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影响电感的因素

电感器结构的四个基本因素决定了产生的电感量。这些因素都通过影响给定的磁场力(通过电感线圈的电流)产生的磁场通量来决定电感:

绕线数或线圈中的“匝数”

在所有其他因素相同的情况下,线圈中的导线匝数越多,电感越大;线圈中的导线匝数越少,电感就越小。

解释: 对于给定的线圈电流量,更多匝数意味着线圈将产生更大的磁场力(以安培匝数为单位!)。

线圈面积

在所有其他因素相同的情况下,更大的线圈面积(通过线圈纵向观察,在铁芯的横截面处测量)导致更大的电感;较小的线圈面积导致较小的电感。

解释: 对于给定的场力(安培匝数),较大的线圈面积对磁场通量形成的阻力较小。

线圈长度

在所有其他因素相同的情况下,线圈长度越长,电感越小;线圈长度越短,电感越大。

解释: 对于任何给定的场力(安培匝数),磁场通量的路径越长,越会阻碍磁场通量的形成。

芯材

在所有其他因素相同的情况下,线圈所缠绕的磁芯的磁导率越大,电感越大;磁芯的磁导率越小,电感越小。

解释: 对于任何给定的场力(安培匝数),具有更大磁导率的磁芯材料会导致更大的磁场通量。

可以使用以下公式找到任何线圈的电感的近似值:

必须明白,这个公式产生近似 仅数字。原因之一是磁导率随着场强的变化而变化(记住不同材料的非线性“B-H”曲线)。显然,如果方程中的磁导率(μ)不稳定,那么随着通过线圈的电流大小的变化,电感(L)也会出现一定程度的不稳定。

如果磁芯材料的磁滞明显,这也会对线圈的电感产生奇怪的影响。电感器设计人员试图通过设计磁芯使其磁通密度永远不会接近饱和水平来尽量减少这些影响,因此电感器在 B/H 曲线的更线性部分工作。

如果电感器的设计使得这些因素中的任何一个都可以随意改变,那么它的电感量也会相应地变化。可变电感器通常通过提供一种方法来改变在任何给定时间使用的线匝数,或通过改变磁芯材料(可以移入和移出线圈的滑动磁芯)来制造。前一种设计的一个例子如下图所示:

该装置使用滑动铜触点在沿其长度的不同点接入线圈。显示的单元恰好是早期无线电工作中使用的空心电感。

下一张照片显示了一个固定值电感器,这是另一个为收音机制造的古董空心单元。底部可以看到接线端子,还有几匝比较粗的线:

这是另一个电感器(具有更大的电感值),也用于无线电应用。它的线圈缠绕在白色陶瓷管上以提高刚性:

对于印刷电路板应用,电感器也可以做得非常小。仔细检查以下照片,看看您是否可以识别出两个彼此靠近的电感器:

该电路板上的两个电感器标记为 L1 和 L2,它们位于电路板的右中心。附近的两个组件是 R3(电阻器)和 C (电容器)。这些电感器被称为“环形”,因为它们的线圈缠绕在环形(“圆环”)磁芯上。

与电阻器和电容器一样,电感器也可以封装为“表面贴装器件”。下图显示了这样封装的电感器可以有多小:

在这个电路板上可以看到一对电感器,在右边和中间,看起来是黑色的小芯片,上面印有数字“100”。在绿色电路板上可以看到上层电感的标签为 L5。当然,这些电感器的电感值非常小,但它展示了它们可以制造到多么小以满足某些电路设计需求。

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