的电阻器和电感器最基本的线性元素之间有线性关系吗电压和当前的)和被动(消耗能量)元素。当电阻和电感通过电压源连接时,这样得到的电路称为电路RL电路。
RL电路类型
串联RL电路的传递函数
一个传递函数用于分析RL电路。在拉普拉斯域中,它被定义为系统的输出与系统的输入之比。
考虑一个RL电路,其中电阻和电感相互串联连接。
让V在为输入电源电压,
Vl为电感之间的电压L,
VR为电阻器之间的电压,
I是流过电路的电流。
现在为了寻找传递函数应用电压或电位分压器法则。的分压器规则是用来确定电路中任何元件的输出电压的最简单的规则。
它指出,电阻之间所分配的电压与它们各自的电压成正比电阻。
采用分压器规则,电压跨电感Vl是:
电阻器V上的电压R是:
传递函数Hl为电感器:
同理,传递函数HR对于电阻器,
当前的
由于电路是串联的,所以电阻和电感中的电流是相同的,由:
RL电路的时间常数
an的时间常数RL电路定义为电流达到最初上升速度时所维持的最大值所花的时间。
串联RL电路的时间常数等于电感值与电阻值之比:
在那里,
T =时间常数,单位为秒,
L =亨利的电感器,
R =电阻,单位为欧姆。
在RL电路中,由于电感器的存在,电路中的电流不会以一个稳定的速率建立,因为电感器有一个特性来反对流过它的电流的变化。所以电流的增长率一开始是很快的但是当它接近最大值时就会减慢。在每个时间常数,电流建立其剩余距离的63.2%。如图所示,在RL电路中建立一个电流需要5倍常数。
RL电路作为滤波器
低通RL滤波器
考虑一个RL电路提供一个频率变化的电压源,电路的输出电压取于电阻R之间1。电阻R1与频率无关,但电感电抗与频率成正比(如Xl= 2πfL)。在低频率或零频率(如直流)时,电感电抗Xl与电阻相比是非常小的,因为当频率低时,电感电抗也很低,所以它作为一个短路。因为没有电压降电感的输出电压在幅值和相位上几乎与输入电压相同,它作为低通滤波器。当频率增加时,感应电抗,Xl也增加,这将导致电感之间电压降的幅度增加,从而降低电阻之间的输出电压。电感电抗的增加会在输入和输出电压之间产生相移。
高通RL滤波器
考虑一个RL电路是由一个变化频率的电压源供电,电路的输出电压取过电感L1。在非常低的频率或零频率时,电感阻抗为零,因此,电感器作为短路,其输出电压为零。随着频率的增加,感应电抗也增加,导致更多的电压下降,它的作用高通滤波器。