[導(dǎo)讀]當(dāng)寫完《射頻集成電路及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》第一課電容基礎(chǔ)時，就開始著手電感基礎(chǔ)的文章。對于電感，突然感覺不知道怎么去描述了？
當(dāng)寫完《射頻集成電路及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》第一課電容基礎(chǔ)時，就開始著手電感基礎(chǔ)的文章。對于電感，突然感覺不知道怎么去描述了？
到底什么是電感？
為什么叫做電感？
電感的特性是什么？
為什么能夠“通直流，阻交流”？
很熟悉，卻不知從何下手。就像朋友留言中所述，有些很熟悉的知識，理論，當(dāng)你要寫出來，真的很難。這個從側(cè)面也印證了“費(fèi)曼學(xué)習(xí)法”的有效性。
因此這篇文章就擱下了，直接跳過第一章，去了第二章關(guān)于傅里葉變換的部分。這一周在網(wǎng)絡(luò)上搜集了很多關(guān)于電感的知識去復(fù)習(xí)，也買了一本關(guān)于中學(xué)物理的教材，今天拾筆，我們一起來完成這個電感基礎(chǔ)，解答上文的那些疑問。
電容這個概念很容易理解，簡單來說就是電荷的容量，它的特性我們也很容易去解釋：通交流，阻直流。兩塊金屬板沒有接觸，直流當(dāng)然過不去了，當(dāng)頻率升高時，電流就成了電磁波，長了翅膀就可以飛過去了。
但是電感到底是什么呢？電感就是電流的感應(yīng)。電流的感應(yīng)是什么呢？奧斯特的實(shí)驗(yàn)告訴我們，電流周圍會產(chǎn)生磁場使小磁針發(fā)生旋轉(zhuǎn)。這個磁場就是感應(yīng)磁場。
那有感應(yīng)磁場就是電感了嗎？No. 只有感應(yīng)磁場也形成不了電感。但是不要忘記還有一個重要的發(fā)現(xiàn)，法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)：當(dāng)在磁場在線圈中變化時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流。
下面這幅動圖更生動形象的解釋了這個現(xiàn)象。
在《麥克斯韋方程組竟然這么簡單？！》我們介紹了這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的重大意義：發(fā)電機(jī)、電動機(jī)的出現(xiàn)直接引發(fā)了第二次工業(yè)革命，人類進(jìn)入了電氣時代。
電流生磁，動磁生電，這就是最美的公式“麥克斯韋方程組”最關(guān)鍵的部分，麥克斯韋預(yù)測了電磁波的存在，而這項(xiàng)偉大的發(fā)現(xiàn)直接改變了我們的生活，帶領(lǐng)人類進(jìn)入無線時代。
而這兩種電磁現(xiàn)象也就構(gòu)成了電感的物理基礎(chǔ)，當(dāng)電流變化時（交流電），產(chǎn)生的感應(yīng)磁場也隨著變化，有感應(yīng)磁場變化產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)楞次定律，這個感應(yīng)電流的方向剛好和原電流方向相反，所以也就產(chǎn)生了阻礙電流的效果。
為了更有效地說明這一現(xiàn)象，我們用最常見的螺旋線圈電感作為參考。
當(dāng)電流在線圈中流動時，根據(jù)電生磁的原理，在線圈中會產(chǎn)生磁場，并且磁場向周圍蔓延，當(dāng)線圈中電流變化時，產(chǎn)生的磁場也在變化，相當(dāng)于線圈在做切割磁場的運(yùn)動，根據(jù)磁生電的原理，這個變化的磁場又會產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場又會阻礙原電流產(chǎn)生的磁場的變化。
這種阻礙作用就產(chǎn)生了個神奇的效果，電感上的電流不能發(fā)生突變，就如同電容上的電壓不能發(fā)生突變一樣。在電感中，電流的變化會滯后于電壓變化，如下圖所示。滯后多少呢？看那個直角關(guān)系，我們就能得到90°，這個滯后值。
上文從感性角度對電感特性進(jìn)行了描述，那么理論上到底是不是這樣子的呢？
我們先來看看電感的電壓方程：
這個電流相位之后90°是從哪里來的呢？根據(jù)前面介紹的傅里葉變換，任何一個信號都可以表示成正弦曲線的傅里葉級數(shù)形式，簡便起見，我們假設(shè)電路中電流為：
那么電壓就是：
上面公式中的90度，就是為什么電感中電流滯后電壓90°的原因。
對電感感覺枯燥難寫的另一個原因是電感的單位。我們知道電容的單位法拉F就是為了紀(jì)念偉大的法拉第先生，但是電感的單位亨利H，為了紀(jì)念誰呢？約瑟夫 亨利 先生，這位被認(rèn)為是繼富蘭克林之后美國最偉大科學(xué)家，我們大家可能都覺得有些陌生。約瑟夫亨利發(fā)明了繼電器，比法拉第更早的發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，只是沒有及時去申請專利，所以電磁感應(yīng)就讓給了法拉第，但是后人卻把電感這個最代表電磁感應(yīng)定律的單位給了亨利。生的早就是這么重要，如果早生個兩百年，能不能給小木匠一個電學(xué)單位，比如1木電感。
電容電感電阻構(gòu)成了電路的最基本的元器件，到此為止，我們基本上介紹完了。但是其中奧妙，不是這一篇文章能夠說的透的。反復(fù)咀嚼，也許能理解的更透徹。
到底什么是電感？
為什么叫做電感？
電感的特性是什么？
為什么能夠“通直流，阻交流”？
很熟悉，卻不知從何下手。就像朋友留言中所述，有些很熟悉的知識，理論，當(dāng)你要寫出來，真的很難。這個從側(cè)面也印證了“費(fèi)曼學(xué)習(xí)法”的有效性。
因此這篇文章就擱下了，直接跳過第一章，去了第二章關(guān)于傅里葉變換的部分。這一周在網(wǎng)絡(luò)上搜集了很多關(guān)于電感的知識去復(fù)習(xí)，也買了一本關(guān)于中學(xué)物理的教材，今天拾筆，我們一起來完成這個電感基礎(chǔ)，解答上文的那些疑問。
電容這個概念很容易理解，簡單來說就是電荷的容量，它的特性我們也很容易去解釋：通交流，阻直流。兩塊金屬板沒有接觸，直流當(dāng)然過不去了，當(dāng)頻率升高時，電流就成了電磁波，長了翅膀就可以飛過去了。
但是電感到底是什么呢？電感就是電流的感應(yīng)。電流的感應(yīng)是什么呢？奧斯特的實(shí)驗(yàn)告訴我們，電流周圍會產(chǎn)生磁場使小磁針發(fā)生旋轉(zhuǎn)。這個磁場就是感應(yīng)磁場。
那有感應(yīng)磁場就是電感了嗎？No. 只有感應(yīng)磁場也形成不了電感。但是不要忘記還有一個重要的發(fā)現(xiàn)，法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)：當(dāng)在磁場在線圈中變化時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流。
下面這幅動圖更生動形象的解釋了這個現(xiàn)象。
在《麥克斯韋方程組竟然這么簡單？！》我們介紹了這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的重大意義：發(fā)電機(jī)、電動機(jī)的出現(xiàn)直接引發(fā)了第二次工業(yè)革命，人類進(jìn)入了電氣時代。
電流生磁，動磁生電，這就是最美的公式“麥克斯韋方程組”最關(guān)鍵的部分，麥克斯韋預(yù)測了電磁波的存在，而這項(xiàng)偉大的發(fā)現(xiàn)直接改變了我們的生活，帶領(lǐng)人類進(jìn)入無線時代。
而這兩種電磁現(xiàn)象也就構(gòu)成了電感的物理基礎(chǔ)，當(dāng)電流變化時（交流電），產(chǎn)生的感應(yīng)磁場也隨著變化，有感應(yīng)磁場變化產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)楞次定律，這個感應(yīng)電流的方向剛好和原電流方向相反，所以也就產(chǎn)生了阻礙電流的效果。
為了更有效地說明這一現(xiàn)象，我們用最常見的螺旋線圈電感作為參考。
當(dāng)電流在線圈中流動時，根據(jù)電生磁的原理，在線圈中會產(chǎn)生磁場，并且磁場向周圍蔓延，當(dāng)線圈中電流變化時，產(chǎn)生的磁場也在變化，相當(dāng)于線圈在做切割磁場的運(yùn)動，根據(jù)磁生電的原理，這個變化的磁場又會產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場又會阻礙原電流產(chǎn)生的磁場的變化。
這種阻礙作用就產(chǎn)生了個神奇的效果，電感上的電流不能發(fā)生突變，就如同電容上的電壓不能發(fā)生突變一樣。在電感中，電流的變化會滯后于電壓變化，如下圖所示。滯后多少呢？看那個直角關(guān)系，我們就能得到90°，這個滯后值。
上文從感性角度對電感特性進(jìn)行了描述，那么理論上到底是不是這樣子的呢？
我們先來看看電感的電壓方程：
這個電流相位之后90°是從哪里來的呢？根據(jù)前面介紹的傅里葉變換，任何一個信號都可以表示成正弦曲線的傅里葉級數(shù)形式，簡便起見，我們假設(shè)電路中電流為：
那么電壓就是：
上面公式中的90度，就是為什么電感中電流滯后電壓90°的原因。
對電感感覺枯燥難寫的另一個原因是電感的單位。我們知道電容的單位法拉F就是為了紀(jì)念偉大的法拉第先生，但是電感的單位亨利H，為了紀(jì)念誰呢？約瑟夫 亨利 先生，這位被認(rèn)為是繼富蘭克林之后美國最偉大科學(xué)家，我們大家可能都覺得有些陌生。約瑟夫亨利發(fā)明了繼電器，比法拉第更早的發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，只是沒有及時去申請專利，所以電磁感應(yīng)就讓給了法拉第，但是后人卻把電感這個最代表電磁感應(yīng)定律的單位給了亨利。生的早就是這么重要，如果早生個兩百年，能不能給小木匠一個電學(xué)單位，比如1木電感。
電容電感電阻構(gòu)成了電路的最基本的元器件，到此為止，我們基本上介紹完了。但是其中奧妙，不是這一篇文章能夠說的透的。反復(fù)咀嚼，也許能理解的更透徹。
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