电感是什么（线性电感中电压电流的关系）

1、定义

金属线缠绕在骨架上形成实际的电感线圈。当电流通过线圈时，会产生磁通量，磁通量是抵抗电流变化并储存磁能的元件。电感元件是实际线圈的理想化模型，反映电流产生的磁通和磁场的储能。其元件特性为磁链与电流I的代数关系，下图为工程应用中实际电感元件照片。

图1实际电感元件照片

2、线性时不变电感

在任意时刻，电流I与其磁链Y成正比的电感称为线性时不变电感。

(1)

电感的单位是亨利(h)或mH。图2(a)示出了电容元件的电路符号；图2(b)是线性时不变电感元件的Weygandt曲线，y~i特性是一条通过原点的直线。

图2感应元件

3、线性电感器的电压和电流之间的关系

当线性电感元件的电压和电流取相关参考方向时，如图6.4(a)所示，根据电磁感应定律和楞次定律得到电压和电流的关系。

(3)

注意：

电感电压U取决于I的变化率，与I的大小无关，电感是动态元件；

当I为常数(DC)时，u=0。电感相当于短路。

公式(3)的逆关系可以写成如下

(4)

上述公式表明：

(1)某一时刻的电感电流值与从-到该时刻的所有电压值有关，即电感元件具有记忆电压的功能，电感元件也是记忆元件；

研究一个初始时间t0后的电感电流，我们不需要知道t0前的电流，只需要知道t0时开始作用的电压u和t0时的电流I(t0)；

(3)上式中，i(t0)称为电感电压的初始值，反映了电感在初始时刻的储能情况，也称为初始状态。

4、电感器的功率和能量存储

电感器的功率

在电压和电流的参考方向，线性电容元件吸收的功率为

(5)

当电流增加时，p0，电感吸收功率；当电流p0降低时，电感发射功率。说明电感可以在一段时间内吸收外界供给的能量，转化为磁场能量储存起来，在另一段时间内将能量释放回电路，所以电感是储能元件，本身并不消耗能量。

电感储能

(6)

电感的储能只与当时的电流值有关，电感电流不能跳变，反映出储能不能跳变。电感器中存储的能量必须大于或等于零。