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电感最形象的类比 [复制链接]

 
本帖最后由 bigbat 于 2021-12-18 12:17 编辑

我在给一些非专业的同事讲解电阻、电容、和电感时,其中的电感最让我头痛。我的困惑是无法给电感找到生活中比较相近的类比事物。我觉得生活中的弹簧和电感有点类似。

1、电感是将电能转化成“磁能”,弹簧是把机械能转换成“弹力势能”

2、电感有磁饱和现象,弹簧也会有弹性势能“饱和”。

3、电感有自感的存在,出现电压大于电源电压的情况。弹簧也会因为失去压力或减少压力而将弹性势能,释放到“系统中”,还会由于惯性使得弹簧比原来更长。

用弹簧系统来解释电路的阻尼是很不错的例子。

 

此帖出自电源技术论坛

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LC谐振与机械振子比拟.png 可以这样比拟。


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有人用弹簧和电感做比喻的

既然是给非专业的同事人士,漫画讲比较合适


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所述的能量转换:

image-20211218190717-1.png  

这种磁力矩与弹簧的弹力是相似(与机械钟表中的发条更接近一些),当弹簧因外力被压迫后(相当于磁芯被磁化),弹簧的弹性势能增加(相当于磁芯 的磁力矩增加,也就是磁芯储能增加),如下图所示:

image-20211218190731-2.png  

当压迫弹簧的外力撤消后,弹性势能转换为动能对外做功,同样的道理,磁力矩在变化的过程中产生变化的磁场,也可以对处于磁场中的导线或线圈做功,如下图所示:

image-20211218190749-3.png  

因此,磁芯的体积越大,则内部的磁畴越多,则相同类型的磁芯材料能够存储的能量越多,这就解释了为什么功率越大的变压器需要体积更大的磁芯。

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很形象,还是看图讲起来更加直观  详情 回复 发表于 2021-12-20 12:07

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超人张三在太空中头顶一根弹簧推动飞船作匀加速运动

张三忽然利用超能力自身停止运动,弹簧不再继续推动飞船前进,而是反弹了

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张三和弹簧是不是捆绑关系,还是可以分开  详情 回复 发表于 2021-12-19 10:02

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PowerAnts 发表于 2021-12-19 09:45 超人张三在太空中头顶一根弹簧推动飞船作匀加速运动 张三忽然利用超能力自身停止运动,弹簧不再继续推动 ...

张三和弹簧是不是捆绑关系,还是可以分开

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先把你楼主位的问题搞完你再找5楼的“问题”   1,OK 2,空芯电感咋说? 3,电感自感电动式大于电源电压,愣次定律决定;弹簧由于惯性使得弹簧比原来更长,只有增幅振荡,八杆子打不到一  详情 回复 发表于 2021-12-19 13:09

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bigbat 发表于 2021-12-19 10:02 张三和弹簧是不是捆绑关系,还是可以分开

先把你楼主位的问题搞完你再找5楼的“问题”

 

1,OK

2,空芯电感咋说?

3,电感自感电动式大于电源电压,愣次定律决定;弹簧由于惯性使得弹簧比原来更长,只有增幅振荡,八杆子打不到一块去

 

===============================

电路两大惯性元件:电感、电容,分别对施加的电流和电压有惰性,即“惯性”

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这杆子打得着呀,自感电压会不会比电源的电压高?弹簧的弹性势能会不会比用来的机械压力大?  详情 回复 发表于 2021-12-19 15:33

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PowerAnts 发表于 2021-12-19 13:09 先把你楼主位的问题搞完你再找5楼的“问题”   1,OK 2,空芯电感咋说? 3, ...

这杆子打得着呀,自感电压会不会比电源的电压高?弹簧的弹性势能会不会比用来的机械压力大?

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『弹簧的弹性势能会不会比用来的机械压力大?』 弹性势能是能量,机械压力是力,二者是不同的物理量,具有不同的单位,不可互相比较大小。  详情 回复 发表于 2021-12-20 10:38

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一粒金砂(高级)

形象个锤子,既然是非专业人士,用弹簧举例就能听懂?

用惯性不是更简单

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欢迎用惯性给楼主讲一下  详情 回复 发表于 2021-12-20 10:46

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bigbat 发表于 2021-12-19 15:33 这杆子打得着呀,自感电压会不会比电源的电压高?弹簧的弹性势能会不会比用来的机械压力大?

『弹簧的弹性势能会不会比用来的机械压力大?』

弹性势能是能量,机械压力是力,二者是不同的物理量,具有不同的单位,不可互相比较大小。


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不亦心 发表于 2021-12-19 18:30 形象个锤子,既然是非专业人士,用弹簧举例就能听懂? 用惯性不是更简单

欢迎用惯性给楼主讲一下

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我回这个帖子的时候只看了“我在给一些非专业的同事讲解电阻、电容、和电感时”这个开头,后面的根本没有细看, 且不论楼主的类比正确与否,就但看这种类比真的能让非专业的人士更容易理解吗? 哪怕  详情 回复 发表于 2021-12-20 21:05
感量  质量 电流  速度 自感电动势  作用力   WL=0.5*L*I^2 W=0.5*M*v^2 E=L*di/dt F=M*dv/t   有电流的电感的回路中电流发生变化时的自感电动势 有速度的物体在运  详情 回复 发表于 2021-12-20 15:07

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所述的能量转换:   这种磁力矩与弹簧的弹力是相似(与机械钟表中的发条更接近一些),当弹簧因外力被压迫后(相当于磁芯被磁化),弹簧的弹性势能增加(相当于磁芯 的磁力矩增加,也就是磁芯储能增加),如下图所示:   当压迫弹簧的外力撤消后,弹性势能转换为动能对外做功,同样的道理,磁力矩在变化的过程中产生变化的磁场,也可以对处于磁场中的导线或线圈做功,如下图所示:   因此,磁芯的体积越大,则内部的磁畴越多,则相同类型的磁芯材料能够存储的能量越多,这就解释了为什么功率越大的变压器需要体积更大的磁芯。

很形象,还是看图讲起来更加直观


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Jacktang 发表于 2021-12-20 10:46 欢迎用惯性给楼主讲一下

感量  质量
电流  速度

自感电动势  作用力

 

WL=0.5*L*I^2
W=0.5*M*v^2

E=L*di/dt
F=M*dv/t

 

有电流的电感的回路中电流发生变化时的自感电动势
有速度的物体在运动过程中速度改变时的作用力

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非专业人士列不出这个对应关系  详情 回复 发表于 2021-12-20 21:07

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通电的电感回路硬断开,过度时间趋于零,产生极高的自感电动势

玉从1米高处掉到水泥地板上,变形时间趋于零,碎!!!

 

弹簧,弹个毛线


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弹簧跟电感二者的模型,只在振动系统上能类比,琴弦的震动就可以是LCR模型,弹簧与法码的机械振动也是LCR模型


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Jacktang 发表于 2021-12-20 10:46 欢迎用惯性给楼主讲一下

我回这个帖子的时候只看了“我在给一些非专业的同事讲解电阻、电容、和电感时”这个开头,后面的根本没有细看,

且不论楼主的类比正确与否,就单看这种类比真的能让非专业的人士更容易理解吗?

哪怕是相关专业的,这种类比就能让他快速入门?

为了讲解A,拿B做类比,那听的人是不是要先掌握B,然后再掌握A,而后才能把B的关系映射到A?

我就是想单纯的学习一下A,你非要我先学毫不相干的B,不怼你怼谁?

比如,楼主说的,非专业同事,假如是产品经理或者销售问,降成本能不能把电感的续流二极管省掉。你去跟他讲弹簧系统?

坐车上突然加/减速的惯性,哪个更直观容易理解?

哪怕说电感在电路里就是个杠精都比拿弹簧更容易让非专业人士理解。

 


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PowerAnts 发表于 2021-12-20 15:07 感量  质量 电流  速度 自感电动势  作用力   WL=0.5*L*I^2 W=0.5*M*v^2 ...

非专业人士列不出这个对应关系


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记得第一次学电阻电容电感的时候,都会有那些形象化的解释,现在想想确实可笑


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