磁耦合电路
第六章 频率响应与磁耦合电路
图6.13 一阶高通滤波器
相应的传递函数幅度为
| H (ω )|=
ω RC
1+ω 2 R 2 C 2 ωc RC
1 + ωc 2 R 2C 2 = 1 2
由
| H (ωc ) |=
解得
ωc =
1 RC
图6.14 一阶高通滤波器的幅频响应
频率响应与磁耦合电路
(c)无源带通滤波器 滤波器的传递函数为
H (ω ) = Vo R = V i R + j (ω L − 1 ) ωC
| 因此，RLC串联电路谐振条件下，VL |和 | VC |相等，均 为源电压有效值的Q倍。
频率响应与磁耦合电路
传递函数有很高的频率选择性，可以作为带通滤波器 1 ω = | H (ω ) | 使用，该带通滤波器的中心频率为谐振频率 LC 。 1 为其最大值的 2 时对应的频率称为截止频率（cutoff ω frequency），分别记为 ω ，（ ω > ω ），则带通滤波器的 带宽（bandwidth)B定义为 B = ω2 − ω1。
频率响应与磁耦合电路
• 频率响应、谐振与滤波器
• 电路的频率响应及描述方法 • 谐振电路 • 滤波器
频率响应与磁耦合电路
• 电路的频率响应及描述方法
对于图6.4所示的二端口网络，电路在频率为 ω 的电 源激励下，传递函数（transfer function）H (ω ) 是输出 Y （ Vo 或 I o ）与输入 X（ Vi 或 Ii ）之比。 即 H (ω ) = Y
频率响应与磁耦合电路
滤波器可分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。
(a) 低通滤波器，(b) 高通滤波器，(c) 带通滤波器，(d) 带阻滤波器 低通滤波器， 高通滤波器， 带通滤波器，
磁耦合谐振电路
磁耦合谐振电路是一种电路结构，其中两个或多个电感器通过磁耦合相互连接。这种电路 通常用于谐振应用，如无线能量传输、电力转换和通信系统中的滤波器。
磁耦合谐振电路的基本结构包括两个或多个电感器和一个共享的电容器。电感器之间通过 磁耦合进行能量传输和相互影响。当电路处于谐振频率时，电感器之间的能量传输最大化， 电路的效率也最高。
然而，磁耦合谐振电路也存在一些挑战。例如，设计和优化磁耦合谐振电路需要考虑电感 器之间的磁耦合系数、谐振频率的选择以及电路的稳定性等因素。此外，电感器之间的耦合 来说，磁耦合谐振电路是一种重要的电路结构，可以在无线能量传输、电力转换和通 信系统等应用中发挥关键作用。通过合理设计和优化，可以实现高效率、高稳定性和低干扰 的电路性能。
磁耦合谐振电路的工作原理是通过磁场的相互作用来实现能量传输和谐振。当一个电感器 中的电流变化时，它会产生一个磁场，这个磁场会影响到与之耦合的其他电感器。这种磁场 的相互作用导致能量在电感器之间传输，实现能量转换和传输。
磁耦合谐振电路
磁耦合谐振电路的优点包括高效率、高稳定性和较低的电磁干扰。它可以用于无线能量传 输系统中，将能量从一个电感器传输到另一个电感器，实现无线充电和能量传输。此外，磁 耦合谐振电路还可以用于电力转换和通信系统中的滤波器，以提高系统的性能和效率。
磁耦工作原理-概述说明以及解释
磁耦工作原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述磁耦是一种通过磁场的作用将信号或功率传输的装置。
它由一个主动端和一个被动端组成，主动端和被动端之间没有电气连接。
磁耦利用磁场的耦合效应，在电磁感应的基础上实现信号的传输和隔离。
磁耦的工作原理是基于法拉第电磁感应定律和电磁感应耦合制动效应。
当主动端通电时，形成的磁场通过铁芯传播到被动端，从而在被动端产生感应电动势。
这个感应电动势可以用于传输信号或功率。
磁耦的铁芯起到了传导磁场和隔离信号的作用，使得主动端和被动端之间没有直接的电气连接。
磁耦具有很多优点。
首先，磁耦的传输效率较高，能够实现高性能的功率传输和信号传输。
其次，磁耦具有电气隔离的功能，能够有效地隔离电气噪声和干扰。
此外，磁耦具有体积小、重量轻、结构简单等特点，便于集成和应用。
然而，磁耦也存在一些局限性。
首先，由于磁场衰减的影响，磁耦在传输距离上有一定的限制。
其次，磁耦对频率的适应性较差，对于高频信号的传输效果较差。
此外，磁耦在温度变化和外界磁场干扰下的性能稳定性也受到一定的影响。
未来，磁耦技术还有很大的发展空间。
随着科技的进步，磁耦的传输效率和频响特性将得到进一步提升。
磁耦也将在更多领域得到应用，例如电力系统中的能量传输、电动车的无线充电等。
因此，磁耦作为一种重要的传输技术，将为各行各业的发展提供更多的可能性和便利性。
1.2文章结构1.2 文章结构:本文将分为三个主要部分来讨论磁耦的工作原理。
首先，在引言部分概述磁耦的基本概念和作用。
接着，正文部分将详细介绍磁耦的基本原理、工作过程以及广泛应用的领域。
最后，结论部分对磁耦的工作原理进行总结，并探讨其优势和局限性，同时展望其未来的发展方向。
通过逐步展开，读者将能够全面了解磁耦的工作原理及其在各个领域中的应用情况。
1.3 目的目的磁耦是一种常见的电子元件，具有广泛的应用领域。
本文旨在通过对磁耦工作原理的深入探究，全面了解磁耦的基本原理、工作过程以及应用领域。
电路耦合效应原理
电路耦合效应原理一、引言在电子领域中，电路耦合效应是指电路中的一个部分对另一个部分产生的影响。
这种耦合效应可以是通过电磁场、电容、电感或其他方式实现的。
电路耦合效应的理解对于设计和分析电路至关重要。
二、电磁耦合效应电磁耦合效应是电路中最常见的一种耦合方式。
当电流通过一个导线时，会在周围产生一个磁场。
这个磁场会影响到附近的导线，从而产生电流。
这种现象被称为电磁耦合效应。
电磁耦合效应可以导致信号的串扰和干扰，从而影响电路的性能。
三、电容耦合效应电容耦合效应是指通过电容器将两个电路连接起来的一种耦合方式。
当信号通过一个电容器时，会在另一个电容器上产生一个电压。
这种现象被称为电容耦合效应。
电容耦合效应可以用于频率选择和信号传输，但也可能导致信号失真和干扰。
四、电感耦合效应电感耦合效应是指通过电感器将两个电路连接起来的一种耦合方式。
当电流通过一个电感器时，会在另一个电感器上产生一个电压。
这种现象被称为电感耦合效应。
电感耦合效应可以用于能量传输和信号隔离，但也可能导致信号衰减和相位差。
五、总结电路耦合效应是电子领域中一个重要的概念，对于电路的设计和分析具有重要意义。
电磁耦合效应、电容耦合效应和电感耦合效应是电路耦合效应的三种常见方式。
了解这些效应的原理和特点，有助于我们正确地设计和分析电路，提高电路的性能和稳定性。
在电子领域中，电路耦合效应是不可避免的。
我们需要根据具体的应用需求，选择适当的耦合方式，并采取相应的措施来减小耦合效应的影响。
通过合理设计和布局电路，选择合适的元件和材料，可以有效地降低电路耦合效应，并提高电路的性能和可靠性。
希望本文对读者对电路耦合效应的理解有所帮助，并在实际应用中起到指导作用。
磁耦合原理
磁耦合原理
磁耦合原理是指利用磁场相互作用的特性，将两个或多个磁性元件耦合在一起，实现信号的传递和能量的传输的一种物理原理。
它可以实现磁场的非接触式传递，使得信号或者能量可以在空气或非磁性介质中传输，同时通过合适的设计和调节，将传输效率最大化。
磁耦合原理的基本工作原理是通过磁场的相互作用，产生磁通量的变化，从而引起导体中的感应电动势。
当两个磁性元件之间存在磁场时，它们之间会形成一个磁通路，从而导致磁通量的变化。
这个磁通量变化会引起感应电动势的产生，从而在接收端产生电流或者信号。
为了实现有效的磁耦合，通常会使用磁性材料或者磁性铁芯来增强磁场的传递效果。
磁性铁芯可以将磁场线束聚集在一起，使得磁场的传输强度和范围得到增强。
同时，通过合理设计磁性铁芯的结构和形状，可以调节磁场的分布和方向，从而实现更好的磁耦合效果。
磁耦合原理在许多领域中都有广泛的应用。
例如，在电力系统中，变压器就是利用磁耦合原理将电能从高压端传输到低压端，实现电压的升降。
在无线通信中，磁耦合原理被用于设计无线充电装置，实现对电子设备的无线充电。
此外，在传感器、电动机、电路和通信系统等领域中，磁耦合原理也得到了广泛的应用。
总之，磁耦合原理是一种利用磁场相互作用的特性，实现信号
和能量传输的物理原理。
通过合理设计和调节磁场，可以实现高效的磁耦合效果，从而在各个领域中得到广泛的应用。
diy 磁耦合谐振式无线电力传输实验
diy 磁耦合谐振式无线电力传输实验磁耦合谐振式无线电力传输是一种通过磁场耦合实现无线电能传输的技术。
它可以将电力从一台电源传输到另一台电器中，而无需使用电线连接传输。
这种技术被广泛应用于科学实验和工业应用中，如无线充电、磁悬浮列车等。
本文将介绍如何通过自己动手制作磁耦合谐振式无线电力传输实验。
实验材料：1. 发送端- 一个 20V 直流电源- 一个0.1μF 电容器- 一个0.1Ω 电阻- 一个 2N2222 NPN 晶体管- 一个22μH 端对端线圈- 一个10kΩ 可变电阻- 一个10cm×10cm 的铜箔片制作步骤：1. 搭建发送端电路将 20V 直流电源连接到0.1μF 电容器的一端，再将另一端接到0.1Ω 电阻的一端，将其余一端连接到 2N2222 NPN 晶体管的基极。
将集电环与电源正极连接，再将发射极与22μH 的端对端线圈相连，同时将10kΩ 可变电阻与电容器相连。
最后将铜箔片贴在线圈上面，用导线连接至电源负极即可。
这是一个典型的声波谐振器的调制器。
3. 连接两个端对端线圈将两个端对端线圈的端口相连接（指两个线圈之间的耦合），注意连接电源时要分别连接两个线圈的电源端口。
4. 调整电路调整两个端对端线圈的谐振频率，使其相同。
可以调整每个电路的可变电阻器以及电容器的大小来实现这个目的。
之后，将两个电路之间的距离调整到最佳，以确保最大传输功率。
使用方法：打开发送端电源，将它放在电路的一端，将接收端电路放在电路的另一端。
测量输出功率和效率，如果功率和效率均较高，则实验成功。
本实验中使用的是谐振式无线电力传输，将电能通过磁场耦合来传输。
在实际工程应用中，可以采用这种传输方式将电能传输到远处的设备中，而无需使用繁琐的电线连接。
第六章 磁耦合电路分析
第六章 磁耦合电路分析6-1 学习要求（1）了解耦合电感元件的定义、互感M 的物理意义和耦合电感的电路符号；了解同名端的意义，并会判定同名端；能正确写出耦合电感的伏安关系方程，包括时域微分方程和相量方程； （2）会画耦合电感的去耦等效电路，并会用“去耦法”求解简单电路的等效电感； （3）会用“直接法”和去耦等效电路法，分析计算含耦合电感的正弦稳态电路；（4）了解理想变压器的定义及电路符号；了解变比的定义；能正确写出理想变压器的伏安关系方程，包括时域微分方程和相量方程；（5）了解阻抗变换的意义，并会进行阻抗变换计算； （6）会用“直接法”、阻抗变换法和等效电源定理法分析含理想变压器的简单电路。
6-2 主要内容1、互感与互感元件（1）自磁通与互磁通、自磁链与互磁链和自感与互感设线圈1的电流为1i 、匝数为1N ，线圈2的电流为2i 、匝数为2N ，如图6-44（a ）所示。
则电流为1i 产生的全部穿过线圈1 的磁通，称为线圈1的自磁通，用11Φ表示；由电流为2i 产生的全部穿过线圈2 的磁通，称为线圈2的自磁通，用22Φ。
11Φ中与线圈2相链的磁通21Φ，称为线圈1对线圈2的互磁通；22Φ与线圈1相链的磁通12Φ，称为线圈2对线圈1的互磁通。
11Φ中的一部分1σΦ只与线圈1相链，1σΦ称线圈1的漏磁通，故有11211σΦ=Φ+Φ。
22Φ中的一部分2σΦ只与线圈2相链， 2σΦ称线圈2的漏磁通，故有22122σΦ=Φ+Φ。
()a ()b图6-44 互感元件及其电路符号 （a ）互感元件 （b ）电路符号线圈1的自磁链11ψ和线圈2的自磁链22ψ分别为11111N ψ=Φ， 22222N ψ=Φ 线圈1对线圈2的互磁链21ψ和线圈2对线圈1 的互磁链12ψ分别为21221N ψ=Φ， 12112N ψ=Φ 线圈1自感和线圈2的自感分别为11111111L N i i ψΦ==， 22222222L N i i ψΦ== 线圈1对线圈2的互电感21M 和线圈2对线圈1的互电感12M 为212121211M N i i ψΦ==， 121212122M N i i ψΦ== （2）耦合电感元件与耦合系数彼此靠近的两个或多个线圈，若认为它们本身的电阻均为零，则这样的两个或多个线圈即构成了一个互感元件，也称耦合电感元件。
磁耦合电路
v1
ψ 12 = N1ϕ 12 ψ 21 = N 2ϕ 21 ψ 1 = ψ 11 + ψ 12 ψ 2 = ψ 22 + ψ 21
v2
Ψ 21
Ψ22
v1 = v2 =
dψ 1 dt dψ dt
= =
d (ψ d (ψ
11 +
ψ
12 )
dt
22 +
= =
dψ 11 dt dψ
+ +
dψ 12 dt
= v11 + v12 = v22 + v21
di1 v11 = L1 dt
ψ
21 )
22
dt
dt
dψ 21 dt
Self voltage
dψ 11 ψ 11 = L1i1 v11 = dt
dψ 22 ψ 22 = L2i2 di2 v22 = v = L 22 2 dt dt dψ 12 dψ 21 Mutual voltage v = v =
di2 2 dt
v21 = M
di1 L1 dt
di1 dt
, v12 = M
di2 dt di1 dt
di2 dt
combined
v1 = v11 − v12 = v2 = v22 − v21 =
− M
di2 L2 dt
− M
Phase forms
Self inductance part ˙ = ω L jI ˙ =Z I ˙ V
(1) (Self) Inductance Magnetic flux linkage ψ 1 = N1ϕ1 ψ 1 = L1i1
Voltage
v1 =
耦合电路功能和电路种类和工作原理
耦合电路功能和电路种类和工作原理根据功能的不同，耦合电路可以分为信号耦合电路、功率耦合电路和能量耦合电路等。
信号耦合电路通常用于实现信号的传输和放大。
其中常用的耦合方式有直接耦合、电容耦合和隔离耦合。
直接耦合电路采用直接连接方式，具有简单、低成本的特点，但是容易出现直流偏置问题。
电容耦合电路则通过电容耦合元器件实现信号的传输和隔离，可以有效解决直流偏置问题，但是对于低频信号会有一定的衰减。
隔离耦合电路则通过高频变压器或光耦等元器件实现信号的传输和隔离，能够实现良好的信号传输和隔离效果。
功率耦合电路常用于实现功率的放大和转换。
其中常用的耦合方式有直接耦合和变压器耦合。
直接耦合电路具有简单、低成本的特点，但是会产生浪费和热量等问题。
变压器耦合电路则可以实现功率的匹配和转换，能够提供更高的效率和稳定性。
能量耦合电路通常用于能量的传输和转换。
其中常用的耦合方式有电磁耦合和电感耦合。
电磁耦合电路通过电磁感应的原理实现能量的传输和转换，常见的应用有变压器和电感耦合放大器等。
电感耦合电路则通过电感元器件实现能量的传输和转换，常用于无线能量传输和电源管理等领域。
不同耦合电路的工作原理也各有不同。
直接耦合电路的工作原理是通过两个相连的电路直接传输信号或能量。
这种电路简单直接，但存在一定的缺陷，如直流偏置问题等。
电容耦合电路的工作原理是通过电容器实现信号的传输和隔离。
当输入信号的频率很高时，电容器呈现短路的特性，可以有效地传输信号。
而当输入信号的频率较低时，电容器呈现开路的特性，实现信号的隔离。
隔离耦合电路的工作原理是通过高频变压器或光耦等元器件实现信号的传输和隔离。
变压器通过电磁感应的原理实现信号的传输和变压，可以实现信号的隔离。
而光耦则通过光电二极管和光敏三极管实现信号的传输和隔离，具有更好的隔离效果。
变压器耦合电路的工作原理是通过变压器实现功率的匹配和转换。
当输入信号通过一个线圈时，变压器会产生磁感应，从而在另一个线圈上诱导出相应的电压和电流，实现功率的匹配和变化。
新型磁耦合隔离电路设计
ｃａ ｇｓｏ ｉｔ ｓ ａ，ｓ ｇ ｏ ｅ ｎｒｓｔ ｉ ｕｔｏ ｅ ｒ ｉｅｔｅｉｉａ ｓ ｔ ｆｈ ｇ ｅｃｃｕ ｌ ｇｉ ｌ ｅｃ ｃｉ ｈ ｅ ｆ ｇｓ ｉ ｌ ｕｉ ｐ ｗ ｒ ｅ ｒ ｉｔ ｄ ｔ ｍ ｎ ｔ ｌｔ ｅｏ ｅｍａ ｅ ｈ ｎｉ ａ ｔ ｎ ｉ ｉ ｓａ ｒ ｔ ｕ ｄｒｈ ｉａ ｓ ｔ ａｄｎｌ ｗ ｐｌ ， ｅｄｇ ｓ ｉ ａ ｉ ｒｓ ｒｄｂ ｅｍ ｇｅｉ ｃｕ ｌ ｇｉ ｌ ｅｃ ｃ ｉ ｔｅｍ ｇ ｅｃ ｎ ｅ ｅｉ ｔｌ ｔ ｅ ｎ ａ ｏ ｕｓ ｔ ｉｔ ｓ ｌ ｓ ｅｔ ｅ ｙｔ ａｎｔ ｏｐｉ ｏａ ｉ ｕｔｈ ａ ｔ ｔ ｎ ｉ ａ Ｔ ｅ ｈ ｉ ｇ ｏ ｎ ｈ ｃ ｎ ｓ ｔ ｒ ． ｎ ｉ
而 实现 低 频 或 直 流信 号 的磁 耦 隔 离传 输 。使 用该 设 计 可 以拓 展 磁 耦 合 隔 离技 术的 应 用 领域 ， 低 电路 功 耗 。 降 关 键 词 ：磁 耦 合 隔 离；脉 冲 变压 器 ：Ｃ Ｌ ＶＨＤＬ Ｐ Ｄ：
中 图分 类 号 ： Ｉ ｌ Ｔ） ６ ２
文献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：１７ — ２ ６ ２ １ ）４ ０ ６ — ５ ６ ４ ６ ３ （０ ０ — １ ２ ０ １
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｍａ ｅ ｉ ｏ ｌ ｓ ｌ ｔｎｇ ｃ ｒ ｕｉ ｓｇ ｆｎ ｗ ｇ ｔｃ ｃ ｕｐ ｉ ｉｏ ａ ｉ ｉｃ ｔ ｎ ｎｇ
号 ， 于低 频 或 直 流信 号 则无 能 为 力 。 了实现 磁 耦 合 隔 离电路 传 输 低 频信 号 的功 能 ． 对 为 用一 串窄脉 冲代 表 数 字 信 号 的 状 态改 变 ． 窄 脉 冲 的磁 隔 离传 输 代 替 低 频 数 字 信 号 的磁 隔 离传 输 ， 上 电 复位 电路 确 定 磁 隔 离传 输 电路 的初 始 状 以 以 态 ， 确 定 的初 始 状 态和 信 号 状 态 变化 脉 冲 的 共 同作 用 下 ， 磁 隔 离 电路 的输 出端 完整 恢 复 需要 传输 的数 字信 号 ， 在 在 从
电磁耦合问题在电路设计中的解决方案
电磁耦合问题在电路设计中的解决方案电磁耦合是指当电路或电磁元器件之间存在互相作用时，导致电路性能发生异常或干扰的现象。
在电路设计中，电磁耦合问题是一个常见且重要的挑战。
为了解决这一问题，工程师们可以采取一系列措施和方法来减少或消除电磁耦合，保证电路正常的运行和性能稳定。
首先，要注意电路布局设计。
合理的电路布局可以降低电磁耦合的发生概率。
应尽量避免信号线或电源线之间的交叉布线，减少线路之间的干扰。
此外，应尽量减少电路板的回线环路，避免形成闭合的回路结构，以降低电磁场的辐射和静电场的干扰。
其次，选择合适的元器件。
在电路设计中，选择低耦合性的元器件可以有效减少电磁耦合的问题。
例如，可以选择具有较低电磁辐射和敏感性的元器件，以降低电磁耦合引起的干扰或噪声。
此外，还可以考虑使用屏蔽罩或隔离器件来隔离电路，减少互相影响。
另外，合理的地线设计也是解决电磁耦合问题的关键。
良好的地线设计可以有效减少电磁辐射和电磁耦合现象。
在设计中应尽量减少共地引脚的使用，使用独立接地方式，确保地线的连接良好、短路电阻小。
另外，应避免地线回流路径过长或形成环路，以减小地线带来的干扰。
此外，还可以通过电磁兼容性测试和仿真分析来验证电路设计的稳定性和可靠性。
在设计完成后，可以进行电磁兼容性测试，通过测量电路的辐射和传导干扰水平，验证设计是否符合要求。
此外，还可以利用电磁仿真软件对电路进行模拟分析，找出潜在的电磁耦合问题并及时修正。
总的来说，在电路设计过程中，要重视电磁耦合问题的解决，通过合理的布局设计、元器件选择、地线设计和测试验证等方法，可以有效减少电磁耦合带来的干扰和问题，保证电路的正常运行和性能稳定。
通过不断地实践和总结经验，工程师们可以逐步提升电路设计的质量和可靠性，为实际应用提供更好的保障。
电路中的电磁感应与耦合技术
电路中的电磁感应与耦合技术电磁感应与耦合技术是现代电路设计与应用中的重要内容。
在电路中，电磁感应和耦合往往会引起信号干扰和信号衰减等问题，对电路的性能产生不良影响。
因此，掌握电磁感应与耦合技术的原理和方法，对于保证电路的稳定性和可靠性具有重要意义。
一、电磁感应技术电磁感应是指由于电场和磁场的变化而产生感应电流或感应电势的现象。
在电路中，电磁感应常常会导致信号串扰、电磁辐射等问题。
1. 电磁感应的原理根据法拉第电磁感应定律，当电磁场的磁通量发生变化时，会在闭合回路中产生感应电动势。
这个感应电动势可以导致回路中的感应电流产生，从而引起电路中的信号干扰。
2. 电磁感应的应用与解决方法电磁感应在电路中的应用十分广泛，如变压器、感应电动机等。
在设计电路时，为了减小电磁感应带来的干扰，可以采取以下方法：（1）合理布局电路，减小电磁感应耦合；（2）采用屏蔽技术，对特定的电路进行屏蔽，防止干扰；（3）优化电路结构，减小信号回路的面积，降低电磁感应的程度。
二、耦合技术耦合技术是指电路中不同部分之间的相互作用与联系。
在电路设计中，耦合常常会产生电路阻抗的变化、信号波形的失真等问题。
1. 耦合的原理耦合可以分为电磁耦合和电容耦合两种形式。
电磁耦合指不同电路之间通过磁场进行能量传递和信号传输，电容耦合指不同电路之间通过电容进行能量传递和信号传输。
2. 耦合的应用与解决方法在电路设计中，耦合的应用很广泛，如电磁感应耦合、电容耦合等。
为了解决耦合带来的问题，可以采取以下方法：（1）合理选择元件并进行匹配，提高电路的匹配度；（2）使用滤波器等组件，对电路中的干扰信号进行滤除；（3）减小不同电路之间的距离，降低耦合的强度。
三、电磁感应与耦合技术的应用案例1. 高频电路中的电磁感应与耦合技术应用在高频电路中，电磁感应与耦合技术是十分重要的。
例如，在射频电路设计中，为了减小电磁感应带来的干扰，可以采用布局合理、屏蔽技术、优化结构等方法，确保信号的传输质量和稳定性。
电路基础原理电路的耦合与解耦
电路基础原理电路的耦合与解耦电路基础原理：电路的耦合与解耦随着现代社会科技的迅猛发展，电子产品已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
然而，大多数人对电子电路的工作原理了解甚少。
在电路设计中，一个很重要的概念就是电路的耦合与解耦。
在电子电路中，耦合是指不同部分之间相互影响的现象。
当一个电路中的两个或多个元件存在着相互的电或磁耦合时，我们称之为电路的耦合。
这种耦合现象既可能是有益的，也可能是有害的。
首先，让我们看一下有益的耦合。
在某些情况下，电路的耦合可以使得信号传输更高效、更稳定。
例如，当我们设计音频放大器时，输入信号必须经过输入电容耦合到放大电路中去。
这个电容将两个部分之间的直流偏置点隔离开来，使得输入信号只传输交流分量。
这样一来，如果我们更改偏置电压，不会对输入信号造成任何影响。
这种耦合方式可以让放大器工作得更加稳定。
此外，有益的耦合还可以在电路中实现能量传输。
比如说，无线充电器通过电磁耦合将能量从一个线圈传输到另一个线圈。
这种技术可以使得电子设备无需插入电源就能充电，非常方便。
然而，有些耦合是不希望发生的，因为它会对电路的正常工作产生负面影响。
例如，当我们在设计一台收音机时，如果输入电缆与输出电缆之间存在电磁耦合，那么输入信号就会被结果干扰，从而导致无法正常收听收音机频道。
这就是为什么我们在设计收音机电路时，要特别注意耦合现象，并采取解耦措施。
那么，如何解耦呢？解耦可以通过多种方法实现。
一种常用的方法是使用耦合电容。
耦合电容可以将两个电路之间的直流信号隔离开来，只让交流信号通过。
在大部分情况下，我们希望通过耦合电容来阻止低频干扰信号进入放大器，从而保持电路的稳定性。
此外，我们还可以使用屏蔽来解决电磁耦合的问题。
屏蔽可以有效地防止电磁波的传播，从而减少耦合现象的发生。
可以在敏感的电路部分周围添加金属屏蔽罩，或者使用屏蔽线缆来减少电磁干扰。
在高频电路中，传输线的耦合也是一个需要解决的问题。
一种常用的方法是使用间距隔离来减少耦合。
磁耦合谐振式原理及应用
磁耦合谐振式原理及应用磁耦合谐振式是一种基于磁耦合的谐振电路，它由一个电感和一个电容组成，通过磁耦合实现能量传递和谐振。
磁耦合谐振式的原理是利用电感和电容之间的磁耦合作用，将能量从一个电路传递到另一个电路，实现能量的存储和释放。
磁耦合谐振式的基本结构包括两个电路，一个是主电路，另一个是从电路。
主电路由电感L1和电容C1组成，从电路由电感L2和电容C2组成。
两个电路通过磁耦合实现能量的传递。
当主电路中的电容C1充电时，电感L1储存了一定的能量。
当电容C1放电时，电感L1释放储存的能量，通过磁耦合传递给从电路中的电感L2。
从电路中的电容C2接收到能量后，开始充电，电感L2储存了一定的能量。
当电容C2放电时，电感L2释放储存的能量，通过磁耦合传递给主电路中的电感L1。
如此循环往复，实现了能量的传递和谐振。
磁耦合谐振式的应用非常广泛。
首先，磁耦合谐振式可以用于无线能量传输。
通过磁耦合实现能量的传递，可以实现无线充电，例如无线充电器、无线电动车充电等。
其次，磁耦合谐振式可以用于无线通信。
通过磁耦合实现能量的传递，可以实现无线通信，例如无线充电器、无线电动车充电等。
再次，磁耦合谐振式可以用于无线传感器网络。
通过磁耦合实现能量的传递，可以为无线传感器网络提供能量，延长传感器的使用寿命。
此外，磁耦合谐振式还可以用于医疗设备、电子设备等领域，实现能量的传递和谐振。
总之，磁耦合谐振式是一种基于磁耦合的谐振电路，通过磁耦合实现能量的传递和谐振。
它的原理是利用电感和电容之间的磁耦合作用，将能量从一个电路传递到另一个电路，实现能量的存储和释放。
磁耦合谐振式的应用非常广泛，包括无线能量传输、无线通信、无线传感器网络、医疗设备、电子设备等领域。
通过磁耦合谐振式，可以实现无线充电、无线通信、延长传感器的使用寿命等功能。
耦合器工作原理
耦合器工作原理
耦合器是一种电子设备，主要用于将两个或多个电路相互连接，以传递信号或能量。
其工作原理基于感应和电磁耦合。
耦合器内部通常由一个或多个线圈组成，其中的线圈可以是绕在磁性材料上的线圈。
当一个电流通过其中一个线圈时，会在其周围产生一个磁场。
这个磁场会感应到其他线圈上的电流，并在其内部产生电压或电流。
这种感应现象是通过法拉第定律来描述的。
根据法拉第定律，当一个磁场变化时，将会在周围的任何线圈上产生一个电流。
因此，当一个电流通过一个线圈时，其周围的线圈会感应到磁场变化，并产生电流。
耦合器利用这种感应现象，使得一个电路中的信号或能量能够传递到其他电路中。
当一个电流或信号通过一个线圈时，其周围的线圈会感应到磁场变化，并在其内部产生一个相似的电流或信号。
这样，两个或多个电路之间就实现了相互连接，并可以传递信号或能量。
此外，耦合器还可以通过调整线圈之间的物理接近度来调节耦合的强度。
当线圈之间的距离越近，耦合的强度就越高。
反之，当线圈之间的距离越远，耦合的强度就越低。
总之，耦合器通过感应和电磁耦合的原理，将两个或多个电路相互连接，使得信号或能量能够在它们之间传递。
它在电子领
域中有着广泛的应用，例如在无线通信和功率传输中起着重要的作用。
第13章 磁耦合电路
13-1 互感 13-2 含有耦合电感电路的计算 13-3 变压器原理 13-4 理想变压器
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13-1 互感
耦合电感元件属于多端元件，在实际电路中， 如收音机、电视机中的中周线圈、振荡线圈，整 流电源里使用的变压器等都是耦合电感元件，熟 悉这类多端元件的特性，掌握包含这类多端元件 的电路问题的分析方法是非常必要的。
R1i1
L1
di1 dt
(100 t
0 V
150)V
0 t 1s 1s t 2s
2s t
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13-2 含有耦合电感电路的计算
dt
M
d i2
dt
L2
d i2 dt
在正弦交流电路中，其相量形式的方程为
U
1
j L1I1
j MI2
U 2 jMI1 j L2I2
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注意
两线圈的自感磁通链和互感磁通链方向一致， 互感电压取正，否则取负。表明互感电压的正、 负： （1）与电流的参考方向有关。 （2）与线圈的相对位置和绕向有关。
i1 M i2
+* *+ u_1 L1 L2 _u2解u1L1
di1 dt
M
di2 dt
u2
M
di1 dt
L2
di2 dt
i1 M i2
+*
+
u_1 L1
L2 *
_u2
u1
L1
di1 dt
M
di2 dt
u2
－M
di1 dt
－
L2
di2 dt
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已例知1R-21 已10知 , L1 5H , L2 2 H , M 1H, 求 u (t )和 u 2 (t )。
耦合电感并联等效电感公式推导
耦合电感并联等效电感公式推导
在电路中，电感是一种用来存储电能的元件，而耦合电感则是指两个或多个电感之间存在一定的磁耦合关系。
当两个电感之间存在磁耦合时，它们的等效电感将会发生变化。
本文将介绍耦合电感并联时的等效电感公式推导过程。
假设有两个耦合电感L1和L2，它们之间存在一定的磁耦合。
当这两个耦合电感并联在一起时，它们的等效电感记为Leq。
根据电路理论，耦合电感并联时的等效电感可以通过以下公式进行推导：
1. 首先，我们可以利用电感的互感系数M来描述两个电感之间的磁耦合关系。
互感系数M的取值范围在0到1之间，当M等于1时，表示两个电感之间完全磁耦合，而当M等于0时，表示两个电感之间没有磁耦合。
2. 根据耦合电感的定义，我们可以得到Leq与L1和L2之间的关系：Leq = L1 + L2 + 2M√(L1L2)。
这个公式表示了当两个耦合电感并联时，它们的等效电感与它们本身的电感值以及互感系数之间的关系。
3. 通过上述公式，我们可以看到，耦合电感并联时的等效电感不仅与两个电感的电感值有关，还与它们之间的磁耦合程度有关。
当M 接近1时，Leq的值将会显著大于L1和L2之和，这是因为磁耦合会增加电感的存储能量。
耦合电感并联时的等效电感公式可以通过电感的互感系数M来描述两个电感之间的磁耦合关系。
通过合理选择互感系数M的取值，我们可以控制并联电路的等效电感值，从而满足电路设计的需求。
通过深入理解耦合电感并联的等效电感公式推导过程，我们可以更好地应用这一原理于实际电路设计中，提高电路性能和稳定性。
电磁耦合馈电
电磁耦合馈电一、引言电磁耦合馈电是指通过电磁耦合的方式将能量传输到另一个电路中。
这种技术在工业生产和科学研究中得到了广泛的应用，特别是在无线充电和无线通信领域。
本文将介绍电磁耦合馈电的原理、应用和优缺点。
二、原理1. 电磁耦合的基本概念电磁耦合是指两个或多个互相靠近的线圈之间通过互感作用而产生能量传递的现象。
当一个线圈中有交变电流时，会在周围形成一个交变磁场，这个磁场会穿过周围空间并影响其他线圈。
如果其他线圈与第一个线圈之间存在一定距离，那么它们之间就会发生互感作用，即能量从第一个线圈传递到其他线圈中。
2. 无线充电原理在无线充电系统中，通常使用两个互相靠近的共振器来实现能量传输。
其中一个共振器被称为发射端，另一个被称为接收端。
发射端通过交变电流产生交变磁场，并将这个磁场传递到接收端。
接收端中的线圈通过互感作用从发射端中获取能量，然后将这个能量转化为电能供电。
3. 无线通信原理在无线通信系统中，通常使用两个互相靠近的天线来实现信息传输。
其中一个天线被称为发射天线，另一个被称为接收天线。
发射天线通过变化的电流产生变化的电磁场，并将这个电磁场传递到接收天线。
接收天线中的电路通过互感作用从发射天线中获取信号，并将这个信号解调后输出。
三、应用1. 无线充电无线充电技术可以使设备在不需要插入任何插头或连接器的情况下进行充电。
这种技术可以应用于各种设备，例如智能手机、笔记本电脑、平板电脑等。
2. 无人机和机器人无人机和机器人需要长时间运行而不需要更换或充电其内部的锂离子电池。
因此，使用电磁耦合馈电技术可以使其在运行时自动充电并延长其运行时间。
3. 医疗设备医疗设备通常需要在操作期间保持干燥和无菌。
使用电磁耦合馈电技术可以避免使用接触式电池或电缆，从而减少了感染的风险。
4. 无线通信无线通信技术可以将信号传输到远离发射器的设备中，例如智能家居、汽车和工业控制系统。
这种技术可以提高设备的灵活性和安全性。
四、优缺点1. 优点（1）不需要使用插头或连接器，方便快捷；（2）可以实现远距离传输能量和信息；（3）可以避免接触式电池或电缆带来的感染风险；（4）可以提高设备的灵活性和安全性。
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(注:方程中红色部分为互感电压 注 方程中红色部分为互感电压 方程中红色部分为互感电压)
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13.1 互感
5,耦合电感电路中的能量关系 ,
i1 = 0, i2 = 0, w1 = 0, w2 = 0 (1) i1 : 0 → I1 , i2 = 0
di1 p1 (t ) = i1v1 = i1 L1 dt
具有两个绕组的耦合电感电路符号
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13.1 互感
3,同名端规则 ,
线圈1 : Φ1 + Φ 21 ,
线圈2 : Φ 2 + Φ12
确定互感电压极性的方法 检查两线圈的物理缠绕方向 利 确定互感电压极性的方法: 检查两线圈的物理缠绕方向, 用楞次定理与右手准则, 判断感应电压的极性. 用楞次定理与右手准则 判断感应电压的极性 太麻烦! 太麻烦! 引入同名端法则
di1 (t ) v2 ( t ) = M dt = (2) × ( 1) × ( 8e t ) = 16e t V
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13.1 互感
耦合电感的串联等效
串联顺接 串联反接
两串联电感异名端相连
di di di di v = L1 + M + L2 + M dt dt dt dt di = ( L1 + L2 + 2 M ) dt
两串联电感同名端相连
di di di di v = L1 M + L2 M dt dt dt dt di = ( L1 + L2 2 M ) dt
Leq = L1 + L2 + 2 M
Leq = L1 + L2 2 M
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13.1 互感
同名端规则
1. 从一个线圈的同名端流入的电 流在第二个线圈的同名端产生 的互感电压参考极性为正. 的互感电压参考极性为正 2. 从一个线圈非同名端流入的电 流在第二个 第二个线圈的非同名端产 流在第二个线圈的非同名端产 生的互感电压参考极性为正 互感电压参考极性为正. 生的互感电压参考极性为正
V1 = jω L1I1 + jω MI 2 V2 = jω L2I 2 + jω MI1
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V1 = jω L1I1 jω MI 2 V2 = jω L2I 2 jω MI1
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13.1 互感 电路如下图所示, 的比值, 并用相量形式表示. 例2 电路如下图所示 求V2和V1的比值 并用相量形式表示 (例题 例题13.2 pp.435) 例题
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13.1 互感
互感电压 : d Φ 21 d Φ 21 di2 di2 = N1 = M 12 v1 = N1 dt di2 dt dt
d Φ 21 互感系数 : M 12 = N1 di2
互感系数M12: 线圈 相对于线圈 的互感 表示的线圈 电流 线圈1相对于线圈 的互感, 表示的线圈2电流 相对于线圈2的互感 互感系数 (i2) 在线圈 产生的互感电压 1)的能力 在线圈1产生的互感电压 的能力 产生的互感电压(v 的能力.
互感产生的条件: 当且仅当两个线圈距离足够近, 互感产生的条件: 当且仅当两个线圈距离足够近, 并且电路有时变电源驱动时,才会存在互感耦合. 并且电路有时变电源驱动时,才会存在互感耦合.
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13.1 互感
2,互感系数 ,
M12和M12都为正值 且满足 12=M21=M. 都为正值, 且满足M M称为互感系数, 它表征的是某个电感引发其相邻电感两端 称为互感系数 称为互感系数 产生感应电压的能力, 单位是H. 产生感应电压的能力 单位是 M值与线圈的形状,几何位置,空间媒质有关, 与线圈中的 值与线圈的形状,几何位置,空间媒质有关 值与线圈的形状 电流大小和变化无关. 电流大小和变化无关 耦合电感符号包括两个自感(L1和L2),互感 耦合电感符号包括两个自感 ,互感(M)以及各个电 以及各个电 流和电压. 流和电压
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13.1 互感
Φ1 = Φ11 + Φ12
自感电压 : v1 = N1 d Φ1 d Φ1 di1 di = N1 = L1 1 dt di1 dt dt
d Φ12 d Φ12 di1 di1 互感电压 : v2 = N 2 = N2 = M 21 dt dt di1 dt
耦合电感的并联等效
i
L1
M
L2
v
同侧并联 : L1 L2 M 2 Leq = L1 + L2 2 M
异侧并联 : L1 L2 M 2 Leq = L1 + L2 + 2 M
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13.1 互感
耦合电感的伏安特性
耦合电感上的电压 自感电压和互感电压. 耦合电感上的电压:自感电压和互感电压 自感电压 用电感的VCR特性确定自感电压的符号 用电感的 特性确定自感电压的符号. 特性确定自感电压的符号 用同名端法则确定互感电感的符号 用同名端法则确定互感电感的符号.
di1 (t ) di (t ) +M 2 dt dt di (t ) di (t ) v2 (t ) = L2 2 + M 1 dt dt v1 (t ) = L1
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di1 (t ) di (t ) M 2 dt dt di2 (t ) di1 (t ) v2 (t ) = L2 M dt dt v1 (t ) = L1
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13.1 互感
1,自感与互感 ,
自感 自感(self-inductance): 同一个线 圈中, 圈中 由于时变电流而产生感应 电压的现象. 电压的现象
自感电压 : v = L di dt 自感系数 : L = N dΦ di
互感 互感(mutual inductance): 当两 线圈接近时, 线圈接近时 电流在一个线圈中 引起的磁通量会对另一个线圈 产生影响, 产生影响 进而在另一个线圈上 产生感应电压的现象. 产生感应电压的现象 di1 d Φ12 互感电压 : v2 = M 21 互感系数 : M 21 = N 2 dt di1
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= 6.88∠ 16.7°
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13.1 互感 1. 含有耦合电感的电路求解 ① 标注各线圈电流的参考方向. 标注各线圈电流的参考方向 根据耦合电压的伏安图像, 并结合同名端法则, ② 根据耦合电压的伏安图像 并结合同名端法则 列写线 圈的电压方程. 方程中的自感电压始终为正 自感电压始终为正, 圈的电压方程 方程中的自感电压始终为正 互感电压 可正可负. 可正可负 通常使用KVL或网孔法列写方程 求解电路变量 或网孔法列写方程, ③ 通常使用 或网孔法列写方程 求解电路变量. 2. 注意事项 不要漏写互感电压项, 线圈电压包括两部分: 不要漏写互感电压项 线圈电压包括两部分 自感电压 互感电压. 和互感电压 注意互感电压的极性, 注意互感电压的极性 根据同名端法则判断互感电压的 符号. 符号
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13.1 互感 为便于反映互感的增强或削弱作用 简化图形表示 采用 为便于反映互感的增强或削弱作用, 简化图形表示, 同名端标记方法. 对两个有耦合的线圈各取一对端子(产生 同名端标记方法 对两个有耦合的线圈各取一对端子 产生 的磁通方向相同), 用相同的符号如" 加以标记, 的磁通方向相同 用相同的符号如""加以标记 则称这 一对端子为同名端 同名端. 一对端子为同名端 同名端与同名端法则: 确定互感电压的极性 同名端与同名端法则 确定互感电压的极性.
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13.1 互感 例题13.1 pp.433) 例1 (例题 例题
( a ) i1 = 0, i2 = 5sin 45t A
di2 (t ) v1 (t ) = M dt = (2) × (45) × (5cos 45t ) = 450cos 45t V
(b) i1 = 8e t A, i2 = 0
Step 2 列网孔电流方程
(1 + j10)I1 j 90I 2 = 10∠0° (400 + j1000)I 2 j 90I1 = 0
Step 1 画出相量形式的电路图
I 2 = 0.172∠ 16.70°A
V2 400 × (0.172∠ 16.70°) = V1 10∠0°
注意: 注意: 互感也要转换为阻抗形式
电路分析基础
第十三章 磁耦合电路
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本章概述
本章主要内容
互感与自感 同名端法则,耦合系数 同名端法则, 互感伏安特性,含耦合电感的电路分析 互感伏安特性, 线性变压器 理想变压器
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背景物理知识
电磁感应与感应电动势
电磁感应 因磁通量变化产生感应电动势的现象 电磁感应: 因磁通量变化产生感应电动势的现象. 根据产生原因的不同, 感应电动势分为动生电动势和感生电动势两 动生电动势和 根据产生原因的不同 感应电动势分为动生电动势 感生电动势两 变化的磁场产生电场(磁生电),变化的电场产生磁场(电成磁) ),变化的电场产生磁场 种. 变化的磁场产生电场(磁生电),变化的电场产生磁场(电成磁). 动生电动势: 由于导体自身在磁场中做切割磁感线运动而产生的感 动生电动势 由于导体自身在磁场中做切割磁感线运动而产生的感 应电动势. 应电动势 感生电动势 由于穿过闭合线圈的磁场强度发生变化产生涡旋电场 感生电动势: 由于穿过闭合线圈的磁场强度发生变化产生涡旋电场 导致电流定向运动. 其方向可通过安培定则确定, 安培定则确定 导致电流定向运动 其方向可通过安培定则确定 感应电动势的大 小可通过楞次定律确定. 楞次定律确定 小可通过楞次定律确定.