电感器原理

定义

将导线在绝缘支架上绕制一定的匝数 （圈数） 就构成了电感器

外形与符号

根据绕制的支架不同， 电感器可分为空心电感器（无支架）、磁心电感器（磁性材料支架） 和铁心电感器（硅钢片支架）

主要参数与标注方法

主要参数

电感器的主要参数有电感量、偏差、品质因数和额定电流等。

电感量

电感器由线圈组成， 当电感器通过电流时就会产生磁场，电流越大， 产生的磁场越强， 穿过电感器的磁场（又称为磁通量Φ） 就越大。 实验证明， 通过电感器的磁通量 Φ 和通入的电流 I 成正比。 磁通量 Φ 与电流的比值称为自感系数， 又称电感量 L， 用公式表示为

电感量的基本单位为亨利 （简称亨）， 用字母 “ H” 表示。 此外，还有毫亨 （mH） 和微亨 （μH）， 它们之间的换算关系是

电感器的电感量大小主要与线圈的匝数（圈数）、绕制方式和磁心材料等有关。线圈匝数越多、 绕制的线圈越密集， 电感量就越大；有磁心的电感器比无磁心的电感量大；电感器的磁心磁导率越高， 电感量也就越大。

偏差

偏差是指电感器上标称电感量与实际电感量的差距。 对于精度要求高的电路，电感器的允许偏差范围通常为 ± 0. 2% ～ ± 0. 5%，一般的电路可采用偏差为 ± 10% ～ ± 15% 的电感器。

品质因数

品质因数也称 Q 值， 是衡量电感器质量的主要参数。 品质因数是指当电感器两端加某一频率的交流电压时， 其感抗 XL （XL = 2πfL） 与直流电阻 R 的比值。 用公式表示为

从上式可以看出，感抗越大或直流电阻越小， 品质因数就越大。电感器对交流信号的阻碍称为感抗， 其单位为欧姆 （ Ω）。电感器的感抗大小与电感量有关， 电感量越大， 感抗越大。

提高品质因数既可通过提高电感器的电感量来实现， 也可通过减小电感器线圈的直流电阻来实现。 例如粗线圈绕制而成的电感器， 直流电阻较小， 其 Q 值高；有磁心的电感器较空心电感器的电感量大， 其 Q 值也高。

额定电流

额定电流是指电感器在正常工作时允许通过的最大电流值。 电感器在使用时，流过的电流不能超过额定电流， 否则电感器就会因发热而使性能参数发生改变， 甚至会因过电流而烧坏。

参数标注方法

电感器的参数标注方法主要有直标法和色标法。

直标法

电感器采用直标法标注时，一般会在外壳上标注电感量、 偏差和额定电流值。

在标注电感量时， 通常会将电感量值及单位直接标出。 在标注偏差时， 分别用Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 表示 ± 5% 、 ± 10% 、 ± 20%。 在标注额定电流时，用 A、 B、 C、 D、 E 分 别 表 示 50mA、 150mA 、 300mA、 0. 7A和 1. 6A。

色标法

色标法是采用色点或色环标在电感器上来表示电感量和偏差的方法。

色码电感器采用色标法标注， 其电感量和偏差标注方法同色环电阻器， 单位为 μH。色码电感器的各种颜色含义及代表的数值与色环电阻器相同，

色码电感器颜色的排列顺序方法也与色环电阻器相同。 色码电感器与色环电阻器识读不同仅在于单位不同，色码电感器单位为 μH。 色码电感器的识别如下图所示， 图中的色码电感器上标注 “红棕黑银” 表示电感量为 21μH， 偏差为 ± 10%

性质

电感器的主要性质有 “通直阻交” 和 “阻碍变化的电流”

通直阻交

电感器的 “通直阻交” 是指电感器对通过的直流信号阻碍很小， 直流信号可以很容易通过电感器， 而交流信号通过时会受到较大的阻碍。

电感器对通过的交流信号有较大的阻碍， 这种阻碍称为感抗， 感抗用 XL 表示， 感抗的单位是欧姆 （Ω）。 电感器的感抗大小与自身的电感量和交流信号的频率有关， 感抗大小可以用以下公式计算

式中，XL 表示感抗 （Ω）；f 表示交流信号的频率 （ Hz）；L 表示电感器的电感量 （H）。

由上式可以看出，交流信号的频率越高， 电感器对交流信号的感抗越大； 电感器的电感量越大， 对交流信号感抗也越大。

示例

交流信号的频率为 50Hz， 电感器的电感量为 200mH， 那么电感器对交流信号的感抗为

阻碍变化的电流

当变化的电流流过电感器时， 电感器会产生自感电动势来阻碍变化的电流

在图a 中， 当开关 S 闭合时，会发现灯泡不是马上亮起来， 而是慢慢亮起来。 这是因为当开关闭合后，有电流流过电感器， 这是一个增大的电流 （从无到有）， 电感器马上产生自感电动势来阻碍电流增大，其极性是 A 正 B 负， 该电动势使 A 点电位上升， 电流从 A 点流入较困难， 也就是说电感器产生的这种电动势对电流有阻碍作用。 由于电感器产生 A 正 B 负自感电动势的阻碍， 流过电感器的电流不能一下子增大，而是慢慢增大， 所以灯泡慢慢变亮， 当电流不再增大 （即电流大小恒定） 时， 电感器上的电动势消失， 灯泡亮度也就不变了

如果将开关 S 断开， 如图 b 所示， 会发现灯泡不是马上熄灭，而是慢慢暗下来。 这是因为当开关断开后， 流过电感器的电流突然变为0， 也就是说流过电感器的电流突然变小 （从有到无）， 电感器马上产生A 负 B 正的自感电动势， 由于电感器、 灯泡和电阻器 R 连接成闭合回路， 电感器的自感电动势会产生电流流过灯泡， 电流方向是： 电感器 B正→灯泡→电阻器 R→电感器 A 负， 开关断开后， 该电流维持灯泡继续发光， 随着电感器上的电动势逐渐降低， 流过灯泡的电流慢慢减小， 灯泡也就慢慢变暗

只要流过电感器的电流发生变化 （不管是增大还是减小）， 电感器都会产生自感电动势， 电动势的方向总是阻碍电流的变化

电感器这个性质非常重要， 在以后的电路分析中经常要用到该性质。 为了让大家能更透彻理解电感器这个性质， 再来看图中两个例子

在图 a 中，流过电感器的电流是逐渐增大的， 电感器会产生 A正 B 负的电动势阻碍电流增大（可理解为 A 点为正， A 点电位升高， 电流通过较困难）； 在图 b 中，流过电感器的电流是逐渐减小的， 电感器会产生 A 负 B 正的电动势阻碍电流减小（可理解为 A 点为负时， A点电位低， 吸引电流流过来， 阻碍它减小）

种类

可调电感器

可调电感器是指电感量可以调节的电感器。 可调电感器的电路符号和实物外形如图所示

可调电感器是通过调节磁心在线圈中的位置来改变电感量， 磁心进入线圈内部越多， 电感器的电感量越大。

如果电感器没有磁心， 可以通过减少或增多线圈的匝数来降低或提高电感器的电感量， 另外， 改变线圈之间的疏密程度也能调节电感量。

高频扼流圈

高频扼流圈又称高频阻流圈， 它是一种电感量很小的电感器， 常用在高频电路中

高频扼流圈又分为空心和磁心，

空心高频扼流圈多用较粗铜线或镀银铜线绕制而成， 可以通过改变匝数或匝距来改变电感量；

磁心高频扼流圈用铜线在磁心材料上绕制一定的匝数构成， 其电感量可以通过调节磁心在线圈中的位置来改变。

高频扼流圈在电路中的作用是 “阻高频，通低频”。 如上图所示， 当高频扼流圈输入高、 低频信号和直流信号时， 高频信号不能通过， 只有低频和直流信号能通过。

低频扼流圈

低频扼流圈又称低频阻流圈， 是一种电感量很大的电感器， 常用在低频电路 （如音频电路和电源滤波电路） 中

低频扼流圈是用较细的漆包线在铁心 （硅钢片）或铜心上绕制很多匝数制成的。 低频扼流圈在电路中的作用是 “通直流，阻低频”。 如上图所示， 当低频扼流圈输入高、 低频和直流时， 高、 低频信号均不能通过， 只有直流信号才能通过。

色码电感器

色码电感器是一种高频电感线圈， 它是在磁心上绕上一定匝数的漆包线， 再用环氧树脂或塑料封装而制成的。

色码电感器的工作频率范围一般在 10kHz ～ 200MHz 之间， 电感量在 0. 1 ～ 3300μH 范围内。 色码电感器是具有固定电感量的电感器， 其电感量标注与识读方法与色环电阻器相同， 但色码电感器的电感量单位为 μH。

选用

选用电感器的电感量必须与电路要求一致， 额定电流选大一些不会影响电路

选用电感器的工作频率要适合电路。 低频电路一般选用硅钢片铁心或铁氧体磁心的电感器， 而高频电路一般选用高频铁氧体磁心或空心的电感器

对于不同的电路， 应该选用相应性能的电感器， 在检修电路时，如果遇到损坏的电感器， 并且该电感器功能比较特殊， 通常需要用同型号的电感器更换。

在更换电感器时， 不能随意改变电感器的线圈匝数、 间距和形状等， 以免电感器的电感量发生变化。

对于可调电感器， 为了让它在电路中达到较好的效果， 可将电感器接在电路中进行调节。 调节时可借助专门的仪器， 也可以根据实际情况凭直觉调节， 如调节电视机中与图像处理有关的电感器时，可一边调节电感器磁心， 一般观察画面质量， 质量最佳时调节就最准确

对于色码电感器或小型固定电感器， 当电感量相同、 额定电流相同时， 一般可以代换。

对于有屏蔽罩的电感器， 在使用时需要将屏蔽罩与电路地连接，以提高电感器的抗干扰性。

电感器的型号命名方法

电感器的型号命名由 3 部分组成。

第一部分用字母表示主称为电感线圈。

第二部分用字母与数字混合或数字来表示电感量。

第三部分用字母表示偏差范围。