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有这样一个例子,说出来可能不太恰当。大家都知道牛这种牲畜,它吃过草料以后,还能把吃进去的东西倒出来,反复咀嚼,农村人熟悉的称为“倒磨”。但这个过程,牛毕竟是吃过草料了,只是它还能倒出来而已,并没有全部的吐出来,还是在它的肚子里转化成了能量,维持着它身体的各项机能。
一个电感线圈通入交变电流,完全不是这个样子。比如给一个电感线圈通入的交流电i=Imsinωt,那么电感线圈两端的电压就可以表示为u=Umsin(ωt+π/2),瞬时功率可以表示为p=Umsin(ωt+π/2)×Imsinωt=UIsinωt。这意味着瞬时功率仍然是按正弦规律变化,不过,频率为电源频率的两倍。
2倍电源频率瞬时功率既然是按正弦规律变化,那么就说明电感线圈先向电源索取电能转化为磁能,接着又将能量返还给了电能,而且是全部返还,以此类推!这就像一个人喝酒,喝大了,把吃的、喝的东西全部都吐出来了,吐完了再喝,喝完了再吐,喝多少,吐多少!
电感线圈就是如此,喝多少,吐多少。先向电源索取,索取之后又全部归还。其实,这是一个反复存储和释放磁能的过程,完全是由交变电流引起的,最终是没有消耗一点电能,存在的只不过是能量的一种交换。
所以,我们才说电感线圈是储能元件,而非耗能元件,有功功率为0(自身电阻损耗不计)。
能量互换也有大有小,是有规模地,就像喝多少,吐多少,到底喝了多少,吐了多少哪?这个规模就用无功功率Q来标定。无功功率Q用有效值来表示,Q=UI=IXL=U/XL。
消耗与返回电感线圈可以存储能量,就是磁能,不过,这个能量则是一个瞬时值,不能说在某个过程中存储了多少能量,只能说某个瞬间存储的能量。这个能量用W来表示,W=1/2Li,这里的i就是瞬时值。