西门子河池PLC模块总代理

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电感线圈在工程技术上的应用非常广泛，如电机、电磁继电器、接触器、互感器等等，在我们日常生活工作中随处可见。

我们来看一下电感上的电压和电流的关系公式：V=-L*di/dt

该公式反映了电感上感应电动势的电压大小和电流变化快慢有关。

在L恒定的情况下，电流变化越快，产生的感应电动势电压越高。特别是在电路开关断开或闭合的时候，电流的瞬间变化，可以使得在电路开关的地方出现火花（把空气击穿才能产生火花，至少是上万伏的电压，瞬间电压很高，持续时间短，但能量不一定大）。

电感线圈在电路图中的理想模型为电感元件，如下图1-1所示，图形符号为四个弧形的串接，字母符号为“L”。所谓理想模型，是指忽略电感线圈的电阻，只计及电感参数 L。实际上，字母“L”一方面表示电感元件，一方面又表示电感元件的参数值。

在实际应用中，电感线圈一般绕制在铁芯上，以增强其元件参数。这是因为铁芯能被磁化，产生附加磁场，使得线圈的磁性增强。想象一下，给一个没有铁芯的线圈通以一定电流，它产生磁场能够吸引一定数量的铁钉；然后给该线圈穿过一铁芯，通以相同电流，显然它能吸引的铁钉就会变多。

通电线圈能够产生磁场，而磁场存在能量，换言之，通电线圈能够将电能转换为磁场能量，并且这个磁场能量随着电流的变化而变化。这表明，若电感线圈的电流不变，那么它所含有的磁场能量就能保持不变，这就是电感线圈的储能特性，即电感线圈是储能元件。

可能有的读者不能理解为什么磁场存在能量，在这里我简单解释一下。众所周知，磁铁之间有力的作用，它们同性相斥，异性相吸。拿一个条形磁铁去靠近另一个条形磁铁，就能把它吸起来或推走（其实是两个磁场之间的作用），这个吸起来或推走的过程，就是磁场力的做功过程，而做功的过程又是能量的变化过程。综上，磁场具有能量，可以对置于其中的磁铁产生力的作用，从而对磁铁做功。

上文提到，若电感线圈的电流不变，那么它所含有的磁场能量就能保持不变。这句话其实已经回答了标题所示的问题。用脚指头想都知道，能量是不能突变的，若能量能够突变，那么永动机就不是梦，闪现技能在生活中也能实现，不用时间也能吃饱饭……

 
既然能量不能突变，显然，电感线圈所存储的磁场能量也不能突变，而电感线圈所存储的磁场能量变化是通过电流的变化来实现的，所以磁场能量不能突变就等同于电感电流不能突变。

虽然电感电流不能突变，但这不妨它可以变得很快呀。例如在一个串有电感线圈的回路中，突然断开开关，切断回路，显然回路断开电流就为零，这个开关断开的过程非常短，在这么短的时间内，电感的电流从有到无，就变化的很快。

另外，电感线圈的电压正比于其电流的变化率，也就是说，只要电感电流变化得够快，那么它两端就会产生足够高的电压。所以在很短时间切断含有电感的回路，很容易产生电弧。例如上一段话的例子中，在开关处会产生电弧，这是因为电感电流变化过快，从而产生非常高的电压，使得开关动静触头间的空气被电离，产生电弧。

不过，电感电流快速变化会产生高电压的现象有利有弊，例如镇流器就是利用电感线圈电流的快速变化来产生高压工作的。

由于电感电流不能突变，电感线圈还可以用来限制线路的短路电流，这就是串联电抗器的应用。在高压线路中，一旦发生故障短路，其短路电流就会非常大。在线路出线端串接电抗器，当线路发生短路，由于电感电流不能突变，此时线路的电流从工作电流上升到短路电流就需要一定时间，在这个电流升高的期间，继电保护装置就能及时切断故障线路，从而保护设备与人身安全。

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电流不能突变，电压可以突变。
可以理解一个随频率变化的电阻，电压加上一瞬间，电阻非常大，但随时间会变小。
XL=ωL/ω=2πFL 电流突变F趋近无限大，感抗趋近无限大，故不会有电流。
若人为强制电流突变，只能导致电感两端电压上升

假设一个电阻，随频变化，在加上电压的一瞬间，电阻比较大，随着时间的推移，逐渐变小。参照公式：XL=ωL/ω=2πFL 。电流突变时，F趋近无限大，感抗趋近无限大，因此不会有电流。

电感是储能元件，通过实验证实电感线圈的物理性质有两点：

（1）线圈的自感电势与通过线圈的电流变化率成正比

（2）自感电势总是阻碍电流的变化

以直流电压为例：开关闭合的瞬间，电流的变化趋势是增加，此时电流变化率较大（从无到有），线圈自感电势较强，并且阻碍电流增加，所以电流就无法突然增加，即电流不会突变；随着通电时间的增加，通过线圈的电流转化成磁能存储起来，储能饱和后，自感电势下降为零，电流达到较大值：Im=U/Lr，Lr：线圈直流电阻。

结论：断电瞬间的自感电势远大于通电瞬间的自感电势，本质是线圈充电期间电感储能的集中释放。电感电流不会突变是相对的。如果没有自感电势，开关闭合的瞬间电流应该立即等于较大值Im=U/Lr，而事实是电流是从零开始几乎是线性地增加，即不会突变。

什么是电抗

类似于直流电路中电阻对电流的阻碍作用，在交流电路（如串联RLC电路）中，电容及电感也会对电流起阻碍作用，称作电抗（Reactance），其计量单位也叫做欧姆。在交流电路分析中，电抗用 X 表示，是复数阻抗的虚数部分，用于表示电感及电容对电流的阻碍作用。电抗随着交流电路频率而变化，并引起电路电流与电压的相位变化。

电抗与其它物理量之间的关系及相关表示方式

阻抗即电阻与电抗的总合，用数学形式表示为：

Z 即阻抗，单位为欧姆 Ω

R 为电阻，单位为欧姆 Ω

X 为电抗，单位为欧姆 Ω

j 是虚数单位

当 X〉 0 时，称为感性电抗

当 X = 0 时，电抗为0

当 X 〈 0 时，称为容性电抗

一般应用中，只需知道阻抗的强度即可：

对电阻为0的理想纯感抗或容抗元件，阻抗强度就是电抗的大小。

一般电路的总电抗等于：

X = XL ？Xc

其中 XL 为电路的感抗， Xc 为电路的容抗。

感抗 （XL） 一般是因为电路中存在电感电路（如线圈），由此产生的变化的电磁场，会产生相应的阻碍电流流动的电动力。电流变化越大，即电路频率越大，感抗越大；当频率变为0，即成为直流点时，感抗也变为0。感抗会引起电流与电压之间的相位差。感抗可由下面公式计算而来：

XL = ωL = 2πfL

XL 就是感抗，单位为 欧姆 Ω

ω 是角频率，单位为 弧度/每秒 rad/s

f 是频率，单位为 赫兹 Hz

L 是线圈电感，单位为 亨利 H

容抗 （Xc） 的概念反映了交流电可以通过电容这一特性，交流电频率越高，容抗越小，即电容的阻碍作用越小。容抗同样会引起电流与电容两端电压的相位差。容抗可由下面公式计算而来：

Xc = 1/（ω×C）= 1/（2×π×f×C）

Xc 是容抗，单位为 欧姆 Ω

ω 是角频率，单位为 弧度/每秒 rad/s

f 是频率，单位为 赫兹 Hz

L 是线圈电感，单位为 亨利 H

C 是电容，单位为 法拉 F