電磁感應與交流電
RL 電路
把一個電阻和一個電感放在同一個電路裡,電流就不能再瞬間跳變——它會沿著一條平滑的曲線慢慢升起、慢慢消退。RL 電路就是你觀察這種漸進建立與衰減的地方。它回答了一個問題:線圈裡的電流到底要多快才打開或關閉?
精確地說,當一個電壓 V 的電池被接到串聯的電阻 R 與電感 L 上時,電流以 I(t) = (V/R)(1 - e^(-t/tau)) 增長,朝著最終值 V/R 爬升。時間常數 tau = L/R,以秒為單位,決定快慢:經過一個 tau,電流達到滿值約 63%;經過大約 5 個 tau,就幾乎到位了。當電源移除時,電流以 I(t) = I_0 e^(-t/tau) 衰減。
只要有線圈在切換,就會出現 RL 電路:繼電器、馬達、電源供應器、火花抑制器。誠實的重點是:這是 RC 電路的「磁性雙胞胎」,在 RC 中是電容透過電阻充電——兩者給出相同的指數形狀,但這裡反抗突然變化的是電感、而不是電容。開關斷得太快會讓 dI/dt 變得極大,於是 L dI/dt 可能飆到很大的電壓,在接點之間跳出電弧。
當 L = 2 H、R = 10 ohm 時,時間常數 tau = L/R = 0.2 s。電流在 0.2 秒內達到最終值的約 63%,並在大約 1 秒後幾乎穩定。
L = 2 H、R = 10 ohm 給出 0.2 秒的時間常數。
突然切斷 RL 電路會迫使 dI/dt 變得極大,於是 L dI/dt 可能飆到數百伏特——這就是斷開開關時看到的火花。這正是為什麼電感性負載需要保護二極體。
又稱
另見