在高中物理的学习中,第三章涉及的是交变电流,其中第三节主要讲解了交流电路中的电容和电感,特别是电感扼流圈的原理。扼流圈是一种电感性线圈,它能够对抗交流电流,尤其是高频交流电流,允许低频电流和直流通过。扼流圈的电抗与其工作频率成正比,这意味着它可以有效抑制高频信号,而对低频或直流信号的阻碍较小。
电感扼流圈按照工作频率的不同,可以分为几种类型:滤波扼流圈常用于整流电路中过滤高频噪声;声频扼流圈则针对音频范围内的电流进行扼制;高频扼流圈则用于阻止高频电流,如无线电波。电感线圈的基本特性是阻碍电流的变化,这种阻碍称为感抗,其大小与电感值和工作频率有关。
共模电感是一种专门设计用于抑制共模干扰的器件,它由两个相同尺寸和匝数的线圈对称地缠绕在同一个铁氧体磁芯上。当共模电流通过时,磁通相互叠加,产生大电感,从而抑制共模信号。而差模电流通过时,磁通相互抵消,对差模信号的影响极小。因此,共模电感在平衡线路中可以有效阻止共模干扰,不影响正常差模信号的传输。
制作共模电感时,有几点需要注意:导线必须相互绝缘,以防瞬间过电压导致短路;磁芯在大电流通过时不应饱和;磁芯与线圈需绝缘,防止瞬时过电压引起击穿;尽可能使用单层绕制,以减少寄生电容,提高抗瞬态过电压的能力;选择时要依据阻抗频率曲线,选择能有效滤波的频段,并且共模阻抗越大越好。同时,还要考虑差模阻抗对信号的影响,尤其是在高速端口的应用中。
在音频功率放大器中,低频扼流圈的作用是“通直流,阻交流”,但在实际应用中,它只能近似实现这一功能。低频扼流圈需要较大的电感值以阻挡音频范围内的交流分量,通常电感量以毫亨计。而高频扼流圈工作在高频电流环境,其电感量较小,通常以微亨计,主要用于选频。
电感扼流圈和共模电感是交流电路中重要的被动元件,它们通过调整自身的电感值,实现对不同频率电流的筛选和控制,从而在电源滤波、信号传输等方面发挥重要作用。在设计和选择这些元件时,需兼顾频率响应、阻抗匹配以及实际应用的需求。