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电感器工作原理(导电六)

电感器为什么能够通直流电,阻交流电?

2018年10月02日   维加斯新闻报
晏成和

    上篇文章谈到电容器通交流、阻直流电,还有电感器能够通直流电、阻交流电?为什么电感器有如此特性?这也是现代物理用心回避的伤心地。电感器的结构也很简单,把一段导线绕成螺旋线圈即成,如图,有的为了加强感应,在线圈中间环绕磁芯。
    电感器导通直流电很好理解,因为它本身就是一段导线,直流电通过电线能够产生磁场、通过电感线圈同样会产生磁场,这个螺旋线产生的磁力线方向是电感线圈中心的平行直线(右手定则),这样的磁场力不仅不能阻止直流电,而且能够使之流动更加顺畅。
    但是,电感器一旦联通了交流电,电流就会在电感器线圈里头发生阻滞,流动不畅,甚至会梗阻完全流不动。电感器为什么能阻滞直至阻止交流电呢?这又要回顾小磁鍼实验的结论:(1)电子的运动伴生著电磁波 ;2这种电磁波能传播到导体之外。
    直流电通过电感器线圈,所形成的电磁波的集合只是沿线圈轴线方向稳定的磁场,对直流电的导通没有影响。交流电的强度和方向是以一定频率变化著的,交流电通过电感器线圈时,所伴生的电磁波也时强时弱、方向时正时反。电感器的线圈匝与匝之间接近,伴生的电磁波会相互干扰,形成时强时弱、时正时反的电磁波,这紧挨着导线的杂乱电磁波会干扰邻近导线内的常规电压波、干扰邻近导线内电子的运动,使得电压波不顺畅,电子的运动无所适从,宏观表现就是电流不畅,受到阻滞。
    以上原理能够很好地解读:交流电频率越高,所伴生的电磁波的时强时弱、方向时正时反频率干扰越高,电流在电感器中受到阻滞越大。所以对高频交流电只需用匝数不太多的线圈加上铁氧体芯就能阻止。对付低频交流电,则要用到线圈密、匝数多(数千匝)的电感器方能阻止。这是因为低频交流电的波长较长,在较短的导线中不易出现反向干扰,只有在较长线路中、杂乱电磁波的数千次的干扰中才能受到阻滞。
    用电子的运动伴生著电磁波的观点,解释了电感器通直流电,阻交流电;用电子伴生电磁波的观点,综合解释了电容器、变压器及其交流、直流特性。简单明晰、系统、逻辑,与实验事实全面相符。电容器通交流电,阻直流电的特点。这些特点在电路设计中非常有用。
    现有物理理论缺乏电子运动伴生著波的认识,在现有导电理论中,电压是电位、电动势,电流是电位作用下的自由电子的运动。面对交流电在电感器线圈里头发生阻滞、乃至梗阻、阻断,只能用 “感抗 ”-感觉到了、抗拒,这样的拟人化的词来进行遮掩。教科书说:交流电流过电感时,在任一暂态产生的感生电流和通入电流方向相反,从而对电流产生阻碍作用,即感抗。该理论只是说感抗暂态产生,却说不清感抗来自哪里,如何 “感”怎样 “抗”?也说不清为什么感抗的与通入交流电频率成正比,说不清为什么直流电的感抗也为零。说不清、道不明,于是就回避。
在近代电子技术、电路设计中虽然广泛地运用电感器的特性。但是百年物理学奉行着自由电子导电理论,没能够认识到电子的运动伴生著波、不知道这波对导线内电流的再作用,只能用一个词 -感抗敷衍著对电感器的追问,也就无从探讨电感机理及其物理原因。

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