电感是称为电感器的电子元件的一种特性，当电流流过电感器时就会产生电感，从而产生磁场。该磁场与电路的其他部分相互作用，导致感抗现象，这是一种对抗电流变化的形式。感抗影响电路的整体阻抗，并对信号滤波和频率响应具有重要影响。了解串联和并联配置中的电感器至关重要，因为它会影响总电感并影响电路的行为。此外，电感电路中的功率涉及电压和电流之间的相移，从而导致复杂的功率计算。

在电感电路中，电流的变化会产生感应电动势，根据楞次定律，感应电动势将抵抗电流的变化。在直流电路中，感应效应导致电流缓慢上升，终根据电路电阻达到大约电流的值。

在感应交流电路中，电流的值和方向不断变化，产生感应电动势，该感应电动势必须不断抵抗电流的变化。图 1 显示了纯电感电路的电流、感应电动势和电源电压之间的关系。

使用电压相量作为参考，电流相量滞后 90°，因此与电压参考成直角绘制。请记住，在电压下，电流为零但不断上升，而在零电压下，电流。

感抗

在交流电路中，电流的变化会产生与电流相反的感应电动势 (EMF)。这种电流对抗的影响称为感抗（符号 X L），以欧姆为单位测量。

实际上，欧姆定律规定电流等于电压除以电流的阻力。感抗是一种对电流的阻碍；也就是说，对于纯电感，I = V/ X L。

感抗取决于电感和电源频率，可以通过以下公式计算：

XL=2πfL

在哪里

X L = 感抗（欧姆）

f = 频率，单位为赫兹 (Hz)

L = 电感，单位为亨利 (H)

示例 1： 电感为 0.05 H 的线圈在频率为

(a) 30 赫兹和

(b) 60 赫兹，以及

XL=2πfL=2×3.142×30×0.05=9.43Ω

XL=2πfL=2×3.142×60×0.05=18.85Ω

示例 2：当施加 600 V、60 Hz 电源时，流过电感为 0.12 H 的线圈的电流值是多少？

XL=2πfL=2×3.142×30×0.12=45.2Ω

I=VXL=60045.2=13.3A

示例 3：当施加 250 V、60 Hz 电源且通过线圈的电流为 3 A 时，扼流线圈的电感是多少？

R=VI=2503=83.33Ω

L=XL2πf=83.332×3.142×60=203mH

串联电感

如果两个电感器串联，每个电感器都会产生一个感应电动势，并且总感应电动势将会增加。因此增加了对电流流动的阻力。通过串联放置电感器，总感抗会增加，就像串联放置电阻器会增加总电阻一样：

XL总=XL1+XL2+XL3???+XLn

示例 4：当两个电感器（一个感抗为 10 Ω，另一个感抗为 14 Ω）串联连接到 250 V、60 Hz 电源时，

(a) 确定总感抗。

(b) 确定总电流。

XL总=XL1+XL2+10+14=24/欧米茄

I=VXL=25024=10.42A

因为感应电动势的总值增加，这意味着总电感增加。因此，以同样的方式求出总电感。

/[L_{总计}=L_{1}+L_{2}+L_{3}

/cdot/cdot/,/cdot+L_{n}/]

并联电感

如果两个纯电感器并联，则每个电感器都从电源汲取自己的电流，并且线电流是单独电流的相量和。每个电流滞后电压90°；因此，它们彼此同相并且可以算术相加。

因此，总感抗随着电流的增加而按比例减少，从而使我们能够使用与并联电阻器相同类型的公式。

XLtotal=11XL1+1XL2+1XL3???+1XLN

在哪里

X Ltotal = 总电抗

X L1 = 电抗 1

X L2 = 电抗 2

X L3 = 电抗 3

X LN = 更多电抗

使用相同的方法计算并联电感器电路的总电感

L总计=11L1+1L2+1L3???+1LN

在哪里

L总 = 总电感

L 1 = 电感1

L 2 = 电感2

L 3 = 电感3

L N = 更多电感

示例 5：当两个电感器（一个感抗为 16 Ω，另一个感抗为 14 Ω）并联在 250 V、60 Hz 电源上时，

(a) 确定总感抗。

(b) 确定总电流。

XLtotal=11XL1+1XL2=1116+114=7.468/欧米茄

I=VXL=2507.468=33.48Ω

电感电路中的功率

电感器将能量存储为磁场，当磁场消失时，能量返回到电路。这种情况每半个周期发生，并且由于没有电阻（理论上），因此没有损耗，并且所有能量都返回到电路。

图 1 将施加的电压显示为红色正弦波，将反电动势显示为绿色正弦波。当电阻不存在或可忽略不计时，反电动势等于所施加的电压且极性相反，或者，正如您可能注意到的，它异相 180°。

图 1. 感应交流电路中的功率动态。图片由 Amna Ahmad 提供

反电动势与电流变化成正比，因此与电流异相 90°。类似地，电流与施加的电压异相 90°，当施加的电压改变极性（即过零）时出现电流。

在图1中，功率由阴影正弦波表示，表明它的频率是电压或电流的两倍，并且有两个正功率脉冲，我们通常认为已使用的能量。现在我们必须考虑储存在电感器中的能量。

然而，功率曲线的负脉冲并不意味着我们发现了负功率，而是意味着我们发现了已返回电路的能量。

这意味着功率波形的符号每四分之一周期反转，表明功率交替地馈入电感器和从电感器返回。

在电流上升期间，能量用于产生磁场，而在电流下降期间，磁场崩溃，能量恢复供电。在一个完整的周期内，功率波形的正负部分相互抵消；因此，纯电感器消耗的平均功率为零。

图1还表明，如果电压和电流波形是正弦波，但功率波的频率是线路频率的两倍，则功率波是正弦波。

交流电路电感器的要点

交流电路中的电感器是影响电气系统行为的关键组件。它们表现出感抗，影响电路中电流的阻力。了解电感器在串联和并联连接中的行为对于分析电路的阻抗和电流特性至关重要。此外，了解电感电路中的功率动态对于分析能量传输和效率至关重要。通过理解这些概念，人们可以有效地分析和设计涉及电感器的交流电路。