2.1.3 电感元件
1.电感元件基本知识
电感元件是一种储能元件，电感元件的原始模型为导线绕制成圆柱线圈，当线圈中通以电流，在线圈中就会产生磁通量Φ，并储存能量。表征电感元件（简称电感）产生磁通，存储磁场的能力的参数，也叫电感，用L表示。通常“电感”有两重含义，一种是物理学上的“电感”这个物理量，另一个指的是电感器这种电工元件。电感单位有H（读亨利或亨）、mH（毫亨）及μH（微亨），具体的换算关系为
电感器通常分为两类：一类是应用自感作用的电感线圈；另一类是应用互感作用的变压器。
如图2.1.3所示的线圈有N匝，当线圈通以电流i时，在线圈内部将产生磁通Φ，若磁通Φ与N匝线圈都交链，则磁链为
式中，磁链与磁通的单位一致，均为韦伯（Wb）。
图2.1.3 电感线圈示意图
如果线圈周围的介质是非铁磁物质，磁链与线圈中的电流成正比，比例系数为一常数，用L表示，L称为线圈的自感或电感，这样的电感称为线性电感。
在国际单位制中，磁通和磁链的单位都是韦伯［Wb］，电流的单位是安培［A］，电感的单位是亨利［H］。
当电感元件两端的电压和通过的电流在关联参考方向下时，根据楞次定律，有
电感元件
把
代入上式，得
线圈两端的电压u＝-e，则
从上式可以看出，任何时刻，线性电感元件的电压与该时刻电流的变化率成正比，当电流不随时间变化时（直流电流），电感电压为零，故在直流电路中，电感元件两端的电压为零，相当于短路。
电感元件在某时刻储存的磁场能量表达式为
电感元件是一种储能元件，当线圈中通入电流时，线圈内及其周围都会产生磁场，并储存磁场能量。
2.电感的参数及标注方法
1）电感量L和误差
线圈的电感量L也叫自感系数或自感，是表示线圈产生自感应能力的一个物理量。电感量有标称值，电感量的误差是指线圈的实际电感量与标称值间的差异，对振荡线圈要求较高，允许误差为0.2%～0.5%；对耦合阻流线圈要求较低，允许误差为10%～15%。
2）品质因数Q
一个理想电感元件的敏感度不因流经线圈电流的大小改变而改变，但由于实际环境下，线圈内的金属线会使电感元件带有绕组电阻，呈现一定的电阻性。由于绕组电阻是以串联着电感元件的电阻形式出现，所以亦被称为串联电阻。由于串联电阻的存在，实际电感元件的特性会不同于理想电感，可以用品质因数表示电感和电阻的比例。电感器的品质因数Q是线圈质量的重要参数。它表示在某一工作频率下，线圈的感抗对其等效直流电阻的比值，Q值越高线圈的损耗越小。品质因数越高，电感元件的表现越相似理想电感元件的表现。因此，品质因数也可用来度量电感元件的有效程度。
式中，ω表示交流电的角频率。
3）电感线圈的标注方法
（1）色标法。
颜色值与色环电阻标注一致，例如四环标注的电感L，第1、2位为有效数字，第3位为倍乘数，第4位为误差，按照此规则计算的电感单位为微亨（μH）。
例如蓝、灰、红、银表示6 800 μH，允许误差为10%。
（2）直接标注法。
电感量用数字直接标注，用字母表示额定电流，用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示允许误差。字母与额定电流的对应关系如表2.1.5所示。
表2.1.5 字母与额定电流的对应关系
例如：C、Ⅱ、330 μH表示标称电感量为330 μH、最大工作电流300 mA，允许误差为±10%。
（3）电感的一般测量。
用万用表检查电感线圈有无断路或短路故障时，方法是用万用表欧姆挡测量线圈的直流电阻，并与正常值进行比较。
若阻值显著增大，则表示电感内部可能断路；
若比正常值小得多，则表示电感内部严重短路；
若线圈局部短路，则须用专门仪器再次进行测试。