电子元器件基础：电感

电感器(线圈)是与电阻、电容器并称为三大被动元件的电子元件。利用线圈对电流所表现出的特性，在电源电路、一般信号电路、高频电路等中发挥着重要作用。

电流产生磁场，并对周围产生磁效应。这就是在1820年由奥斯特发现的"电流的磁效应"。由此可知，电流同向流动的平行导线相互吸引，电流逆向流动的平行导线相互排斥。为了检测该力的大小，安培制作了将导线设成方形并吊起来的装置。而且，安培还制作了将导线卷成圆柱形的线圈，将其称为螺线管。这是用于天线线圈等的螺线管线圈的鼻祖。当时还发现了流动电流的螺线管线圈表现出了与磁铁相同的性质。

＜ 产生电流的磁场与右手螺旋定则 ＞

磁力线的方向由"右手螺旋定则"决定。即，右螺钉的旋进方向与旋转方向分别为电流方向与磁力线的方向。

＜ 施加在平行导线上的力 ＞

流过平行导线的电流为同向的情况下，导线间吸引力发挥作用，为反向的情况下，排斥力发挥作用。

＜ 线圈与磁力线 ＞

电流流过线圈，则合成磁力线，贯通线圈内部。

＜ 右手定则 ＞

利用右手即可简单掌握电流与磁力线方向的方法。

■电磁感应与线圈电感

与电流产生磁力线的电流的磁效应相反，磁通变化产生电动势的"电磁感应(electromagnetic induction)"现象是在1831年由法拉第发现的。例如，在环形铁芯上卷绕两个线圈，在一次侧线圈上连接电池，打开/关闭开关，则在二次侧的线圈产生电动势(感应电动势)，电流(感应电流)流动。该电磁感应现象称为互感。

＜ 互感 ＞

＜ 自感与线圈电感 ＞

单独的线圈也会产生电磁感应现象。当流过线圈的电流发生变化，则产生的磁通也发生变化，在线圈产生电动势。这被称为自感。其电动势(V) 以下式表示，并将比例定数L 称为自感。通常电感器(线圈)的电感就是该自感。

因开关的打开/关闭，流过线圈的电流发生变化，则磁通也发生变化，产生电动势(自感)。

＜ 楞次法则 ＞

"楞次法则"是可简单掌握由电磁感应产生的感应电流的方向的方法。是感应电流阻止磁通变化或电流变化并向维持原状态的方向流动的法则。这是所谓的"推亦被推，拉以被拉"的关系，与力学的反作用相似，因此也被称为反作用法则。

磁铁靠近线圈，则产生阻止磁通增加的方向上的反作用磁通的感应电流流动。

磁铁远离线圈，则产生阻止磁通减少的方向上的反作用磁通的感应电流流动。

■线圈设计与电感

线圈的电感因线圈形状而异。例如，螺线管线圈（单层）的电感可通过以下公式求得。长冈系数（k）是由物理学者长冈半太郎博士引进的，是对线圈形状的修正系数。在截面积的半径为r、长度为l的线圈中，长冈系数为如下图表所示。2r/ｌ=0为无限长的线圈，其长冈系数为1，有限长度的线圈不足1。意思是如果截面积相同，则长度越短电感越低。

＜ 螺线管线圈的电感 ＞

＜ 增大电感的基本手法 ＞

从上式可知，如果线圈长度相同，则截面积越大，匝数越多，线圈电感越大。此外，如果电感値相同，通过将磁导率高的磁性体作为铁芯(磁芯)，由此能够令电感比空心线圈大幅增大。磁导率是表示磁通聚集的容易程度的指标，越是容易磁化的（磁化率高）的物质，磁导率越高 。

＜ 各类物质的相对磁导率 ＞

以物质的磁导率与真空的磁导率之比予以表示就是相对磁导率（无单位）。真空的相对磁导率为1，空气、水、铜、铝等弱磁性体（非磁性体）的相对磁导率也为1左右。与此相对，镍、铁、铁氧体、电磁钢等软磁性的强磁性体的相对磁导率达数百～10万以上。软磁性是指容易被外部磁场磁化且去除外部磁场则磁化消失恢复到原状态的磁性体的性质。

基本元器件——电感

什么是电感

如果要在电子世界里评一个最孤独奖，我想就非电感莫属了。在一块电路板上，你能见到的电感数量和众星捧月的芯片数量应该不相上下（基本元器件都为了芯片能正常运转而工作）。

一根导线，随便缠绕几圈就构成了一个电感，这是一种和磁有关的器件。电感在电路中用字母L表示，单位是H（亨利），当然还有更小的单位，它们的换算关系是 1H = 1000mH = 1000000uH ， 1uH = 1000nH

电感符号

常见电感

空心电感 --一类缠绕在空气中的电感，电感值非常小，一般使用在高频电路中，比如收音机的谐振选频电路中

空心电感

色环电感 --由元器件生产厂家制成的固定电感，优点是感量固定，一般应用在小电流滤波中，电感使用不可以超出其额定电流，色环读取参见电阻色环读取方法，单位为uH

色环电感

磁芯电感 --高频化，小型化的产物，你很难相信一个拇指大的环形电感可以存储10多瓦的功率（开关频率越高其所能存储的能量越多，但导磁材料的工作频率是有限度的），一般应用在大电流滤波、电压变换以及续流中。常见于电源电路中（基本上80%的电感都用于电源电路中），环形电感比工字电感漏感低，但其绕制困难，所以更贵一些

环形功率电感

工字功率电感

贴片电感

铁芯电感 --体积巨大，重量大，使用在低频电路中，常见于荧光灯中。为获得更多的电感量（电感量的大小和绕制的匝数和芯的磁导率成正比）绕制中使用大量铜线，所以成本很高，电感镇流器已经很少使用，现逐步被电子镇流器取代

荧光灯中的铁芯电感

共模电感 --滤除电路中的共模信号（幅度相等，相位相同的信号），和安规电容一同应用在EMI（电磁干扰）电路中

共模电感

电感的特点

电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时它将试图阻碍电流流过它；如果电感器在有电流通过的状态下，电路断开时它将试图维持电流不变。总结起来就是电流不能突变。

电感的定义式

电感中电流的变化率取决于它两端所加的电压，故有其定义式V= L*（dI/dt），而根据定义式我们可看出电感两端的电压和电流以及电感量的大小成正比，和电流变化率成反比，如果电流变化率很高，其产生的电压就会很大，这也是我们在关闭一个感性负载时会出现电弧的原因

电感定义式

电感就先讲到这里了，喜欢我的文章就关注评论我吧，谢谢大家的支持！！

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