電感 (Inductors)
電感是指線圈在磁場中活動時,所能感應到的電流的強度。單位是「亨利」(H)。在實用上,亨利的單位有時嫌過大,常使用:
毫亨(milli-henry, mH)= 1mH=10e-3H
微亨 (micro-henry, uH) = 1μh=10e-6H
作用是阻礙電流的變化,但是這種作用與電阻阻礙電流流通作用是有區別的。電阻阻礙電流流通作用是消耗電能,而電感阻礙電流的變化則純粹是不讓電流變化,當電流增加時電感阻礙電流的增加,當電流減小時電感阻礙電流的減小。電感阻礙電流變化過程並不消耗電能,阻礙電流增加時它將電的能量以磁場的形式暫時儲存起來,等到電流減小時它也將磁場的能量釋放出來.
一個電感元件通常由銅線圈包覆在空氣, 或是一個強磁性的材質表面, 而中央則由具有比空氣更強導磁性的材質來確保磁場會非常接近電感元件, 進而達到更大的電感率
電感元件是一個二端理想元件。假想它是由沒有電阻的導線繞制而成的線圈。反映了儲存磁場能量的基本特徵。交流的電流會產生磁場,而變動的磁場會感應出電流,其線性關係的比例,我們稱為電感。但電感經由電磁的互相轉換,擁有儲存和釋放能量的功能。理想的電感,不會產生或消耗能量。
故此,電感可作為穩定電流的元件,亦可作為相位匹配的元件;當然,電感的用途,更有多樣的變化,如濾波,儲能,放能,諧振,旁路 … 等等。
以上所提,均是理想的電感;但現實世界,不可能製造出完全理想的電感;被動元件中,不管是電阻,電容或電感,其所表現的特性,僅是其等效電路中,某一段頻率範圍內,貢獻度較強的項目而已。
電子產品日趨小型化,可攜式,元件高密度裝配下,表面粘著元件得以快速發展,且在電磁相容的考量下,電子產品的電磁干擾消除更成為電子產品的基本要求,各國均訂定許多法規來約束,只有符合規定才可銷售,更加重電感需求及應用。
應用用途:
1. 電感器常常被運用在類比電路(analog circuits) 及訊號處理上. 電感器常常跟電容或其他可調整電路大小的元件合併使用, 主要可以強調或是過濾某些特定的訊號頻率. 此種應用方式大致加裝在發電機裡面(已經廢棄這種使用方式), 小到配合電容組合成可變電路來修正無線電的訊號都可以用.
2. 由兩個或是以上的電感組合而成的變壓器(transformer), 是一個電路設備中最基本的必要元素. 變壓器的效率會隨的電流的頻率增加而跟著增加,基於這個理由, 飛機採用400 hertz(hz)交流電而不是一般常見的50 or 60 hertz電流, 這可以節省變壓器的重量, 只需使用小型變壓器就可以達到較高等級的效果.
3. 一個電感常用在電力保存設備上, 如switched-mode power supply.(這種電力提供設備會不斷的開開關關以確保穩定的電壓. 所以, 當一段電流過來, 電感會讓一定的電流過去後自動切斷後面多餘的電流. 而經由控制穩定的電流進出, 則進出電壓也會是穩定的
4. 電感也經常使用在電力傳輸系統上, 其目的是蓄意的降低系統電壓或是控制不正常的電流, 當電感用在這種用途上得時候, 通常稱之為reactor. 由於電感跟其他元件比較起來顯得較大較沈重, 故在講究小而輕巧的現在, 電感的使用量已經比較少了.目前只有小型的電感還在使用在產業界, 而大型的電感目前由模擬gyrator電路取代. |