“電感元件”是“電路分析”學科中電路模型中除了電阻元件R,電容元件C以外的一個電路基本元件。在線性電路中,電感元件以電感量L表示。元件的“伏安關(guān)系”是線性電路分析中除了基爾霍夫定律以外的必要的約束條件。電感元件的伏安關(guān)系是 v=L(di/dt),也就是說,電感元件兩端的電壓,除了電感量L以外,與電阻元件R不同,它不是取決于電流i本身,而是取決于電流對時間的變化率(di/dt).電流變化愈快,電感兩端的電壓愈大,反之則愈小。據(jù)此,在“穩(wěn)態(tài)”情況下,當電流為直流時,電感兩端的電壓為零;當電流為正弦波時,電感兩端的電壓也是正弦波,但在相位上要超前電流(π/2);當電流為周期性等腰三角形波時,電壓為矩形波,如此等等??偟膩碚f,電感兩端的電壓波形比電流變化得更快,含有更多的低頻成分。
通俗地說,穿過一個閉合導體回路的磁感線條數(shù)稱為磁通量。由于穿過閉合載流導體(很多情況是線圈)的磁場在其內(nèi)部形成的磁通量變化,根據(jù)法拉第電磁感應定律,閉合導體將產(chǎn)生一個電動勢以“反抗”這種變化,即電磁感應現(xiàn)象。電感元件的電磁感應分為自感應和互感應,自身磁場在線圈內(nèi)產(chǎn)生磁通量變化導致的電磁感應現(xiàn)象,稱為“自感應”現(xiàn)象;外部磁場在線圈里磁通量變化產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象,稱為“互感應”現(xiàn)象。
比如,當電流以1安培/秒的變化速率穿過一個1亨利的電感元件,則引起1伏特的感應電動勢。當纏繞導體的導線匝數(shù)增多,導體的電感也會變大,不僅匝數(shù),每匝(環(huán)路)面積,連纏繞材料都會影響電感大小。此外,用高滲透性材料纏繞導體也會令磁通量增加。
電感元件即利用這種感應的原理,在電路中發(fā)揮了許多作用。