1.5 電感元件
1.5.1 電感元件及其伏安關(guān)系
1.電感元件
工程技術(shù)上，用導(dǎo)線繞制的空心或者具有鐵芯的電感線圈應(yīng)用十分廣泛，如電磁鐵或者變壓器中繞制在鐵芯上的線圈等等。當(dāng)線圈中通入電流i時(shí)，將在線圈周?chē)⒋艌?chǎng)，產(chǎn)生磁通。如果磁通隨時(shí)間變化，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。
如圖1-13所示線圈，通入電流i，產(chǎn)生的磁通Φ與N匝線圈交鏈，則磁鏈Ψ=NΦ。由于磁通Φ和磁鏈Ψ都是由線圈本身的電流i產(chǎn)生的，故稱(chēng)為自感磁通和自感磁鏈。磁通Φ和磁鏈Ψ的參考方向與電流i的參考方向滿(mǎn)足右手螺旋關(guān)系。當(dāng)磁鏈Ψ隨時(shí)間變化時(shí)，線圈的端子間將產(chǎn)生感應(yīng)電壓。如果感應(yīng)電壓u和磁鏈Ψ的參考方向符合右手螺旋關(guān)系，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，有
圖1-13 電感線圈
線性電感元件的圖形符號(hào)如圖1-14（a）所示，它是實(shí)際線圈的一種理想化電路模型，反映了電流產(chǎn)生磁通和存儲(chǔ)磁場(chǎng)能量的物理現(xiàn)象。如果規(guī)定磁通
Φ與電流
i的參考方向滿(mǎn)足右手螺旋關(guān)系，對(duì)于線性電感元件的自感磁鏈
Ψ與流過(guò)它的電流
i，有
圖1-14 電感元件及其韋安特性
Ψ=Li （1-16）
式中，L是電感元件的參數(shù)，稱(chēng)為自感（系數(shù)）或電感。L是一個(gè)正實(shí)常數(shù)。在國(guó)際單位制（SI）中，磁通Φ和磁鏈Ψ的單位為Wb（韋伯，簡(jiǎn)稱(chēng)韋），電流的單位為A（安），則電感的單位為亨利，簡(jiǎn)稱(chēng)亨，用H表示。常用的還有mH（毫亨）、μH（微亨）等。
2.電感的伏安特性
以電流i為橫坐標(biāo)，磁鏈Ψ為縱坐標(biāo)，畫(huà)出它們之間的關(guān)系曲線，稱(chēng)為韋安特性曲線。線性電感元件的韋安特性是i-Ψ平面上通過(guò)原點(diǎn)的一條直線，如圖1-14（b）所示。
當(dāng)電感元件的電壓u和電流i取關(guān)聯(lián)參考方向，并且磁鏈Ψ與電流i的參考方向滿(mǎn)足右手螺旋關(guān)系時(shí)，有
上式表明，電感元件上的電壓
u與電流
i的變化率成正比。當(dāng)電感的電流發(fā)生劇變，即
對(duì)式（1-17）兩邊取積分，得到在
t時(shí)刻電感元件上用電壓
u表示的電流
i的方程式：
式中，
i（0）為
t=0時(shí)刻電感元件的電流初始值。上式表明：在任意時(shí)刻，線性電感元件的電流
i與該時(shí)刻以前感應(yīng)的電壓值都有關(guān)。因此，電感元件也是一種具有“記憶”的元件。