1.3　电感

1.3.1　电感的基本特性

电感元件简称电感，其图形符号可以表示为图1-11（a）所示。在理想情况下，一般认为电感具有以下特性：在没有非线性导磁物质存在的条件下，一个载流线圈的磁通链Ψ（或磁通ϕ）与线圈中的电流I成正比，即

式中，N为电感元件绕制的线圈匝数；L为电感元件的参数，称为电感元件的电感值。由于单个线圈中磁通链是由线圈本身的电流产生的。因此电感值也称自感系数，单位为H（亨利，简称亨）。在实际应用中常用单位是mH（毫亨）、μH（微亨）和nH（纳亨）。以Ψ和I作为坐标轴可以画出电感的韦安曲线，如图1-11（b）所示，线性电感的韦安曲线是过原点的直线。

由于在实际应用中，磁通链是很难测量的，因此需要确定电感两端电压与电流的关系。由电磁感应定律可知，电与磁之间是可以相互转换的。当磁通链Ψ随时间变化时，在线圈的端子间会产生感应电压，其关系为

结合式（1-16）与式（1-17）可得，线圈两端电压与流过电流之间的关系为

上式表明电感两端电压与流过的电流成正比。相反地，也可以根据电感两端的电压求解流过的电流：

因此，可以看出，电感与电容一样，也是一种有“记忆”的元件。电感能将能量以磁场的形式进行存储。一个理想的电感吸收的功率为：

则电感从t₀时刻到t₁时刻吸收的能量为

如初始时刻t₀电感的能量为0，那么在t时刻电感吸收能量可以写为

假如在电感两端通入正弦交流电流，即I=I_msinωt，根据式（1-18）的电感两端电压U为

其中，I_m为正弦波形的幅值，当角频率ω=1、电感L=1H且赋值I_m=1A的条件下，可求得

则流过电感电流I与电感两端电压U关于时间t的波形如图1-12所示。可以看出，流过电感电流I超前电感两端电压U，相位相差90°。正好与电容的电压与电流的相位关系相反。