电感的工作原理非常抽象，为了解释什么是电感，我们从基本的物理现象看起。

高中物理有过实验：在通电导体旁放置小磁针，小磁针的指向发生偏转，这说明电流周围存在磁场。这个现象是 1820 年，由丹麦物理学家奥斯特（Oersted）发现的。

1831 年，英国科学家法拉第发现：闭合电路的一部分导体做切割磁场运动时，在导体上就会产生电。前提条件是电路、磁场是在相对变化的环境中，所以称为“动”磁生电，产生的电流叫做感应电流。

楞次定律：因磁通量的改变而产生的感应电流，其电流方向为对抗磁通量改变的方向。

对这句话的简单理解就是：当导体所处环境的磁场（外部磁场）变强的时候，它的感应电流产生的磁场与外部磁场效果相反，使得整体来看总磁场比外部磁场更弱。当导体所处环境的磁场（外部磁场）变弱的时候，它的感应电流产生的磁场与外部磁场效果相反，使得整体来看总磁场比外部磁场更强。通过楞次定律，可以判断电路上感应电流的方向。

左手定则

左手定则，是英国电机工程师约翰.安布罗斯.弗莱明（JohnAmbroseFleming）提出的。1885 年，弗莱明担任英国伦敦大学电机工程学教授，由于学生经常弄错磁场，电流和受力的方向。于是，他想用一个简单的方法帮助学生记忆。“左手定则”由此诞生了。

将左手的食指，中指和拇指伸直，使其在空间内相互垂直。食指方向代表磁场的方向（从 N 级到 S 级），中指代表电流的方向（从正极到负极），那拇指所指的方向就是受力的方向。使用时可以记住，中指，食指，拇指指代“电，磁，力”。

右手定则

可以用右手的手掌和手指的方向来记忆导线切割磁感线时所产生的电流的方向，即：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线垂直于手心进入，并使拇指指向导线运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

右手螺旋定则

也叫安培定则，用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流方向，大拇指所指的那端就是螺线管的 N 极。直线电流的磁场的话，大拇指指向电流方向，另外四指弯曲指的方向为磁感线的方向（磁场方向或是小磁针北极所指方向或是小磁针受力方向）。

有了以上的知识储备，我们来看电感是怎么工作的。

最简单的电感就是螺旋管线圈：

如上图所示，当恒定电流流过线圈时，根据右手螺旋定则，会形成一个图示方向的静磁场。而电感中流过交变电流，产生的磁场就是交变磁场，变化的磁场产生电场，线圈上就有感应电动势，产生感应电流。

电流变大时

电流变小时

分析方法同上，只不过感应电流和其产生的磁场阻止外部激励电流和磁场的变小。

电流恒定时

在通电稳定后，线圈 A 的外部激励电流恒定，其产生的磁场也恒定，该磁场与线圈 B 没有相对运动，故没有磁生电，没有绿色实线所代表的电流。这个时候，电感对于外部激励来说，相当于是短路的。

理解了电感的基本工作原理之后，接下来就深入一下电感的相关公式。其中一个最重要的公式非它莫属了，即：

为什么说这个公式是最重要的呢？因为它说明了电感的很多特性。比如，

电感电流为什么不能突变呢？来看这个公式，U 等于负的 L 乘以 di 比 dt。Di 比 dt 是指电流的变化率，电流突变，意味着 di 比 dt 无限大，会导致产生无限大的电压。尽管在实际电路中绝对的电流突变不存在，或多或少都会有时间，因此产生的电压总不会真的无穷大，但是是真的能产生很大的电压，高于电源电压都是可能会出现的。这种意外的高压会损坏器件。所以我们在一些感性的开关电路中，需要对感性器件留一个放电回路，避免产生高压。例如开关电源，继电器电路。通常是通过 RC 电路进行缓冲，也有的用二极管，TVS 等。

电感的储能也是由这个公式推导出来的，下面是推导过程，需要一些微积分的知识，感兴趣的可以看一下过程，不感兴趣的记下这个结果，电感储能为 1/2LI^2，单位是焦耳。

电感在 t 时间内，电流从 0 达到 i，电源传输到电感的能量为：

从电感的储能公式可以看出，电感储存的能量是依存电流而存在的，什么意思呢？如果电流突变，突然变到 0，储能的能量也突变到 0，根据能量守恒定律，能量不能凭空消失，储存的能量必然会想办法迅速释放，这个释放就是产生高压，变成电场能量了。所以从这个角度，我们也要避免电感电流突变。

电感的最重要的公式，还能导出电感电流与电压的相位关系，也就是我们常说的，电感电压超前电流 90°。

导出过程是这样的，首先，我们知道，根据傅里叶变换原理，我们的电信号都是可以用傅里叶级数展开的，由无数的正弦波构成，电感的电流也不例外。所以，我们假定电感电流为最简单的单一正弦波，i=Isin（wt），代入电感的公式，那么我们求得加在电感两端的电压为 Lisin（wt+90°），sin（wt+90°）比 sin（wt）超前 90°，所以我们说电感的电压比电流相位超前 90°。

我们知道了电感的电压，也知道了电感的电流。用电压除以电流，就能得到电感的复阻抗。

电压比电流相位超前 90°，引入虚数单位 j，所以得到电感的复阻抗 jwL，j 的物理意义就是电压比电流相位超前 90°。

实际电感的特性不仅仅有电感的作用，还有其他因素，如：

等效模型形式可能不同，但要能体现损耗和分布电容。根据等效模型，可以定义实际电感的两个重要参数。

也就是电感的 Q 值，电感储存功率与损耗功率的比，Q 值越高，电感的损耗越低，和电感的直流阻抗直接相关的参数。

由于 Cp 的存在，与 L 一起构成了一个谐振电路，其谐振频率便是电感的自谐振频率。在自谐振频率前，电感的阻抗随着频率增加而变大；在自谐振频率后，电感的阻抗随着频率增加而变小，就呈现容性。

自谐振频率和 Q 值是高频电感的关键参数。

下面再详细说明一下电感和寄生电容组成的谐振电路，如下图动画所示。

让我们分阶段解析一下 LC 上能量的变化过程：

可以看到，LC 电路充放电呈现出周期性特性，这个周期的频率就叫“谐振频率”（Resonance frequency）。它是 LC 电路的固有频率，由电路中的 L 和 C 决定：

我们可以计算一下 LC 并联电路在谐振频率下的阻抗，如下：

当输入信号为谐振频率时，LC 并联电路阻抗无穷大，呈现为开路状态，意味着在这个谐振频率上能获取最大电压。利用这个特性，可以应用于 AM 收音机里面的波段选择。

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