電感（電感線圈）是用絕緣導(dǎo)線繞制而成的電磁感應(yīng)元件，也是電子電路中常用的元器件之一。電感是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁心、鐵心上繞制成的一組串聯(lián)的同軸線匝，它在電路中用字母“L”表示，主要作用是對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧振電路。

 

電感器結(jié)構(gòu)

 

1、骨架 骨架泛指繞制線圈的支架。一些體積較大的固定式電感器或可調(diào)式電感器（如振蕩線圈、阻流圈等），大多數(shù)是將漆包線（或紗包線）環(huán)繞在骨架上，再將磁心或銅心、鐵心等裝入骨架的內(nèi)腔，以提高其電感量。骨架通常是采用塑料、膠木、陶瓷制成，根據(jù)實(shí)際需要可以制成不同的形狀。小型電感器（例如色碼電感器）一般不使用骨架，而是直接將漆包線繞在磁心上。空心電感器（也稱脫胎線圈或空心線圈，多用于高頻電路中）不用磁心、骨架和屏蔽罩等，而是先在模具上繞好后再脫去模具，并將線圈各圈之間拉開(kāi)一定距離。

 

2、繞組 繞組是指具有規(guī)定功能的一組線圈，它是電感器的基本組成部分。繞組有單層和多層之分。單層繞組又有密繞（繞制時(shí)導(dǎo)線一圈挨一圈）和間繞（繞制時(shí)每圈導(dǎo)線之間均隔一定的距離）兩種形式；多層繞組有分層平繞、亂繞、蜂房式繞法等多種。

 

3、磁心與磁棒 磁心與磁棒一般采用鎳鋅鐵氧體（NX系列）或錳鋅鐵氧體（MX系列）等材料，它有“工”字形、柱形、帽形、“E”形、罐形等多種形狀。

 

4、鐵心 鐵心材料主要有硅鋼片、坡莫合金等，其外形多為“E”型。

 

5、屏蔽罩 為避免有些電感器在工作時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響其它電路及元器件正常工作，就為其增加了金屬屏幕罩（例如半導(dǎo)體收音機(jī)的振蕩線圈等）。采用屏蔽罩的電感器，會(huì)增加線圈的損耗，使Q值降低。

 

6、封裝材料 有些電感器（如色碼電感器、色環(huán)電感器等）繞制好后，用封裝材料將線圈和磁心等密封起來(lái)。封裝材料采用塑料或環(huán)氧樹(shù)脂等。

 

純電感電路中電壓與電流間的數(shù)量關(guān)系

 

由于電阻很小的線圈組成的交流電路，可以近似地看成是一個(gè)純電感電路。

 

在直流電路中，影響電流跟電壓關(guān)系的只有電阻。在交流電路中，情況要復(fù)雜一些，影響電流跟電壓關(guān)系的，除了電阻，還有電感和電容。

 

電感對(duì)交流電的阻礙作用。為什么電感對(duì)交流電有阻礙作用呢？交流電通過(guò)電感線圈時(shí)，電流時(shí)刻在改變，電感線圈中必然產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的變化，這樣就形成了對(duì)電流的阻礙作用。在電工技術(shù)中，變壓器、電磁鐵等的線圈，一般是用銅線繞的。銅的電阻率很小，在很多情況下，線圈的電阻比較小，可以略去不計(jì)，而認(rèn)為線圈只有電感。只有電感的電路叫純電感電路。

 

在純電感電路中，電流強(qiáng)度跟電壓成正比，即I∝U.用1/（XL）作為比例恒量，寫成等式，就得到I=U/（XL）這就是純電感電路中歐姆定律的表達(dá)式。把這個(gè)表達(dá)式跟I=U/R比，可以看出XL相當(dāng)于電阻R。XL表示出電感對(duì)交流電阻礙作用的大小，叫做感抗，它的單位也是歐姆。

 

線圈的感抗XL跟自感系數(shù)L和交流電的頻率f間有如下的關(guān)系：

 

XL=2лfL

 

由于1亨=1伏·秒／安，1亨／秒=1伏／安=1歐，因此上式中的XL、f、L的單位應(yīng)分別用歐姆、赫茲、亨利。

 

電阻是由導(dǎo)體本身的電阻率、長(zhǎng)度和橫截面積決定的，跟通過(guò)的電流無(wú)關(guān)。XL=2лfL說(shuō)明，感抗卻跟通過(guò)的電流的頻率有關(guān)。例如，自感系數(shù)是1亨的線圈，對(duì)于直流電，f=0，XL=0；對(duì)于50赫的交流電，XL=314歐；對(duì)于500千赫的交流電，XL=3.14兆歐。所以電感線圈在電路中有“通直流、阻交流”或“通低頻、阻高頻”的特性。在電工和電子技術(shù)中，用來(lái)“通直流、阻交流”的電感線圈，叫低頻扼流圈。線圈繞在閉合的鐵心上，匝數(shù)為幾千甚至超過(guò)一萬(wàn)，自感系數(shù)為幾十亨。這種線圈對(duì)低頻交流電就有很大的阻礙作用。用來(lái)“通低頻、阻高頻”的電感線圈，叫高頻扼流圈。線圈有的繞在圓柱形的鐵氧體心上，有的是空心的，匝數(shù)為幾百，自感系數(shù)為幾個(gè)毫亨。這種線圈對(duì)低頻交流電的阻礙作用較小，對(duì)高頻交流電的阻礙作用很大。

 

電感對(duì)交流電的阻礙作用。為什么電感對(duì)交流電有阻礙作用呢？交流電通過(guò)電感線圈時(shí)，電流時(shí)刻在改變，電感線圈中必然產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的變化，這樣就形成了對(duì)電流的阻礙作用。在電工技術(shù)中，變壓器、電磁鐵等的線圈，一般是用銅線繞的。銅的電阻率很小，在很多情況下，線圈的電阻比較小，可以略去不計(jì)，而認(rèn)為線圈只有電感。只有電感的電路叫純電感電路。

 

在純電感電路中，電流強(qiáng)度跟電壓成正比，即I∝U.用1/（XL）作為比例恒量，寫成等式，就得到I=U/（XL）這就是純電感電路中歐姆定律的表達(dá)式。把這個(gè)表達(dá)式跟I=U/R比，可以看出XL相當(dāng)于電阻R。XL表示出電感對(duì)交流電阻礙作用的大小，叫做感抗，它的單位也是歐姆。

 

線圈的感抗XL跟自感系數(shù)L和交流電的頻率f間有如下的關(guān)系：

 

XL=2лfL

 

由于1亨=1伏·秒／安，1亨／秒=1伏／安=1歐，因此上式中的XL、f、L的單位應(yīng)分別用歐姆、赫茲、亨利。

 

電阻是由導(dǎo)體本身的電阻率、長(zhǎng)度和橫截面積決定的，跟通過(guò)的電流無(wú)關(guān)。XL=2лfL說(shuō)明，感抗卻跟通過(guò)的電流的頻率有關(guān)。例如，自感系數(shù)是1亨的線圈，對(duì)于直流電，f=0，XL=0；對(duì)于50赫的交流電，XL=314歐；對(duì)于500千赫的交流電，XL=3.14兆歐。所以電感線圈在電路中有“通直流、阻交流”或“通低頻、阻高頻”的特性。在電工和電子技術(shù)中，用來(lái)“通直流、阻交流”的電感線圈，叫低頻扼流圈。線圈繞在閉合的鐵心上，匝數(shù)為幾千甚至超過(guò)一萬(wàn)，自感系數(shù)為幾十亨。這種線圈對(duì)低頻交流電就有很大的阻礙作用。用來(lái)“通低頻、阻高頻”的電感線圈，叫高頻扼流圈。線圈有的繞在圓柱形的鐵氧體心上，有的是空心的，匝數(shù)為幾百，自感系數(shù)為幾個(gè)毫亨。這種線圈對(duì)低頻交流電的阻礙作用較小，對(duì)高頻交流電的阻礙作用很大。

 

交流電路中，純電感電路的電壓和電流的相位相差90°，所以在電阻、電感（即線圈，略掉了線圈直流電阻的影響））串聯(lián)的電路中，其電抗Rx（即總的電阻）與電阻R。感抗RL（RL=2πfL）的關(guān)系是Rx=√（R^2+RL^2），則總電壓V與電阻上的電壓VR和電感上的電壓VRL關(guān)系也滿足這個(gè)關(guān)系，即V=√（VR^2+VRL^2）。

 

交流電路電感電流與電壓相位的關(guān)系
 

電感電壓比電流超前90°（或π/2），即電感電流比電壓滯后90°，如何理解這句話呢，可以作以下解釋：

 

電感電路電壓與電流的關(guān)系是通過(guò)磁通來(lái)聯(lián)系起來(lái)的，u=NdΦ/dt，NΦ=Li，N是線圈匝數(shù)，L是線圈的電感，對(duì)固定線圈是一個(gè)常數(shù)，以上兩個(gè)公式可推導(dǎo)出u=Ldi/dt，這個(gè)公式的意義就是變化的電流產(chǎn)生了電壓，也可以說(shuō)是變化的電壓產(chǎn)生了電流，數(shù)量上的關(guān)系就是電壓等于電流的變化率，就是斜率，電壓的最高點(diǎn)電流為零，電流的最高點(diǎn)電壓為零，就是那一時(shí)刻電流或電壓的變化率為零，切線與X軸是平行，電流或電壓沒(méi)有變化，所以電壓或電流就是零。

 

根據(jù)磁慣性的概念，“磁場(chǎng)慣性”導(dǎo)致電感上的電流滯后于電壓：電感上的電流滯后于電壓的物理意義，是電流通過(guò)線圈（電感）時(shí)要形成新的磁場(chǎng)，當(dāng)新磁場(chǎng)建立的時(shí)候，老磁場(chǎng)的磁慣性會(huì)阻礙新磁場(chǎng)建立，即阻礙電流流過(guò)。所以當(dāng)電壓加上去以后，電流不能馬上形成，需要電流通過(guò)一段時(shí)間來(lái)克服磁慣性，所以就產(chǎn)生了滯后現(xiàn)象。而滯后90度，則是因?yàn)殡妷涸?0度時(shí)開(kāi)始翻轉(zhuǎn)，即電壓方向發(fā)生改變，就導(dǎo)致電流的改變滯后了90度。