电感基础知识：你需要知道的一切

电感器对于爱好电子产品来说很少见。但是，它们对于了解您是否正在做任何涉及交流电 (AC) 的事情是必不可少的。在使用交流电的应用中，它们与电阻器一样受欢迎。它们会改变电流的流动。因此，它们非常适合过滤信号和在不同交流电压之间转换。这就是我们经常在可变电源中使用它们的原因。这些只是您应该了解电感器的部分原因。尽管如此，本指南将探讨一些电感基础知识。

什么是电感器？

一组电感线圈

电感器是一种瞬态存储能量的电子元件。因此，它使用磁场来实现这一点。通常，大多数电感器表现为围绕磁性或非磁性线圈的线圈（通常是铜线）。成型机可以使用以下主要类型的芯材：

• 铁芯
• 铁氧体磁芯
• 空气核心
• 陶瓷磁芯电感

因此，铁氧体和铁芯电感器可能是最优选的，因为它们可以产生更大的磁场，从而存储更多的能量。

电感是如何工作的？

电感器

您可能已经注意到，电感器不一定需要成型器才能起作用。大多数空气电感器是紧密绝缘的导线缠绕在一起，没有中心。由于法拉第感应定律，当电流通过线圈时，会产生磁场。

当我们缠绕一束电线时，这会产生更大的磁场。当电流流过这个星团时，它就变成了磁能。然而，当电流停止流动时，电磁场就会被破坏，磁能就会转化为电子能。在这个阶段，它模仿了一条经典的电线。

然而，电感转换并释放所有的磁能和电能需要一段时间，这是所有电感起作用的电磁学的基本概念。

为了说明，我们可以将电感器视为大型水车。当你有一个沉重的静止水车并开始让水流过它时，需要一些时间和精力才能让水轮转动起来。然而，一旦它开始旋转并且有很大的动力，当你切断供水时，它需要一段时间才能停止旋转。电感器的工作原理相同，但带有电荷。

这种对电流的阻力就是我们所知道的电感。它描述了磁通量与感应它的电流之间的比率。有各种各样的不同类型的电感器 在电子市场上。它们都有自己独特的基本属性、构造和用途。

电感和电容的区别

电源板电容和电感

虽然电感器和电容器具有相似的功能，但它们的工作方式却大不相同。它们都是无源元件，可以从电路中存储能量然后将其放电。然而，电容器在电场中储存能量。相反，电感器将能量存储在磁场中并将其作为电能释放。因此，这是一个我们称之为电磁感应的过程。

值得注意的是，这就是电感器得名的地方。尽管如此，我们通常在电源等高压电解应用中使用电容器。

我们还可以将它们用于需要大电容值的低压应用和一般用途。另一方面，我们在广播电视等交流应用中使用电感器。

电感符号

我们使用 SI 电感单位来测量电感，我们将其称为 Henry （H）。它的名字来自发现互感的著名科学家约瑟夫·亨利。尽管如此，电感器的不同电子符号看起来是这样的：

电感器的电气/电子符号

如何测量电感

在我们探索如何测量电感之前，我们需要检查哪些因素会影响电感。

影响电感的因素

工业扼流圈电感器集合

我们可以通过四个主要因素来确定电感器的电磁电感：

• 线圈匝数（N )
• 芯材和磁导率 (μ)
• 线圈的横截面积 (A)
• 线圈长度（l )

电感与磁导率成正比。如果我们增加磁导率，我们就会增加电感。让我们考虑一下空芯电感。空气的相对渗透率为 1 (μ =1)。这是因为空气和陶瓷很像，几乎没有磁性，因此它不会以任何方式增强线圈的电感。

如果您需要更高电感的电感器，则应考虑使用带有磁性材料或铁磁材料的磁芯。顺便说一下，磁芯电感的磁导率在数百（μ =100+）范围内。

因此，它们为相同尺寸的电感器提供了显着更高的电感。这就是制造商倾向于避免制造空芯电感器的原因。虽然您可能认为使用磁导率最高的芯材是个好主意，但这并不是因为芯材类型会影响功率和热效率。

铁氧体和金属复合材料是制造商在导体中常用的两种磁芯。每种材料都有优点和缺点。例如，对于给定的封装尺寸，铁氧体材料往往具有非常高的磁导率和高电感值。

然而，热不稳定性可能是阻止人们选择这种芯材的一个因素。在饱和水平以上运行输入电流可能导致电子电路过热和故障。

由于其较软的饱和特性，金属复合芯往往更受欢迎。这可能更接近您的理想电感器。然而，在选择电感器时，这些是您需要考虑的因素。它们控制和影响电感器的电磁特性。

如何计算电感线圈的微亨

要找到线圈的电感，您需要测量环路的长度 (L) 和直径 (d)，并计算匝数 (N)（或环路中的环数）。接下来，您必须将匝数 (N^2) 和直径 (D^2) 平方。接下来，您需要将平方数字相乘。在单独的计算中，将直径乘以 18 (18D) 并将其与长度相加，再乘以 40 (40L)。

将第一个方程除以第二个方程。您的最终方程式将如下所示：

μH =(N^2)(D^2) ÷ (18D + 40L)

上述计算将揭示线圈的微亨。要将微亨转换为亨利，您需要将上述分析的结果除以 1,000,000。这是因为：

• 1μH =0.000001H
• 1H =1000000μH

您可以找到在线线圈电感计算器或购买已知值的电感器，以方便您自己使用。

串联和并联电感

就像将电阻器和电容器串联和并联一样，您很可能想要对电感器做同样的事情。作为一般经验法则，电感器以与电阻器相同的方式添加串并并联。因此，串联和并联电阻的方程对于电感来说是相似的。

串联的电感器就像电阻器一样加在一起。假设您有两个串联的电感器（L1 和 L2）。等式将如下所示：

总计 =L1 + L2

电感串联电路图

这是有道理的，因为通过所有电感器的电流相同。因此，如果草案有变化，所有电感器的差异都是相同的。当我们并联电感时，总电感会小于每个电感。

因此，每个电感器经历的电流少于通过电路的电流总量，因为电流分裂。因此，磁通量与电流的比率是不同的。因此，方程将如下所示：

总计 =1/(1/L1+1/L2)

电路图如果电感并联

电感存储的能量

在本节中，我们将探讨如何计算电感器中的电能。

让我们举一个例子，15A（安培）的电流流过一个 200mH 的电感器。存储的能量是电感乘以风的平方的 1/2。

我们等式的模板如下所示：

U =1/2L * I^2

使用我们的示例，我们需要采取的第一步是将 mH (millihenrys) 转换为 H (henrys)。为此，您需要将 mH 电感值乘以 10^-3。因此，计算和结果将如下所示：

200mh * 10^-3 =0.2H

一旦我们得到了以亨利为单位的电感，我们就可以计算出磁场的能量。计算如下：

U =1/2(0.2) * 15^2

U =22.5 焦耳

这是计算电感器磁场中存储能量的标准方程。

电感应用

电感器作为电路上的扼流圈

我们在上一节中简要介绍了电感器的一些用途。尽管如此，让我们仔细看看并扩展其中一些应用程序。我们将电感器用于：

• 升压转换器有助于提高直流 (DC) 输出电压，同时降低电流
• 扼流交流电源，只允许直流电 (DC) 通过电路
• 不同频率的分离
• 射频电路、模拟电路和调谐电路
• 电机、变压器、继电器以及各种其他电子产品和转换器

这些是最常见的电感器应用，我们也可以在无线电应用中使用更高频率的电感器。

总结

请务必记住，您无法使用标准万用表测量电感。但是，您可以找到带有内置 RLC 仪表的特定型号。但是，它不会向您显示最准确的结果。要正确测量电感，您需要使用 RLC 表。您可以将电感器连接到设备，它将运行快速测试以测量值。或者，您可以使用上述指南中的一些信息来弄清楚如何自己计算电感。尽管如此，我们希望您发现上述文字对您有所帮助。一如既往，感谢您的阅读。