1.5.2 電感元件的儲能
在電壓和電流取關(guān)聯(lián)參考方向的情況下,線性電感元件吸收的功率為

從
t=-∞到
t時刻,電感元件吸收的電能為

電感元件吸收的能量以磁場能量的形式存儲在元件的磁場中。可以認(rèn)為,在
t=-∞時,
i(-∞)=0,其磁場能量也為零。這樣,電感元件在任意時刻
t存儲的磁場能量為

從時間
t1到
t2,電感元件吸收的能量為

當(dāng)電流|
i|增大時,
WL(
t2)>
WL(
t1),
WL>0,電感元件吸收能量并轉(zhuǎn)變成磁場能量;當(dāng)電流|
i|減小時,
WL(
t2)<
WL(
t1),
WL<0,電感元件釋放能量。由此可見,電感元件也是一種儲能元件,同時,它也不會釋放出多于它吸收或存儲的能量,所以它又是一種無源元件。
隨時間變化的電感元件稱為時變電感元件。L隨磁鏈或電流而變化的電感元件稱為非線性電感元件,其韋安待性不是通過i-Ψ平面原點的直線。一般情況下,含有鐵磁物質(zhì)的電感線圈,其模型就屬于非線性電感元件;不含鐵磁物質(zhì)的空心線圈,一般可用線性電阻元件和線性電感元件的串聯(lián)組合來模擬。另外,含有較大空氣隙的,或者在鐵磁材料的非飽和狀態(tài)下工作的鐵芯線圈,也可以當(dāng)作線性電感元件來處理。
電感代表著磁場效應(yīng)。凡有磁場存在的場合就有電感,例如電容元件的引線,晶體管的端子、連接導(dǎo)線等都有電感,統(tǒng)稱為寄生電感或分布電感,因為一般都很小,往往都忽略不計。
【例1-3】在圖1-15(a)所示電路中,電流i(t)的波形如圖1-15(b)所示,電容L=2H。求u(t)、p(t)、W(t),并繪出它們的波形。