一天一點基礎（續1）

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也就是說，在線圈中插入鐵芯后電路的時間常數發生了變化
我們知道，RL電路的時間常數等于L/R，如上所述線圈的電感量增大了（因為插入了鐵芯）而線圈的電阻值并沒有變化，即線圈的時間常數增大了

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那么我們就通過軟件模擬一下上述的過程把

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大家請看這張圖
這個圖主要的意思已經標注在圖中了。它是一個沒有在線圈中插入鐵芯時電路的等效電路圖。
請大家注意“等效電路”的概念
等效電路可以是一個簡單元件的等效電路，也可以是一個復雜網絡的等效電路。例如我們把實際的線圈（電感器）等效為一個RL串聯電路（或RLC并聯電路），這是對元器件的等效電路。我們把555時基電路等效為一個理想的脈沖信號源，這是對一個網絡的等效。所以，等效電路是一個泛泛的概念。至于等效到什么程度（用什么等效電路來表示）則要根據具體情況具體分析。一個原則是：等效電路不能和實際相脫離，也就是說等效的結果不能是錯誤的（但允許有一定的誤差）。

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在上面的等效電路中有兩個基本的變量：電感器的電壓VL(t)和電感器的電流IL(t)
其中，VL(t)即是脈沖信號源的輸出電壓Vs（即電感器的激勵電壓）。
需要新手朋友們注意，這里的電感器L是包含其電阻（電感器的直流電阻）的，并不是指“純電感”。

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這是對上述電路運行“瞬態分析”的結果
其中，紅色的波形是VL(t)即Vs的波形，藍色波形是IL(t)的波形。
請大家注意，為了讓大家看的更清楚些，圖中波形是按比例縮放的（其幅度并不是實際值）。

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那么我們就分析一下這個波形，看看它有什么特點

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這是第一個脈沖時信號的波形
這個圖中，底部的黑線是零指示線
大家可以看到，當激勵電壓Vs（即電感器電壓VL(t)）由零躍變到Vmax（幅值）的瞬間，電感器的電流（藍色波形）是等于零的。這就說明：電感器的電流不能躍變。電壓躍變到幅值后在一段時間內保持不變（常數），這段時間即脈沖寬度。在這個電路中脈沖寬度為1.7mS（毫秒）。大家已經看到，在這段時間內電感器的電流IL(t)是按照指數規律上升到穩態值的。我們知道這個電感器的電感量等于70mH（毫亨），電阻值等于200歐姆，那么它的時間常數就等于：0.07/200=350uS（微秒）。我們知道，大約經過3~5倍的時間常數后，電流近似的達到穩態值。我們按5倍的時間常數計算，即5*350uS=1.75mS。也就是說，我們可以認為經過1.75mS以后電流即達到穩態值Imax。在這個電路中Imax=2.5/200=12.5mA。
我們知道，激勵信號Vs的脈沖寬度等于1.7mS，因此在激勵信號Vs的高電平期間，電感器電流基本上達到了穩態值Imax。
這就是電感電流的上升階段（由零到穩態值）的過程。

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電感器電流變化的過程即磁場能量變化的過程

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這是電感器電流的下降過程
其中，底部的黑線是“零指示線”。
在脈沖電壓Vs的低電平期間（等于0V）脈沖電壓源等效為短路，電感器將通過電源Vs以及自身的電阻“放磁”。這個過程的快慢也取決于RL回路的時間常數L/R。在這個電路中“充磁”和“放磁”的時間常數是一樣的
大家可以看到當電壓由穩態值（2.5V）躍變到0V的瞬間，電感器的電流并沒有變化仍然保持電壓躍變以前的值，隨后電流IL(t)按照指數規律減小。
我們知道，電壓脈沖的周期是2.5mS，脈沖寬度（高電平時間）為1.7mS，那么其低電平期間就等于脈沖周期減脈沖寬度=2.5-1.7=0.8mS=800uS
我們又知道，在脈沖信號的高電平期間電感器的電流基本上達到了穩態值。那么我們就不難判斷：在脈沖信號的低電平期間，由于時間短于高電平期間，所以在高電平期間“充有一定磁”的電感器，不能完全釋放完其磁場能量。這就是為什么在第二個電壓脈沖到來的瞬間（電壓由0V躍變到2.5V）電感器的電流為什么不是零的原因。

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大家可以看到，在第二個脈沖上沿時刻，電感器的電流IL(t)并不等于零（離黑色零指示線有一段距離）

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第二個電壓脈沖上沿以后，電感器電流由一個非零值開始按照指數規律上升到穩態值.....
以后的過程就不難分析了。電感器反復的“充磁”和“放磁”，而其存儲的磁場能量的多少與其電流IL(t)是密切相關的

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其實我們也可以讓這個電感器充分的充磁和放磁
怎么辦呢？
聰明的大家可能已經猜到了：改變脈沖電壓的周期和脈沖寬度

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如圖所示，我們把激勵信號的脈沖寬度和周期均增大10倍
我們再來看一下電感器的電壓VL(t)和電流IL(t)的波形把。

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這就是當激勵信號Vs（即電感器的電壓）的脈沖寬度和脈沖周期均增大10倍后，電感電壓（紅色）和電感電流（藍色）的波形了
激勵信號的高電平（等于2.5V）時間遠大于RL電路的時間常數L/R；低電平（等于零）時間也遠大于RL電路的時間常數L/R。因此電感器的電流可以上升到穩態值2.5/200=12.5mA ，下降到零，即可以充分的“充磁與放磁”。

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今天就到這里吧，再見朋友們

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xuyaosong

850老師您好，有個問題啊，在685樓，第一個高電平使得電流指數上升，然后低電平的時候電流指數下降，第二個高電平的時候電流有個初始值，這樣上升同樣的時間后是不是應該能夠更快的上升到最大值，但是我看圖中好像一樣的啊，不知道是不是視覺的誤差還是我理解有誤啊？

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xuyaosong您好
首先俺不是老師。真的如此，俺從來沒有做過老師的
俺打掃過廁所，拾過酒瓶子.....但俺沒有做過虧心事。俺是弱勢群體中的一員
老師掙的錢比俺多多了，社會地位也高。俺可沒法比啊
俺只是一個普普通通的人，充其量是一個“一瓶醋不滿，半瓶醋晃蕩”人。
請大家直接稱呼俺850就好，老師就不敢當

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xuyaosong提出的這個問題很好，我們就一起探討一下吧

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大家知道，電路問題是非常抽象的。因為“電”這種東東一般是不可以被人直接感知的。那么它是不是就沒有規律了呢，當然不是了。比方說，我們可以通過儀器的測量間接的感知電的存在。我們也可以通過電的一些效應感知電的存在
其實，人們所做的不過是在利用自然的規律而已
發現的規律被人們利用發明了各種各樣的東東，沒有被發現的規律人們在探索、研究，一旦發現了某種規律性就會搞出另外的東東。而這些都是建立在實驗的基礎上的，是人們對感性世界的理性認識。