電感是閉合回路的一種屬性,是一個物理量。當線圈通過電流后,在線圈中形成磁場感應,感應磁場又會產生感應電流來抵制通過線圈中的電流。這種電流與線圈的相互作用關系稱為電的感抗,也就是電感,單位是“亨利(H)”,以美國科學家約瑟夫·亨利命名。它是描述由于線圈電流變化,在本線圈中或在另一線圈中引起感應電動勢效應的電路參數,電感是自感和互感的總稱,提供電感的器件稱為電感器。感抗與電阻的單位相同,都是歐姆(W)。
感抗Xl與電感L、頻率f成正比,因此電感線圈對高頻電流的阻礙作用很大,而對直流則可視作短路。還應該注意,感抗只是電壓與電流的幅值或有效值之比,而不是它們的瞬時值之比。
當線性電感元件的電壓電流取關聯參考方向,根據電磁感應定律與楞次定律,得到電壓與電流的關系
注意:
① 電感電壓u 的大小取決于i 的變化率,與 i 的大小無關,電感是動態元件;
② 當i為常數(直流)時,u =0。電感相當于短路。
電感電壓比電流超前90°(或 p/2),即電感電流比電壓滯后90°設電流為參考正弦量,即電感電流與電壓的頻率相同,工頻交流電中,頻率都是50HZ。
由于電阻很小的線圈組成的交流電路,可以近似地看成是一個純電感電路。
在直流電路中,影響電流跟電壓關系的只有電阻。在交流電路中,情況要復雜一些,影響電流跟電壓關系的,除了電阻,還有電感和電容。
電感對交流電的阻礙作用。為什么電感對交流電有阻礙作用呢?交流電通過電感線圈時,電流時刻在改變,電感線圈中必然產生自感電動勢,阻礙電流的變化,這樣就形成了對電流的阻礙作用。在電工技術中,變壓器、電磁鐵等的線圈,一般是用銅線繞的。銅的電阻率很小,在很多情況下,線圈的電阻比較小,可以略去不計,而認為線圈只有電感。只有電感的電路叫純電感電路。
在純電感電路中,電流強度跟電壓成正比,即I∝U.用1/(XL)作為比例恒量,寫成等式,就得到I=U/(XL)這就是純電感電路中歐姆定律的表達式。把這個表達式跟I=U/R比,可以看出XL相當于電阻R。XL表示出電感對交流電阻礙作用的大小,叫做感抗,它的單位也是歐姆。
電感電壓與電流的關系(大小/相位/頻率/數量關系)
電感電壓與電流的關系(大小/相位/頻率/數量關系)
線圈的感抗XL跟自感系數L和交流電的頻率f間有如下的關系:
XL=2лfL
由于1亨=1伏·秒/安,1亨/秒=1伏/安=1歐,因此上式中的XL、f、L的單位應分別用歐姆、赫茲、亨利。
電阻是由導體本身的電阻率、長度和橫截面積決定的,跟通過的電流無關。XL=2лfL說明,感抗卻跟通過的電流的頻率有關。例如,自感系數是1亨的線圈,對于直流電,f=0,XL=0;對于50赫的交流電,XL=314歐;對于500千赫的交流電,XL=3.14兆歐。所以電感線圈在電路中有“通直流、阻交流”或“通低頻、阻高頻”的特性。在電工和電子技術中,用來“通直流、阻交流”的電感線圈,叫低頻扼流圈。線圈繞在閉合的鐵心上,匝數為幾千甚至超過一萬,自感系數為幾十亨。這種線圈對低頻交流電就有很大的阻礙作用。用來“通低頻、阻高頻”的電感線圈,叫高頻扼流圈。線圈有的繞在圓柱形的鐵氧體心上,有的是空心的,匝數為幾百,自感系數為幾個毫亨。這種線圈對低頻交流電的阻礙作用較小,對高頻交流電的阻礙作用很大。
交流電路中,純電感電路的電壓和電流的相位相差90°,所以在電阻、電感(即線圈,略掉了線圈直流電阻的影響,串聯的電路中,其電抗Rx(即總的電阻)與電阻R。感抗RL(RL=2πfL)的關系是Rx=√(R^2+RL^2),則總電壓V與電阻上的電壓VR和電感上的電壓VRL關系也滿足這個關系,即V=√(VR^2+VRL^2)。