感抗

线圈电磁感应对电流的阻碍

简单来说，当线圈中有电流通过时，就会在线圈中形成感应电磁场，而感应电磁场又会在线圈中产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。因此，我们把这种电流与线圈之间的相互作用称其为电的感抗，也就是电路中的电感。

简介

交流电也可以通过线圈，但是线圈的电感对交流电有阻碍作用，这个阻碍叫做感抗。交流电越难以通过线圈，说明电感量越大，电感的阻碍作用就越大；交流电的频率高，也难以通过线圈，电感的阻碍作用也大。实验证明，感抗和电感成正比，和频率也成正比。如果感抗用XL表示，电感用L表示，频率用f表示，那么其计算公式为：

XL= 2πfL=ωL

感抗的单位是欧。知道了交流电的频率f(Hz)和线圈的电感L(H)，就可以用上式把感抗计算出来。电感的单位是“亨利（H）”我们可利用电流与线圈的这种特殊性质来制成不同大小数值的电感器件，以组成不同功能的电路系统网络.

公式详解

XL = ωL = 2πfL ，XL 就是感抗，单位为欧姆，ω 是交流发电机运转的角速度，单位为弧度/秒，f 是频率，单位为赫兹，L 是线圈电感，单位为亨利。

详细说明

①当交流电通过电感线圈的电路时，电路中产生自感电动势，阻碍电流的改变，形成了感抗。自感系数越大则自感电动势也越大，感抗也就越大。如果交流电频率大则电流的变化率也大，那么自感电动势也必然大，所以感抗也随交流电的频率增大而增大。交流电中的感抗和交流电的频率、电感线圈的自感系数成正比。在实际应用中，电感是起着“阻交、通直”的作用，因而在交流电路中常应用感抗的特性来旁通低频及直流电，阻止高频交流电。

②在纯电感电路中，电感线圈两端的交流电压(u)和自感电动势(εL)之间的关系是u=-εL，而εL =-Ldi/dt，所以u=Ldi/dt。正弦交流电作周期性变化，线圈内自感电动势也在不断变化。当正弦交流电的电流为零时，电流变化率最大，所以电压最大。当电流为最大值时，电流变化率最小，所以电压为零。由此得出电感两端的电压位相超前电流位相π/2 (如图)。

在纯电感电路中，电流和电压的频率是相同的。电感元件的阻抗就是感抗(XL=ωL=2πfL)，它和ω、L都成正比。当ω=0时则XL =0，所以电感起“通直流、阻交流”或者“通低频，阻高频”的作用。

③在纯电感电路中，感抗不消耗电能，因为在任何一个电流由零增加到最大值的1/4周期的过程中，电路中的电流在线圈附近将产生磁场，电能转换为磁场能储藏在磁场里，但在下一个1/4周期内，电流由大变小，则磁场随着逐渐减弱，储藏的磁场能又重新转化为电能返回给电源，因而感抗不消耗电能(电阻发热忽略不计)。

计算公式

缠绕小电压变压器,感抗的计算公式推导如下：

2πfL=R初级负载（1）

其中R初级负载包括变压器初级线圈的阻抗和感抗。因为我只要缠绕10匝左右，所以阻抗可以看做近似为0；所以R初级负载主要是由感抗引起的。知道R初级负载和f（频率已知为500KHz）的大小，那么：

L= R初级负载/(2πf) (2)

那么怎么得到R初级负载的值呢？这个值是由静态电流和初级电压推导出来的：

R初级负载= V初级/ I静态（3）

初级电压是已知的，而静态电流（次级开路时的初级线圈中存在的电流）的经验值是：

I静态=5%*I初级满负载（4）

I初级满负载* V初级= I次级满负载* V次级（5）

因为初、次级电压比为已知量，那么只要知道I次级满负载的值就可以知道I初级满负载的值。我要做的变压器初、次级电压比是1：1.2，I次级满负载是200毫安。那么I初级满负载=240毫安，把这个值带入（4）式，可以求出I静态大约是10毫安。V初级是已知量，在这里我的变压器初级电压是V初级=5V。把V初级=5V，I静态=10毫安代入（3）式，得出R初级负载=500欧姆。把R初级负载=500欧姆，代入（2）式，可以求出:

L=500/(2πf)=500/(2π*500000)=159(微亨)

在电路中的作用

电感：“通直流，阻交流；通低频，阻高频”

由感抗产生的原因知：电感线圈对直流电流没有阻碍作用，即“通直流，阻交流”。

由感抗的表达式XL= 2πfL知：自感系数大的电感线圈，对频率小的交变电流就会有明显的感抗，更不用说是高频交变电流了。我们把这种电感线圈叫低频扼流圈。只要是交流通过低频扼流圈都会有较大的感抗，而对直流没有阻碍作用。即低频扼流圈“通直流，阻交流”。

而自感系数小的电感线圈，对频率小的交变电流感抗很小，只有高频交变电流通过时才会有明显的感抗作用。把这种线圈叫高频扼流圈。高频扼流圈“通低频，阻高频”。

是否可消耗电能

感抗不消耗电能。电流通过电感时，当电流增大，电能转变成磁场能，电流减小时，磁场能又转变成电能；所以，在交流电通过纯电感或纯电容时，电能并没有减少，而是在电能—磁场能，或电能—电场能之间不停地转化。

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