串联电感(有无互感)
当两个电感器首尾相连,即一个电感器的末端连接到另一个电感器的起始端,并且相同的电流流过这两个电感器时,则称这两个电感器串联连接。
无互感串联电感
考虑两个电感,电感分别为 $L_{1}$ 和 $L_{2}$,串联连接(见图)。假设两个线圈之间的互感为零。设 $L_{T}$ 为串联电感的总等效电感。
假设在任意时刻,电流以 di/dt 的速率变化。电路中的总感应电动势等于 $L_{1}$ 和 $L_{2}$ 中感应电动势的总和。
参考图示,我们有:
$$\mathrm{e=L_{1}\frac{di}{dt}+L_{2}\frac{di}{dt}}$$
$$\mathrm{\Longrightarrow e=(L_{1}+L_{2})\frac{di}{dt}}$$
同时,
$$\mathrm{e=L_{T}\frac{di}{dt}}$$
因此,
$$\mathrm{L_{T}=L_{1}+L_{2}}$$
类似地,对于 n 个串联电感,等效电感将为
$$\mathrm{L_{T}=L_{1}+L_{2}+L_{3}+......+L_{n}}$$
有互感串联电感
考虑两个串联连接的电感。设
$$\mathrm{L_{1} = 第一个电感的电感}$$
$$\mathrm{L{2} = 第二个电感的电感}$$
M = 电感器之间的互感
情况 1 - 串联互助连接 在这种情况下,两个电感器连接在一起,使得它们的磁通相互增强,即方向相同。假设在任意时刻,电流的变化率为 di/dt。总感应电动势将等于 $L_{1}$ 和 $L_{2}$ 中感应电动势的总和以及互感电动势。
参考图示,我们得到:
$$\mathrm{e=L_{1}\frac{di}{dt}+L_{2}\frac{di}{dt}+M\frac{di}{dt}+M\frac{di}{dt}}$$
$$\mathrm{\Longrightarrow e=(L_{1}+L_{2}+2M)\frac{di}{dt}}$$
如果 $L_{T}$ 为电路的总电感,则
$$\mathrm{e=L_{1}\frac{di}{dt}}$$
因此,
$$\mathrm{L_{T}=L_{1}+L_{2}+2M}$$
这里,磁通量是互助的。
情况 2 - 串联对置连接 在这种情况下,两个电感器连接在一起,使得它们的磁通相互抵消,即方向相反。假设在任意时刻,电流的变化率为 di/dt。电路中的总感应电动势将等于 $L_{1}$ 和 $L_{2}$ 中感应电动势的总和减去互感电动势。
参考图示,我们得到:
$$\mathrm{e=L_{1}\frac{di}{dt}+L_{2}\frac{di}{dt}-M\frac{di}{dt}-M\frac{di}{dt}}$$
$$\mathrm{\Longrightarrow e=(L_{1}+L_{2}-2M)\frac{di}{dt}}$$
如果 $L_{T}$ 为电路的电感,则
$$\mathrm{e=L_{1}\frac{di}{dt}}$$
因此,
$$\mathrm{L_{T}=L_{1}+L_{2}-2M}$$
这里,磁通量是减性的。