1.5 電感元件
1.5.1 電感元件及其伏安關系
1.電感元件
工程技術上，用導線繞制的空心或者具有鐵芯的電感線圈應用十分廣泛，如電磁鐵或者變壓器中繞制在鐵芯上的線圈等等。當線圈中通入電流i時，將在線圈周圍建立磁場，產生磁通。如果磁通隨時間變化，將在線圈中產生感應電壓。
如圖1-13所示線圈，通入電流i，產生的磁通Φ與N匝線圈交鏈，則磁鏈Ψ=NΦ。由于磁通Φ和磁鏈Ψ都是由線圈本身的電流i產生的，故稱為自感磁通和自感磁鏈。磁通Φ和磁鏈Ψ的參考方向與電流i的參考方向滿足右手螺旋關系。當磁鏈Ψ隨時間變化時，線圈的端子間將產生感應電壓。如果感應電壓u和磁鏈Ψ的參考方向符合右手螺旋關系，根據電磁感應定律，有
圖1-13 電感線圈
線性電感元件的圖形符號如圖1-14（a）所示，它是實際線圈的一種理想化電路模型，反映了電流產生磁通和存儲磁場能量的物理現象。如果規定磁通Φ與電流i的參考方向滿足右手螺旋關系，對于線性電感元件的自感磁鏈Ψ與流過它的電流i，有
圖1-14 電感元件及其韋安特性
Ψ=Li （1-16）
式中，L是電感元件的參數，稱為自感（系數）或電感。L是一個正實常數。在國際單位制（SI）中，磁通Φ和磁鏈Ψ的單位為Wb（韋伯，簡稱韋），電流的單位為A（安），則電感的單位為亨利，簡稱亨，用H表示。常用的還有mH（毫亨）、μH（微亨）等。
2.電感的伏安特性
以電流i為橫坐標，磁鏈Ψ為縱坐標，畫出它們之間的關系曲線，稱為韋安特性曲線。線性電感元件的韋安特性是i-Ψ平面上通過原點的一條直線，如圖1-14（b）所示。
當電感元件的電壓u和電流i取關聯參考方向，并且磁鏈Ψ與電流i的參考方向滿足右手螺旋關系時，有
上式表明，電感元件上的電壓u與電流i的變化率成正比。當電感的電流發生劇變，即
很大時，將產生很高的電壓；當電流不隨時間變化時，電壓為零。這說明電感元件在直流情況下相當于短路。
對式（1-17）兩邊取積分，得到在t時刻電感元件上用電壓u表示的電流i的方程式：
式中，i（0）為t=0時刻電感元件的電流初始值。上式表明：在任意時刻，線性電感元件的電流i與該時刻以前感應的電壓值都有關。因此，電感元件也是一種具有“記憶”的元件。