电感与电感器

观察与思考

做如图5－7－1所示实验，HL1和HL2是两个完全相同的指示灯，L是一个电感较大的线圈，调节RP使它阻值等于线圈电阻。将开关S闭合的瞬间。发现与变阻器RP串联的指示灯HL1立刻正常发光，而与电感线圈L串联的指示灯HL2却是逐渐变亮起来的。你知道为什么会出现这种现象吗？出现这种现象与电感线圈L有关系吗？在接通电路的瞬间，电路中的电流增大，通过线圈本身的电流也增大，即通过线圈本身的电流发生了变化，线圈发生了自感现象，在线圈中产生了感应电动势（称为自感电动势），这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，所以通过HL2的电流只能逐渐增大，HL2也只能逐渐亮起来。本次模块将学习自感现象、电感线圈与自感现象的关系、常见电感器的外形、参数等极其相关知识。

图5－7－1　自感实验电路

一、自感现象

由以上实验可以得知，当线圈中的电流发生变化时，线圈本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。这种由于线圈本身的电流变化而产生的电磁感应现象，称为自感现象。在自感现象中产生的电动势，叫做自感电动势；产生的电流，叫做自感电流。

二、自感系数与电感

当电流通过线圈时，线圈中有自感磁通穿过。设穿过每一匝线圈的自感磁通为L，则当电流通过匝数为N的线圈时，穿过N匝线圈的总磁通（也称磁链）为

ψL＝NφL

当同一电流I通过结构不同的线圈时，所产生的自感磁链ΨL各不相同。为了表明各个线圈产生自感磁链的能力，将线圈的自感磁链ΨL与电流I的比值称为线圈的自感系数（或称自感量），简称电感，用字母L表示，即

L表示一个线圈通过单位电流所产生的磁链。电感的单位是亨利，用符号H表示。

常用单位有毫亨（mH）微亨（μH）。

1H＝103　mH＝106μH

三、常见电感器

1．电感器外形

在电子技术与电力工程中，常常遇到由导线绕制而成的线圈，如收音机中的高频扼流圈，荧光灯电路的镇流器等，这些线圈统称为电感线圈，也称为电感器。常见的电感器外形如图5－7－2所示。

图5－7－2　常见电感器外形

电感线圈可以分为空心和铁心电感线圈两大类。

（1）空心电感线圈

绕在非铁磁性材料做成的骨架上的线圈。称为空心电感线圈，常见的空心电感线圈如图5－7－3所示。空心电感线圈的附近只要不存在铁磁性材料，其电感是一个常量，该常量与电流大小无关，只由线圈本身的性质决定，即只决定于线圈截面积大小、几何形状与匝数多少。如果线圈截面积越大，长度越短，匝数越多，其电感量也就越大；反之，电感量就越小，这种电感称为线性电感。

图5－7－3　常见的空心电感线圈

（2）铁心电感线圈

在空心电感线圈内放置铁磁性材料做成的铁心，称为铁心电感线圈。常见的铁心电感线圈如图5－7－4所示。铁心电感线圈的电感不是一个常数，其电感的大小会随电流的变化而变化，这种电感称为非线性电感。

图5－7－4　几种常见的铁心电感线圈

提示：在电路图中，常用电感线圈的表示方法如图5－7－5所示。

图5－7－5　常用电感线圈的符号

有时为了增大电感，常常在线圈中放置铁心或磁心，如收音机的中周（中频变压器），就是通过在线圈中放置磁心来获得较大的电感的。

2．电感器参数

电感器有两个重要参数，一个是电感，另一个是额定电流。

（1）电感

电感一般标注在电感器的外壳上，通常采用直标法或色标法，单位为微亨（H）。实际的电感线圈常用导线绕制而成，因此，除具有电感外还具有电阻。由于电感线圈电阻很小，常可忽略不计，它就成为一种只由电感而没有电阻的理想线圈，即纯电感线圈，简称电感。这样，“电感”具有双重意思，它即是电路中的一个元件，又是电路中的一个参数。

（2）额定电流

额定电流是电感器的另一个主要参数。额定电流是指电感器在正常工作时所允许通过的最大电流，常以字母A、B、C、D、E来代表，标称电流分别为50mA、150mA、300mA、700mA、1600mA毫安。使用中，电感器的实际工作电流必须小于额定电流，否则电感线圈将会严重发热甚至烧毁。

四、电感器的检测

如图5－7－6所示，用万用表的电阻挡“R×1”挡，测量电感线圈两端的直流电阻值。一般高频电感器的直流内阻在零点几到几欧之间；低频电感器的内阻在几百欧至几千欧之间；中频电感器的内阻在几欧到几十欧之间。

测量值与其技术标准所规定的数值相比较：若阻值比规定的阻值小得多，则说明线圈存在局部短路或严重短路情况；若阻值很大或表针不动，则表示线圈存在断路情况。

图5－7－6　万用表检测电感

思考与练习

1．由于线圈本身的－而产生电磁感应现象，称为－。在自感现象中产生的电动势，称为－。

2．为了增大电感，常常在线圈中放置－或－来获得较大的电感。