電感器的符號(hào)及時(shí)間常數(shù)

電感器是一種無(wú)源電氣元件，由線(xiàn)圈組成，設(shè)計(jì)用于利用電流通過(guò)線(xiàn)圈的方式與電力和電力之間的關(guān)系.

在我們關(guān)于電磁學(xué)的教程中，我們看到當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，在導(dǎo)體周?chē)a(chǎn)生磁通量。這種影響產(chǎn)生了圍繞導(dǎo)體循環(huán)的磁通方向與流過(guò)同一導(dǎo)體的電流方向之間的關(guān)系。這導(dǎo)致了電流和磁通量方向之間的關(guān)系，稱(chēng)為“弗萊明的右手規(guī)則”。

但是還存在與纏繞線(xiàn)圈相關(guān)的另一個(gè)重要特性，即二次電壓是通過(guò)磁通量的移動(dòng)引入相同的線(xiàn)圈，因?yàn)樗磳?duì)或抵抗流過(guò)它的電流的任何變化。

典型的電感

在最基本的形式中，電感器只不過(guò)是纏繞在中心核心周?chē)木€(xiàn)圈。對(duì)于大多數(shù)線(xiàn)圈而言，流過(guò)線(xiàn)圈的電流（ i ）會(huì)在其周?chē)a(chǎn)生一個(gè)磁通量（NΦ），與該電流流量成正比。

電感器，也稱(chēng)為扼流圈，是另一種無(wú)源型電氣元件，由一個(gè)線(xiàn)圈組成，設(shè)計(jì)用于通過(guò)在其自身或其核心內(nèi)感應(yīng)磁場(chǎng)來(lái)利用這種關(guān)系。電流流過(guò)線(xiàn)圈的結(jié)果。將線(xiàn)圈形成電感器會(huì)產(chǎn)生比由簡(jiǎn)單線(xiàn)圈產(chǎn)生的線(xiàn)圈強(qiáng)得多的磁場(chǎng)。

電感器由緊密纏繞在實(shí)心中心核心周?chē)膶?dǎo)線(xiàn)形成，可以是一個(gè)直的圓柱形桿或一個(gè)連續(xù)的環(huán)或環(huán)來(lái)集中它們的磁通量。

電感器的原理圖符號(hào)是一個(gè)線(xiàn)圈的符號(hào)，因此，一個(gè)線(xiàn)圈也可以稱(chēng)為電感的。電感器通常根據(jù)它們纏繞的內(nèi)芯類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，例如，空芯（自由空氣），實(shí)心鐵芯或軟鐵氧體磁芯，不同的磁芯類(lèi)型通過(guò)在旁邊添加連續(xù)或虛線(xiàn)平行線(xiàn)來(lái)區(qū)分。線(xiàn)圈如下圖所示。

電感符號(hào)

當(dāng)前，流經(jīng)電感器的i 產(chǎn)生與其成比例的磁通量。但不像電容器反對(duì)電路板上的電壓變化，電感器反對(duì)由于磁場(chǎng)內(nèi)自感能量的積累而流過(guò)電流的電流變化率。

字，電感器抵抗或反對(duì)電流的變化，但很容易通過(guò)穩(wěn)態(tài)直流電流。電感器抵抗電流變化的能力以及電流 i 與其磁通量，NΦ作為比例常數(shù)的關(guān)系稱(chēng)為電感在Joseph Henry之后給出符號(hào)L，單位為亨利，（H）。

因?yàn)楹嗬旧砭褪且粋€(gè)相對(duì)較大的電感單位，對(duì)于較小的電感器，亨利的子單元用于表示其值。例如：

電感前綴

因此，要顯示亨利的子單位，我們將以此為例： / p>

1mH = 1 milli-Henry - 等于亨利的千分之一（1/1000）。

100μH= 100微亨利 - 等于1百萬(wàn)分之一（1 / 1,000,000）亨利。

電感器或線(xiàn)圈在電路中非常常見(jiàn)有許多因素決定了線(xiàn)圈的電感，例如線(xiàn)圈的形狀，絕緣的匝數(shù)電線(xiàn)，電線(xiàn)層數(shù)，匝間距，芯材的磁導(dǎo)率，磁芯的尺寸或橫截面積等等，僅舉幾例。

電感線(xiàn)圈有中心核心區(qū)域（ A ），每單位長(zhǎng)度具有恒定的線(xiàn)圈數(shù)（ l ）。因此，如果 N 圈的線(xiàn)圈通過(guò)一定量的磁通量連接，Φ則線(xiàn)圈具有NΦ的磁鏈和任何電流流過(guò)線(xiàn)圈的（ i ）將在與電流相反的方向上產(chǎn)生感應(yīng)磁通量。然后根據(jù)法拉第定律，這個(gè)磁通鏈的任何變化都會(huì)在單個(gè)線(xiàn)圈中產(chǎn)生自感電壓：

其中：

N 是轉(zhuǎn)數(shù)

A 是以m為單位的橫截面積 2

Φ是Webers中的流量

μ是滲透率核心材料

l 是以米為單位的線(xiàn)圈長(zhǎng)度

di / dt 是電流的安培變化率/秒

時(shí)變磁場(chǎng)感應(yīng)的電壓與產(chǎn)生電流的電流的變化率成正比，其中正值表示電動(dòng)勢(shì)增加，負(fù)值表示減少在emf。通過(guò)用 L 代替μN(yùn) 2 A / l ，可以找到與自感應(yīng)電壓，電流和電感相關(guān)的公式，表示常數(shù)比例性稱(chēng)為線(xiàn)圈的電感。

電感中的磁通與流過(guò)電感的電流之間的關(guān)系如下：NΦ= Li 。由于電感器由一個(gè)導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)圈組成，然后減少上述方程式，得到自感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，有時(shí)也稱(chēng)為線(xiàn)圈中感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)：

返回電感由電感生成

其中： L 是自感和 di / dt 當(dāng)前變化的速度。

電感線(xiàn)圈

所以從這個(gè)等式中我們可以說(shuō)“自感電動(dòng)勢(shì)=電流變化電流”和電路的電感為1亨利將在電路中感應(yīng)出一伏電壓，當(dāng)流過(guò)電路的電流以每秒一安培的速率變化時(shí)。

關(guān)于上述等式的一個(gè)重要注意事項(xiàng)。它只是將電感器兩端產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與電流的變化聯(lián)系起來(lái)，因?yàn)槿绻姼须娏鞯牧髁渴呛愣ǖ牟⑶覜](méi)有變化，例如在穩(wěn)態(tài)直流電流中，那么感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)電壓將為零，因?yàn)樗矔r(shí)電流變化率是零， di / dt = 0 。

當(dāng)穩(wěn)態(tài)直流電流流過(guò)電感器并因此在其上產(chǎn)生零感應(yīng)電壓時(shí)，電感器充當(dāng)?shù)扔谝粭l線(xiàn)的短路，或者至少是非常低的電阻值。換句話(huà)說(shuō)，電感器提供的電流流動(dòng)的反對(duì)在交流和直流電路之間是非常不同的。

電感的時(shí)間常數(shù)

我們現(xiàn)在知道電流不能在電感中瞬間改變，因?yàn)橐l(fā)生這種情況，電流需要在零時(shí)間內(nèi)改變一個(gè)有限的量，這將導(dǎo)致電流變化率無(wú)限， di / dt = ∞，使得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也是無(wú)限的，并且不存在無(wú)限電壓。但是，如果流過(guò)電感的電流變化非常快，例如開(kāi)關(guān)的操作，則可以在電感線(xiàn)圈上感應(yīng)出高電壓。

考慮右側(cè)電感的電路。通過(guò)開(kāi)關(guān)（ S1 ）打開(kāi)，沒(méi)有電流流過(guò)電感線(xiàn)圈。由于沒(méi)有電流流過(guò)電感，線(xiàn)圈中的電流變化率（ di / dt ）將為零。如果電流變化率為零，則電感線(xiàn)圈內(nèi)沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì)（ V L = 0 ）。

如果我們現(xiàn)在關(guān)閉開(kāi)關(guān)（t = 0），電流將流過(guò)電路并以由電感器的電感確定的速率緩慢上升到其最大值。流過(guò)電感的電流速率乘以Henry的電感電感，導(dǎo)致線(xiàn)圈產(chǎn)生一些固定值的自感電動(dòng)勢(shì)，如上面的法拉第方程所確定的， V L = Ldi / dt 。

電感線(xiàn)圈上的這種自感電動(dòng)勢(shì)（ V L ）與施加的電壓作斗爭(zhēng)，直到電流達(dá)到最大值并達(dá)到穩(wěn)態(tài)條件。由于電流變化率（ di / dt ）在穩(wěn)定狀態(tài)下為零。換句話(huà)說(shuō)，現(xiàn)在只存在線(xiàn)圈直流電阻以抵抗電流的流動(dòng)。

同樣，如果開(kāi)關(guān)，（S1）打開(kāi)，流過(guò)線(xiàn)圈的電流將開(kāi)始下降但電感將會(huì)再次對(duì)抗這種變化，并試圖通過(guò)在另一個(gè)方向上感應(yīng)電壓來(lái)保持電流流向其先前的值。下降的斜率將為負(fù)，并與線(xiàn)圈的電感相關(guān)，如下所示。

電感中的電流和電壓

電感器產(chǎn)生多少感應(yīng)電壓取決于電流變化率。在我們關(guān)于電磁感應(yīng)的教程中，Lenz定律指出：“感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向是這樣的，它總是會(huì)反對(duì)引起它的變化”。換句話(huà)說(shuō)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將始終取代首先啟動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的運(yùn)動(dòng)或變化。

因此，隨著電流減小，電壓極性將充當(dāng)電源并且電流增加電壓極性將作為負(fù)載。因此，對(duì)于通過(guò)線(xiàn)圈的相同電流變化率，增加或減小感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度將是相同的。

電感器示例No1

穩(wěn)態(tài)直流電4安培通過(guò)0.5H的電磁線(xiàn)圈。如果上述電路中的開(kāi)關(guān)打開(kāi)10mS并且流過(guò)線(xiàn)圈的電流降至零安培，那么線(xiàn)圈中感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)電壓會(huì)是多少。

電感器中的功率

我們知道電路中的電感器通過(guò)它反對(duì)電流（ i ），因?yàn)檫@個(gè)電流的流動(dòng)會(huì)引起電動(dòng)勢(shì)反對(duì)它，楞次定律。然后必須通過(guò)外部電池電源完成工作，以保持電流流過(guò)這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。用于強(qiáng)制電流（ i ）對(duì)抗這種自感電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)功率（ V L ）從上面給出：

電路中的電源為， P = V * I 因此：

理想的電感器沒(méi)有電阻，因此R =0Ω，因此線(xiàn)圈內(nèi)沒(méi)有功率耗散，所以我們可以說(shuō)理想電感器的功率損耗為零。

電感器中的能量

當(dāng)電源流入電感器時(shí)，能量存儲(chǔ)在其磁場(chǎng)中。當(dāng)流過(guò)電感的電流增加且 di / dt 大于零時(shí)，電路中的瞬時(shí)功率也必須大于零，（ P> 0 ）即正，這意味著能量存儲(chǔ)在電感中。

同樣，如果通過(guò)電感的電流減小且 di / dt 小于零，那么瞬時(shí)功率也必須小于零，（ P <0 ），即負(fù)值，這意味著電感器將能量返回到電路中。然后通過(guò)積分上面的冪方程，總是正的，存儲(chǔ)在電感中的總磁能量如下：

由電感器存儲(chǔ)的能量

其中： W 以焦耳為單位， L 在Henries中， i 以安培為單位

能量實(shí)際上存儲(chǔ)在流過(guò)電感器的電磁場(chǎng)內(nèi)。在沒(méi)有電阻或電容的理想電感中，當(dāng)電流增加時(shí)，能量流入電感并在其磁場(chǎng)中存儲(chǔ)而不會(huì)丟失，直到電流減小且磁場(chǎng)坍塌才會(huì)釋放。

然后在交流電，交流電路中，電感器不斷地存儲(chǔ)并在每個(gè)周期傳遞能量。如果流過(guò)電感的電流在直流電路中是恒定的，則存儲(chǔ)的能量沒(méi)有變化，因?yàn)?P = Li（di / dt）= 0 。

因此，電感器可以定義為無(wú)源元件，因?yàn)樗鼈兗饶艽鎯?chǔ)又能為電路提供能量，但它們不能產(chǎn)生能量。理想的電感器被歸類(lèi)為損耗較少，這意味著它可以無(wú)限期地存儲(chǔ)能量，因?yàn)闆](méi)有能量損失。

然而，實(shí)際電感器總是會(huì)有一些與線(xiàn)圈繞組相關(guān)的電阻以及電流流過(guò)時(shí)無(wú)論電流是交流還是恒定，由于歐姆定律（ P = I 2 R ），電阻能量以熱量的形式損失。

然后，電感器的主要用途是濾波電路，諧振電路和電流限制?？梢栽陔娐分惺褂秒姼衅鱽?lái)阻擋或重塑交流電流或一系列正弦頻率，并且在這個(gè)角色中，電感器可以用于“調(diào)諧”簡(jiǎn)單的無(wú)線(xiàn)電接收器或各種類(lèi)型的振蕩器。它還可以保護(hù)敏感設(shè)備免受破壞性電壓尖峰和高浪涌電流的影響。

在下一個(gè)關(guān)于電感器的教程中，我們將看到線(xiàn)圈的有效電阻稱(chēng)為電感，而電感就像我們現(xiàn)在一樣知道電導(dǎo)體的特性“反對(duì)電流的變化”，可以是內(nèi)部感應(yīng)的，稱(chēng)為自感或外部感應(yīng)，稱(chēng)為互感。