根據楞次定律為什麼可知感應電動勢會阻礙電流增加?
課本上說根據楞次定律可知感應電動勢會阻礙電流增加,可是楞次定律是判斷電流方向的嗎?
嚴格來說,書上這麼寫也沒問題。下面是楞次定律的描述:
由於磁通量的改變而產生的感應電流,其方向為抗拒磁通量改變的方向。
由於電磁感應,電感中會產生感應電流,而這個電流方向,正好和電源供電的電流方向相反。所以的確是阻礙了電源電流的變化。
但是這樣說會讓人不太容易理解。在我們常規觀念里,楞次定律在很多情況下是用來判定無電源情況下的電磁感應的「感應電流的方向」。比如均勻磁場里的導體切割磁感線,其產生的迴路電流方向;或者發電機的線圈的感應電流方向,一類的。
但是放到帶電源的電路里,聽起來是有點怪。
所以在電路分析里,個人覺得應該用歐姆定律來解釋更容易理解一點:
電感存在感抗,而電感的感抗 。其中, 表示頻率, 表示電感量。
那麼在開關閉合的瞬間,電源對電感來說相當於一個階躍輸入,那麼裡面包含很多高頻分量,可以認為是頻率 比較大。所以在開關閉合的瞬間,感抗 較大。
根據歐姆定律:
(一般會用 電抗統一表示。電抗是阻抗、容抗、感抗的統稱)。
在開關閉合瞬間的電流 就會比較小。但是隨著電源的穩定,其高頻分量 急劇減少,所以其感抗 持續降低,一直到頻率 為零時,感抗 也就為零。(直流電源供電情況下)。
下圖就是開關閉合瞬間,電感兩端電壓,和流過的電流的歸一化示意圖。
電壓是從高往低走,而電流正好相反,從低往高走。所以題目中的燈泡才會慢慢亮起來。