Почему напряжение всегда приводит ток на 90 градусов в индуктивности?

Я узнал, что в индукторе напряжение ведет ток на 90 градусов. Однако я не до конца понимаю, почему это 90 градусов.

Я искал повсюду больше информации о том, почему это так. Тем не менее, все источники, которые я нашел, только утверждают правило.

Действительно, ток является интегралом времени от напряжения, или напряжение является производной от тока. Если ток является синусом, то напряжение является косинусом, поскольку это производная от синуса.

Как работают производные и интегралы синусоид, каждый из которых составляет ¼ цикла или 90 °, сдвинут по фазе относительно следующего.

Суть основное уравнение для индуктора и что уравнение применимо в любой электрической ситуации: -

Таким образом, если ток представляет собой синусоидальную волну, дифференциал синуса равен косинусу:

Отсюда напряжение подводит ток на 90 градусов. Но помните, что это относится только к анализу переменного тока. Например, если вы подали ступенчатое напряжение на индуктор, ток возрастает линейно со временем, потому что:

Основное уравнение описывает как переменные, так и переходные процессы.

Кроме того, идеальный индуктор с jwL имеет положительную мнимую часть без дальнейшего реального сопротивления. Так что угол повернется на 90 °.

Сдвиг фазы на 90 градусов (для синусоидальных волн) действителен только для идеальной катушки без потерь. На практике в игре всегда присутствует сопротивление: последовательное сопротивление провода и скин-эффекта, а также параллельное сопротивление из-за потерь в сердечнике и вихревых токов в проводе и других соседних проводниках. Сдвиг фазы будет менее 90 градусов. В крайнем случае потери в сердечнике специальных ферритовых шариков настолько велики, что они ведут себя как резисторы для высоких частот.

Также имеется параллельная емкость, поэтому, если вы увеличите частоту, комбинация пройдет параллельный резонанс (= высокий импеданс) и станет емкостной с фазовым сдвигом, идущим в направлении -90 градусов. Ох, а затем есть магнитная связь с другими соседними индукторами ...

Никогда не думайте, что катушка - это просто катушка.

Ток и напряжение начинаются с одного и того же физического явления, электромагнетизма, но это совершенно разные эффекты.

В индуктивности, будучи катушкой, магнитное поле создается путем циркуляции тока через нее. Этот ток сохраняется, если напряжение на катушке внезапно прекращается.

Это приводит к тому, что ток в индуктивности постоянен до внезапного изменения напряжения.

Это причина, по которой ответ Олина Латропа имеет смысл: с помощью интеграла от функции, которая содержит конечный скачок, получается непрерывная функция, которая добавляет члены, которые позволяют поглощать конечные скачки.

Физический эффект после этого поведения может быть тщательно проверен по адресу: /physics/355140/magn-field-due-to-a-coil-of-n-turns-and-a-solenoid

То, что вы комментируете о степенях отставания, наблюдается только в векторах, но без каких-либо причин ваши знания были неудачными.

Я добавляю: тот же эффект происходит с конденсаторами, напряжениями и токами, из-за теоремы взаимности http://electrical-engineering-portal.com/resources/knowledge/theorems-and-laws/reciprocity-theorem

Если вы подключите индуктор к напряжению, ток начнет течь. Из-за внутреннего противодействия напряжению в индуктивности (которое можно было бы интерпретировать как некоторую зависимость от изменения тока), ток будет расти медленно, поэтому ток запаздывает по сравнению с внезапным изменением напряжения при подключении его к напряжение. Индуктор хранит энергию в форме его растущего магнитного поля.