电感元件

储能元件之一
电感元件用来表示载流回路中电流产生磁场的作用,它可以储存磁场能量。在国际单位制中,电感的单位名称是亨[利],符号是H。在电路分析中,常用电压、电流关系来描述电感元件的特性。根据电磁感应定律,在电压、电流所示的关联参考方向时,有上式为电感的微分形式的电压电流特性方程[1][2]
由于电感元件采用绕线结构,因此在建模时必须考虑电感线圈导线电阻和相邻线圈之间的电容效应。随着频率的升高,电感元件的阻抗增加,且电容效应的作用开始显现。当频率达到等效电路的谐振频率时,电感元件的阻抗达到最大。进一步增加频率,电感元件的阻抗将随着频率的升高而降低。因此,在高频段使用电感元件时,必须考虑到电感元件中电容效应对电感特性的影响。[1][2]

概述

“电感元件”是“电路分析”学科中电路模型中除了电阻元件R,电容元件C以外的一个电路基本元件。在线性电路中,电感元件以电感量L表示。元件的“伏安关系”是线性电路分析中除了基尔霍夫定律以外的必要的约束条件。电感元件的伏安关系是
,也就是说,电感元件两端的电压,除了电感量L以外,与电阻元件R不同,它不是取决于电流i本身,而是取决于电流对时间的变化率(
).电流变化愈快,电感两端的电压愈大,反之则愈小。据此,在“稳态”情况下,当电流为直流时,电感两端的电压为零;当电流为正弦波时,电感两端的电压也是正弦波,但在相位上要超前电流(
);当电流为周期性等腰三角形波时,电压为矩形波,如此等等。总的来说,电感两端的电压波形比电流变化得更快,含有更多的低频成分。
通俗地说,穿过一个闭合导体回路的磁感线条数称为磁通量。由于穿过闭合载流导体(很多情况是线圈)的磁场在其内部形成的磁通量变化,根据法拉第电磁感应定律,闭合导体将产生一个电动势以“反抗”这种变化,即电磁感应现象。电感元件的电磁感应分为自感应和互感应,自身磁场在线圈内产生磁通量变化导致的电磁感应现象,称为“自感应”现象;外部磁场在线圈里磁通量变化产生的电磁感应现象,称为“互感应”现象。