电感篇
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。常见的电感器的实物外形如图4-1（a）所示。根据绕制的支架不同，电感器可分为空心电感器（无支架）、磁芯电感器（磁性材料支架）和铁芯电感器（硅钢片支架），它们的图形符号如图4-1（b）所示。
图4-1 电感器
- 主要参数
电感器的主要参数有电感量、误差、品质因数和额定电流等。
（1）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，穿过电感器的磁通量Φ和电感器通入的电流I成正比关系。磁通量Φ与电流I的比值称为自感系数，又称电感量L，用公式表示为L
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1H=103MH=106UH
电感器的电感量大小主要与线圈的匝数（圈数）、绕制方式和磁芯材料等有关。线圈匝数越多、绕制的线圈越密集，电感量就越大；有磁芯的电感器比无磁芯的电感器电感量大；电感器的磁芯磁导率越高，电感量也就越大。
（2）误差
误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，电感器的允许误差范围通常为 ± 0.2%～ ± 0.5%，一般的电路可采用误差为 ± 10%～ ± 15%的电感器。
（3）品质因数（Q值）
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Q=.
从上式可以看出，感抗越大或直流电阻越小，电感器的品质因数就越大。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。如粗线圈绕制而成的电感器，直流电阻较小，其Q值高；有磁芯的电感器较空心电感器的电感量大，其Q值也高。
（4）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。
2．参数标注方法
电感器的参数标注方法主要有直标法和色标法。
（1）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、误差和额定电流值。图 4-2 所示列出了几个采用直标法标注的电感器。
图4-2 电感器的直标法例图
在标注电感量时，通常会将电感量值及单位直接标出。在标注误差时，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。
（2）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误差的方法。色码电感器采用色标法标注，其电感量和误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的含义及代表的数值与色环电阻器相同，具体可见表 2-2。色码电感器颜色的排列也与色环电阻器相同。色码电感器与色环电阻器识读的不同仅在于单位不同，色码电感器的单位为 μH。色码电感器参数的识别如图4-3所示，图中的色码电感器上标注“红、棕、黑、银”色，表示电感量为21μH，误差为 ± 10%。
图4-3 色码电感器参数的识别
电感器的主要性质有“通直阻交”和“阻碍变化的电流”。
1．电感器的“通直阻交”性质
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地通过电感器，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XL=2式中，XL表示感抗，单位为Ω；f 表示交流信号的频率，单位为Hz；L表示电感器的电感量，单位为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，对交流信号的感抗也越大。
举例：在图4-4所示的电路中，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就为
图4-4 感抗计算例图
计算公式
- 电感器的“阻碍变化的电流”性质
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。下面以图 4-5所示的两个电路来说明电感器的这个性质。
在图4-5（a）所示电路中，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。
图4-5 电感器“阻碍变化的电流”说明图
如果将开关S断开，如图4-5（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0A，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。
从上面的电路分析可知，只要流过电感器的电流发生变化（不管是增大还是减小），电感器就会产生自感电动势，电动势的方向总是阻碍电流的变化。
电感器的这个性质非常重要，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地理解电感器的这个性质，再来看图4-6中的两个例子。
图4-6 电感器性质说明图
在图4-6（a）所示的电路中，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4-6（b）所示的电路中，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）。
电感器的种类较多，下面主要介绍几种典型的电感器。
1．可调电感器
可调电感器是指电感量可以调节的电感器。可调电感器的实物外形和图形符号如图4-7所示。
图4-7 可调电感器
可调电感器是通过调节磁芯在线圈中的位置来改变电感量的，磁芯进入线圈内部越多，电感器的电感量越大。如果电感器没有磁芯，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。
2．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，其图形符号如图4-8（a）所示。
高频扼流圈又分为空心和磁芯两种。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；磁芯高频扼流圈由铜线在磁芯材料上绕制一定的匝数构成，其电感量可以通过调节磁芯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”。如图4-8（b）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。
图4-8 高频扼流圈
- 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，其图形符号如图4-9（a）所示。
低频扼流圈是用较细的漆包线在铁芯（硅钢片）或铜芯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”。如图4-9（b）所示，当低频扼流圈输入高、低频和直流
信号时，高、低频信号均不能通过，只有直流信号才能通过。
图4-9 低频扼流圈
- 色码电感器
色码电感器是一种高频电感线圈，它是在磁芯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，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和色环电阻器相同，但色码电感器的电感量单位为μH。
电感器的电感量和Q值一般用专门的电感测量仪和Q表来测量，一些功能齐全的万用表也具有电感量测量功能。
电感器常见的故障有开路和线圈匝间短路。电感器实际上就是线圈，由于线圈的电阻一般比较小，所以测量时一般用万用表的R×1挡。电感器的检测如图4-10所示。
图4-10 电感器的检测
线径粗、匝数少的电感器电阻小，接近于0Ω；线径细、匝数多的电感器阻值较大。在检测电感器时，用万用表可以很容易地检测出是否开路（开路时测出的电阻为∞），但很难判断它是否匝间短路，因为电感器匝间短路时电阻减小很少，解决方法是：当怀疑电感器匝间有短路，万用表又无法检测出来时，可更换新的同型号电感器，故障排除则说明原电感器已损坏。
在选用电感器时，要注意以下几点。
① 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。
② 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芯或铁氧体磁芯的电感器，而高频电路一般选用高频铁氧体磁芯或空心的电感器。
③ 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。
④ 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。
⑤ 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芯，一般观察画面质量，质量最佳时调节最准确。
⑥ 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。
⑦ 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。
电感器的型号命名由3个部分组成。
第1部分用字母表示主称为电感线圈。
第2部分用字母与数字混合或数字来表示电感量。
第3部分用字母表示误差范围。
电感器的型号命名及含义见表4-1。
表4-1 电感器的型号命名及含义
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