解锁电感，打开电磁世界的宝藏大门

一. 电感是什么

电感是一种能够把电能转化为磁能并储存起来的元件。它在电路中的符号是“L”，单位是亨利（H）。电感与电阻和电容并称为三大被动元件的电子元器件。利用线圈对电流所表现出的特性，在电源电路、一般信号电路、高频电路等中发挥着重要作用。

二. 电感的原理

1.电磁感应

当电流通过电感线圈时，根据安培定则（右手螺旋定则），用右手握住线圈，四指指向电流方向，大拇指所指的方向就是磁场方向。这是电感产生磁场的基本原理。

2.自感现象

基于电磁感应，电感会产生自感现象。当通过电感线圈的电流发生变化时，由这个电流产生的磁场也会变化，变化的磁场又会在线圈中产生感应电动势。根据楞次定律，这个感应电动势产生的电流总是阻碍原电流的变化。例如，当原电流增大时，感应电动势产生的电流方向与原电流方向相反，阻碍其增大；当原电流减小时，感应电动势产生的电流方向与原电流方向相同，阻碍其减小。

3.互感现象

当两个电感线圈靠近时，一个线圈中的电流变化会在另一个线圈中产生感应电动势，这就是互感现象。像变压器就是利用互感原理，初级线圈中的交流电产生变化磁场，在次级线圈中产生感应电动势，实现电压变换。

三. 电感的作用

1. 滤波作用

低通滤波器

在电源电路中，电感可与电容一起构成滤波电路。例如在直流电源输出端，电感能阻止高频交流成分通过，只让直流成分顺利通过，使输出电压更平滑。对于像电脑主板电源电路这类需要纯净直流电源的设备，电感的滤波作用能滤除电源纹波，减少电源噪声对电子元件的干扰，提高电路稳定性。

2. 储能作用

开关电源

电感能够储存磁能。在开关电源电路中，以降压型开关电源为例，当开关管导通时，电感储存能量；当开关管截止时，电感释放储存的能量，通过二极管将能量传递给负载，从而实现电压降低。

3. 扼流作用

电感可用来扼制交流电流。在高频电路中，若要阻止某些频率的交流信号通过，可使用电感。比如在音频放大器电路中，为防止高频干扰信号进入音频放大级，会在输入电路中加入电感，对高频信号进行扼流，只让音频信号通过，提高音频信号质量。

4. 与电容配合构成谐振电路

信号选择

电感和电容能组成LC谐振电路。在谐振状态下，电路会对特定频率的信号产生最大响应。在无线电接收机中，LC谐振电路可用来选择接收特定频率的电台信号。调节电感或电容的值，谐振频率改变，就能选择不同频率的信号。

四. 电感的分类

• 空心电感：线圈是空心的，没有铁芯。其电感量相对较小，但高频性能好。常用于高频电路，如无线电发射和接收设备中的天线调谐电路。因为没有铁芯的磁滞和涡流损耗，在高频下能保持较好性能。
• 铁芯电感：在电感线圈中插入铁芯（如铁氧体、硅钢片等材料）。铁芯可大大增加电感量，但由于铁芯材料的磁滞和涡流损耗，在高频下性能会下降。常用于低频电路，如电源滤波电路和低频变压器等。
• 磁芯电感：采用磁性材料制成的磁芯（如锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等）。磁芯电感的电感量可根据磁芯材料和形状调节，在一定频率范围内有较好性能。广泛用于电子设备中的滤波、振荡和耦合等电路。
• 贴片电感：这是一种表面贴装的电感类型，它直接贴焊在电路板表面，具有体积小、重量轻、适合自动化生产等优点 。由于其安装方式和尺寸优势，在小型化的电子产品，如手机、平板电脑等中得到广泛应用，常被用于电源管理电路和射频电路中，起到滤波、储能等作用。

• 工字电感：因外观形状类似“工”字而得名，它通常由磁芯和绕在磁芯上的线圈组成 。工字电感的结构使其在一定程度上兼顾了电感量和空间利用，常用于功率较大的电路中，例如开关电源、电机驱动电路等，用于储能、滤波以及扼流等。

• 色环电感：与色环电阻类似，通过不同颜色的色环来表示电感量、误差等参数。这种标识方式方便识别和区分不同规格的电感 。色环电感的应用范围较广，从普通的电子设备到工业控制电路等都能见到它的身影，主要用于一些对电感量精度有一定要求，同时又需要便于识别参数的电路场景。

• 高频电感：主要用于高频电路，像手机、无线路由器等通信设备中的射频电路。高频电感电感量小、损耗低，能在高频下有效工作，如用于匹配天线阻抗，使信号高效发射和接收。

• 功率电感：用于处理较大功率的电路，如开关电源、电机驱动器等。它需要能承受较大电流，且电阻低，以减少能量损耗，在储能和功率转换方面起关键作用。
• 耦合电感：用于将能量或信号从一个电路传递到另一个电路。在变压器中，初级和次级线圈就是耦合电感，通过互感作用实现电压变换和能量传输，在电力传输、信号放大等领域应用广泛。

• 固定电感：具有固定的电感量，不会轻易改变。其电感值在生产制造时就已确定，在各类电子设备中，当需要稳定的电感值来保证电路正常工作时，固定电感就发挥着重要作用，如一些简单的滤波电路、振荡电路等。