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一、???? 兩個(gè)現(xiàn)象和一個(gè)定律——電生磁、磁生電和楞次定律

電生磁現(xiàn)象

高中物理有過(guò)實(shí)驗(yàn)：在通電導(dǎo)體旁放置小磁針，小磁針的指向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這說(shuō)明電流周圍存在磁場(chǎng)。這個(gè)現(xiàn)象是1820年，由丹麥物理學(xué)家奧斯特（Oested）發(fā)現(xiàn)的。

圖1-通電

如果我們把導(dǎo)體繞成圈，沒(méi)權(quán)導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)得以重合，磁場(chǎng)整體就會(huì)變強(qiáng)，可以吸引其小物體。圖中，線圈通電電流2-3A，注意漆包線有額定電流限制，否則高溫導(dǎo)致融化；

（動(dòng)）磁生電現(xiàn)象

1831年，英國(guó)科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)：閉合電路的一部分導(dǎo)體做成切割磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體上就會(huì)產(chǎn)生電流。前提條件是電路、磁場(chǎng)是在相對(duì)變化的環(huán)境中，所以稱為“動(dòng)“磁生電，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。

我們可以哪一個(gè)馬達(dá)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，一般普通的直流有刷馬達(dá)，釘子部分是永磁體，轉(zhuǎn)子部分是線圈導(dǎo)體。手動(dòng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，意味著導(dǎo)體在做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，用示波器鏈接馬達(dá)的兩個(gè)電極，可以測(cè)量到電壓變化。發(fā)電機(jī)便是依據(jù)此原理制成的。

圖3-手動(dòng)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)轉(zhuǎn)子,在示波器上可以看到電壓

楞次定律

楞次定律：因磁通量的改變而產(chǎn)生的感應(yīng)電流，其電流方向?yàn)閷?duì)抗磁通量改變的方向。

楞次定律還可以表述為：感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。

對(duì)這句話的簡(jiǎn)單理解就是：當(dāng)導(dǎo)體所處環(huán)境磁場(chǎng)（外部磁場(chǎng)）變強(qiáng)的時(shí)候，他的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與外部磁場(chǎng)效果相反，使得整體來(lái)看總磁場(chǎng)比外部磁場(chǎng)更弱。當(dāng)導(dǎo)體所處環(huán)境的磁場(chǎng)（外部磁場(chǎng)）變?nèi)鯐r(shí)，它的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與外部磁場(chǎng)效果相反，使得整體來(lái)看總磁場(chǎng)比外部磁場(chǎng)更強(qiáng)。

通過(guò)楞次定律，可以判斷電路上感應(yīng)電流的方向。

二、???? 螺旋管線圈——解釋電感的工作方式

有了以上兩個(gè)現(xiàn)象和一個(gè)定律的知識(shí)儲(chǔ)備，我們來(lái)看電感時(shí)怎么工作的。

最簡(jiǎn)單的電感就是螺旋管線圈：

圖4-螺旋管線圈電感（Solenoid）

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在通電過(guò)程中的情況

我們就去螺旋管其中的一小段，可以看到兩個(gè)線圈，線圈A和懸泉B：

圖5-螺旋管的小段-線圈A和線圈B

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在通電過(guò)程中，情況如下：

1.????? 線圈A上通過(guò)電流，假設(shè)其方向如藍(lán)色實(shí)現(xiàn)所示，稱為外部激勵(lì)電流；

2.????? 根據(jù)電生磁原理，外部激勵(lì)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)開始在周圍空間蔓延，并覆蓋至線圈B，相當(dāng)于線圈B在切割磁力線，如藍(lán)色虛線所示；

3.????? 根據(jù)磁生電原理、線圈B上產(chǎn)生感應(yīng)電流，其方向如綠色實(shí)線所示，方向與外部激勵(lì)電流相反；

4.????? 根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，是為了對(duì)抗外部激勵(lì)電流的磁場(chǎng)，guru綠色虛線所示；

在通電穩(wěn)定后的情況（直流）

在通電穩(wěn)定后，線圈A的外部機(jī)理電流恒定，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)也恒定，該磁場(chǎng)與線圈B沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故沒(méi)有磁生電，沒(méi)有綠色實(shí)現(xiàn)所代表的電流。這個(gè)時(shí)候，電感對(duì)于外部激勵(lì)來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于是短路的。

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三、???? 電感的特性——電流不能突變

在理解電工那的工作方式之后，我們?cè)賮?lái)看看電感最重要的特性——電桿上的電流不能突變。

圖6-電感上的電流變化

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圖中，右側(cè)曲線橫坐標(biāo)時(shí)時(shí)間，縱坐標(biāo)時(shí)電感上的電流大小。以開關(guān)（Swich）閉合的瞬間，作為時(shí)間原點(diǎn)。

可以看到：

1.????? 在開關(guān)閉合的瞬間，電感上的電流為0A，相當(dāng)于電感開路，這是因?yàn)樗查g的電流急劇變化，會(huì)產(chǎn)生巨大的感應(yīng)電流（綠色）來(lái)抵抗外部激勵(lì)電流（藍(lán)色）；

2.????? 在達(dá)到穩(wěn)態(tài)的過(guò)程中，電感上的電流大小按指數(shù)規(guī)律變化；

3.????? 到達(dá)穩(wěn)態(tài)后，電桿上的電流為I=E/R，相當(dāng)于電感短路；

4.????? 與感應(yīng)電流相呼應(yīng)的是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，它的作用是對(duì)抗E，所以稱為Back EMF（反向電動(dòng)勢(shì)）；

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四、???? 到底什么是電感？

電感式用于描述器件對(duì)抗電流變化的能力，如果對(duì)抗電流變化的能力越強(qiáng)、那么電感的感性越大，反之越小，也稱之為感抗。

對(duì)于直流激勵(lì)來(lái)水，最終電感呈現(xiàn)為短路狀態(tài)（電壓為0）。但在通電的過(guò)程中，電壓和電流部位0，意味著有功率，累計(jì)這些能量的過(guò)程就是充電，它以磁場(chǎng)的方式儲(chǔ)存起來(lái)這些能量（在想要的時(shí)候釋放能量（如外部激勵(lì)不能維持穩(wěn)態(tài)情況下的電流大小。

圖7-電感上的能量

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電感是電磁領(lǐng)域的慣性器件，慣性器件都不喜歡變化，跟動(dòng)力學(xué)里的飛輪，剛開始很難轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行起來(lái)，一旦運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)卻又很難停下來(lái)，運(yùn)行期間都伴隨著能量轉(zhuǎn)換。