電感元件

電感元件是一種儲(chǔ)能元件，電感元件的原始模型為導(dǎo)線(xiàn)繞成圓柱線(xiàn)圈。當(dāng)線(xiàn)圈中通以電流i，在線(xiàn)圈中就會(huì)產(chǎn)生磁通量Φ，并儲(chǔ)存能量。表征電感元件(簡(jiǎn)稱(chēng)電感)產(chǎn)生磁通，存儲(chǔ)磁場(chǎng)的能力的參數(shù)，也叫電感，用L表示，它在數(shù)值上等于單位電流產(chǎn)生的磁鏈。電感元件是指電感器(電感線(xiàn)圈)和各種變壓器。

“電感元件”是“電路分析”學(xué)科中電路模型中除了電阻元件R，電容元件C以外的一個(gè)電路基本元件。在線(xiàn)性電路中，電感元件以電感量L表示。元件的“伏安關(guān)系”是線(xiàn)性電路分析中除了基爾霍夫定律以外的必要的約束條件。電感元件的伏安關(guān)系是 u=L(di/dt),也就是說(shuō)，電感元件兩端的電壓，除了電感量L以外，與電阻元件R不同，它不是取決于電流i本身，而是取決于電流對(duì)時(shí)間的變化率(di/dt).電流變化愈快，電感兩端的電壓愈大，反之則愈小。據(jù)此，在“穩(wěn)態(tài)”情況下，當(dāng)電流為直流時(shí)，電感兩端的電壓為零;當(dāng)電流為正弦波時(shí)，電感兩端的電壓也是正弦波，但在相位上要超前電流(π/2);當(dāng)電流為周期性等腰三角形波時(shí)，電壓為矩形波，如此等等。

總的來(lái)說(shuō)，電感兩端的電壓波形比電流變化得更快，含有更多的低頻成分。 [1] 通俗地說(shuō)，穿過(guò)一個(gè)閉合導(dǎo)體回路的磁感線(xiàn)條數(shù)稱(chēng)為磁通量。由于穿過(guò)閉合載流導(dǎo)體(很多情況是線(xiàn)圈)的磁場(chǎng)在其內(nèi)部形成的磁通量變化，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，閉合導(dǎo)體將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)以“反抗”這種變化，即電磁感應(yīng)現(xiàn)象。電感元件的電磁感應(yīng)分為自感應(yīng)和互感應(yīng)，自身磁場(chǎng)在線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生磁通量變化導(dǎo)致的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，稱(chēng)為“自感應(yīng)”現(xiàn)象;外部磁場(chǎng)在線(xiàn)圈里磁通量變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，稱(chēng)為“互感應(yīng)”現(xiàn)象。比如，當(dāng)電流以1安培/秒的變化速率穿過(guò)一個(gè)1亨利的電感元件，則引起1伏特的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)纏繞導(dǎo)體的導(dǎo)線(xiàn)匝數(shù)增多，導(dǎo)體的電感也會(huì)變大，不僅匝數(shù)，每匝(環(huán)路)面積，連纏繞材料都會(huì)影響電感大小。

此外，用高滲透性材料纏繞導(dǎo)體也會(huì)令磁通量增加。電感可由電導(dǎo)材料盤(pán)繞磁芯制成，典型的如銅線(xiàn)，也可把磁芯去掉或者用鐵磁性材料代替。比空氣的磁導(dǎo)率高的芯材料可以把磁場(chǎng)更緊密的約束在電感元件周?chē)?，因而增大了電感。電感有很多種，大多以外層瓷釉線(xiàn)圈(enamel coated wire )環(huán)繞鐵素體(ferrite)線(xiàn)軸制成，而有些防護(hù)電感把線(xiàn)圈完全置于鐵素體內(nèi)。一些電感元件的芯可以調(diào)節(jié)。

由此可以改變電感大小。小電感能直接蝕刻在PCB板上，用一種鋪設(shè)螺旋軌跡的方法。小值電感也可用以制造晶體管同樣的工藝制造在集成電路中 。在這些應(yīng)用中，鋁互連線(xiàn)被經(jīng)常用做傳導(dǎo)材料。不管用何種方法，基于實(shí)際的約束應(yīng)用最多的還是一種叫做“旋轉(zhuǎn)子”的電路，它用一個(gè)電容和主動(dòng)元件表現(xiàn)出與電感元件相同的特性。 用于隔高頻的電感元件經(jīng)常用一根穿過(guò)磁柱或磁珠的金屬絲構(gòu)成。