查了一些资料,结合自己的想法和大家分享了我的想法。
首先,为了解决上述问题,我们必须认真对待电感的定义。在这里,我们应该区分我们使用的电感元件。我们想说的是电感的广义定义,不仅是故意制作的设备,还有无意中形成的电感。
在网上查了一下,很多地方的定义都不一样,先来看看百科的定义。
:电感是封闭电路的属性,是一种物理量。当电流通过线圈时,磁场感应在线圈中形成,感应磁场产生感应电势来抵抗通过线圈的电流。这种电流和线圈之间的相互作用被称为电的感应阻力,即电感。
有一个关键词,闭合回路我们看到的电路基本上是闭合的,无论是直接通过导线还是电容耦合形成通路。
然而,这个定义并不能让我们理解一些问题。例如,我们常说的引线电感、过孔电感等。一段引线和过孔只是电路的一部分,然后我们可以通过公式计算它们的电感值,表明引线和过孔电感是固定的,与电路的其他部分无关。如何理解这个电路的局部电感?
当电流通过电线时,电线周围会产生磁场。当电线电流发生变化时,磁场也会发生变化,变化的磁场会产生电场,阻碍电流的变化,阻碍电流变化的能力可以理解为电感,因为电线是电路的一部分,所以这部分电感称为局部电感。
事实上,上述电路的整体电感应该是整个电路所有导线的结果。
上图来自信号完整性和电源完整性分析-第二版。
最初写在这里,也几乎可以理解寄生电感,直线电感是如何来的。然而,我相信你现在认为这些都是理所当然的,两天后,一切都属于0。这些话更像是结论,不知道它们是怎么来的,也很难在你的脑海中建立一个图像场景。
为了更清楚地理解,我想了更多,并产生了新的问题:似乎我记得麦克斯韦方程组说过,变化磁场产生的电场是环形电场。它是如何沿着导线变成方向的?麦克斯韦那是不可能出错的,上图的作者都出书了,也不会出错。
为了弄清楚,我不得不再次翻转麦克斯韦方程组。说实话,这个方程组读了很多遍,忘记了,忘记了看,但幸运的是,多读几次,在似乎不理解的道路上,不断向理解的方向前进。
这里主要用于麦克斯韦方程组。我不会列出磁生电的公式和方程(因为你知道)。这意味着任何曲面都可以取出。如果通过磁感线的数量发生变化,则在此曲面中会感觉到电场。示意图如下(图片来自长尾技术):
知道了这些,上面的问题(产生的电场是环形电场,怎么会变成沿着导线的方向?)很容易理解,理解过程如下图所示。
我们在通电导线上下对称选择两个面。如果电流在曲面1产生的磁场向上,则曲面2产生的磁场方向向向向下,相反。如果电流减小,磁场B会减小,产生的环形电场如黄线圈,两个曲面的磁场方向不同,所以产生的环形电场是顺时针和逆时针。导线上两个环形电场的叠加,电场方向沿导线向右,也说明此时是为了防止电流变小。
一般来说,如果一段导线上有电流变化,就会产生感应电势,防止电流变化。这不是电感吗?
通过以上内容,我个人认为寄生电感、导线电感等,实际上是导线本身的变化电流产生变化磁场,变化磁场产生反向电场,防止电流变化,这是电感的属性。
麦克斯韦建立了电磁场理论,统一电、磁、光学,很难理解。当我在大学学习的时候,我觉得这是一本天书。然而,经过多年的工作,当我真的想找出一些问题时,我最终会把它们翻过来。理论与实践相结合,我觉得真的不一样。谁用谁知道。
码字不容易,需要查资料总结就更难了,希望同志们能多来几个赞和看,谢谢。