1.3 電感類元件

常用的電感類元件可分為兩大類，一類是應用“自感作用”的線圈，另一類是應用“互感作用”的變壓器。

電感器（電感線圈）和變壓器均是用絕緣導線（例如漆包線、紗包線等）繞制成的電磁感應元件，也是電子電路及電氣設備中較常用的元件之一。圖1-10是幾種小型固定電感器的外形。

電感器（電感線圈）與變壓器均屬電感類元件，包括高、低頻線圈，高、低頻阻流圈，高低頻變壓器等。它們均是用絕緣導線繞制而成的。當導線中有電流通過時，導線的周圍就會有電磁場產生，且處在這個電磁場中的導線產生感應電動勢——自感電動勢，這一作用就稱為電磁感應。為了加強電磁感應，人們又將絕緣的導線繞成一定圈數的線圈，該線圈就成為電感線圈或電感器，簡稱為電感。

1. 電感器的類型

電感器根據其分類方式的不同主要有以下各種類型。

（1） 按電感器的外形分類

電感器按外形分類，可分為空心電感器（空心線圈）與實心電感器（實心線圈）。

（2） 按電感器的工作性質分類

電感器按工作性質分類，可分為高頻電感器（各種天線線圈，振蕩線圈）和低頻電感器（各種扼流圈、濾波線圈等）。

（3） 按電感器的封裝形式分類

電感器按封裝形式分類，可分為普通電感器、色環電感器、環氧樹脂電感器，貼片電感器等。

（4） 按電感器的電感量分類

電感器按電感量分類，可分為固定電感器和可調電感器。

2. 變壓器的類型

變壓器根據其分類方式的不同主要有以下各種類型。

（1） 按變壓器的工作頻率分類

變壓器按其工作頻率分類，可分為高頻變壓器，中頻變壓器和低頻變壓器。

（2） 按變壓器的鐵芯（或磁芯）形狀分類

變壓器按鐵芯（或磁芯）形狀分類，可分為“E”型變壓器，“C”型變壓器和環型變壓器。

（3） 按變壓器的用途分類

變壓器按用途分類，可分為電源變壓器、音頻變壓器、耦合變壓器、隔離變壓器、脈沖變壓器、自耦變壓器、恒壓變壓器等。

3. 電感器的電路圖形符號

在電子電路中，電感器類型較多，也是常用的元件之一。

（1） 空心電感線圈

這是一種用導線繞制在紙筒、膠木筒、塑料筒上組成的線圈或繞制后脫胎而成的線圈，由于此類線圈中間不另加介質材料，因此稱為空心線圈。空心線圈的繞制方法有多種，如密繞法、間繞法、脫胎法以及蜂房式等。空心線圈的外形和電路符號如圖1-11所示。

（2） 磁芯電感線圈

用導線在磁芯、磁環上繞制成線圈或者在空心線圈中插入磁芯組成的線圈，均稱為磁芯線圈。它的外形及電路符號如圖1-12所示。

（3） 可調磁芯電感線圈

這是一種在空心線圈中旋放可調的磁芯組成的電感器件，稱為可調磁芯線圈。它的外形和電路符號如圖1-13所示。

電感線圈的文字符號常用字母“L”加數字表示，如“L1”表示編號為1的電感器等。

電感器通常用做高頻阻流圈，它與電阻器一起可構成濾波電路，與電容器一起可構成諧振回路。另外還可以通過兩個以上線圈的互感構成變壓器等。

4. 變壓器的電路圖形符號

（1） 可調磁芯變壓器

可調磁芯變壓器的外形及符號如圖1-14所示，即用兩組導線繞制在同一磁芯上，并在上面加一個磁帽，當旋動磁帽時，可微調線圈的電感量。這類變壓器在各類收音機、電視機中用得較多。

（2） 鐵芯變壓器

這是一種在兩組或多組線圈中間插入硅鋼片而組成的變壓器，稱為鐵芯變壓器。其電路符號及外形如圖1-15所示。

5. 電感器在電路中的作用

（1） 電感器對交流的阻礙作用

上面已說過，線圈通電產生電流的同時，在其兩端還會產生自感電動勢，在其周圍形成磁場，電流變化率不同，自感電動勢也不同，它類似于電容器，故電感器對交流電流也有特殊的阻礙作用。

[1] 電感器的感抗。電感線圈對交流電阻礙作用的大小稱為感抗，用符號XL來表示，單位也是歐姆（?）。它與電感量L和交流電頻率f之間的關系為

XL=2π·f·L

[2] 感抗的特性。

● 感抗XL與f和L有關。

● 由于直流狀態時f=0，故XL也為零，直流時可視為短路。

● 當f為無限大時，XL也為無窮大，可視為開路。

● 對于固定的L，f越大，XL越大。

● 對于固定的f，L越大，XL越大。

例如一個線圈的電感量為100 μH，交流電的頻率為50 Hz時，其感抗為0.031 ?；如果交流電的頻率為500 MHz時，其感抗就會成為310 k?。

（2） 電感器的高頻扼流作用

電感線圈在電路中的一個重要作用就是高頻阻流，也稱高頻扼流作用。例如收音機中的高換扼流圈，它對頻率高的信號表現的感抗較大，而對頻率很低的信號卻可視為短路。故可以認為電感線圈具有低通特性。

6. 變壓器在電路中的作用

變壓器是一種能量轉換器件，它的參數不同于電感線圈。變壓器的基本參數通常以變壓比（匝數比）來表示。變壓器的結構與原理電路圖如圖1-16所示。

圖1-16所示電路中的N1、N2分別為變壓器初、次級線圈的匝數。U1為初級線圈上所加的電壓，U2為次級線圈感應出的電壓，它們之間的關系為

U1/U2=N1/N2=n

式中 n ——變壓比，也稱為匝數比。

（1） 變壓器的變壓作用

根據變壓器的變壓比，可以實現電壓的變換。

[1] 變壓器的升壓作用。當n＜1，即N1＜N2時，可以使輸出電壓U2大于輸入電壓U1，為升壓變壓器。

[2] 變壓器的降壓作用。當n＞1，即N1＞N2時，U2＜U1，為降壓變壓器。

（2） 變壓器的變流作用

如果不考慮變壓器的鐵芯損耗和銅線電阻的損耗，并且認為變壓器基本沒有漏磁時，

可以想象次級線圈輸出功率P2與初級輸入功率P1相等，即

P1=U1·I1=U2·I2=P2

I1/I2=U2/U1=1/n

初、次級電流比為變壓比的倒數，即1/n，從而實現了變流作用。

（3） 變壓器的阻抗變換作用

根據上面的關系可以計算出，當變壓器次級接有負載ZL時，有以下關系式

Z1/Z2=（N1/N2）2=n2

Z1=n2Z2

式中 Z1——為Z2轉換到變壓器初級的等效阻抗；

Z2——變壓器次級的阻抗。

由此可見，當變壓器次級所接的負載ZL不同時，反射到初級等效阻抗也不同，這種關系就稱為阻抗變換關系，也就是說，變壓器具有阻抗變換作用。

7. 電感器的電感量單位

電感器工作能力的大小用“電感量”來表示，表示產生感應電動勢的能力。電感量的基本單位是亨利（H），常用單位為毫亨（mH）、微亨（μH）與納亨（nH），它們之間的轉換關系為

1 H=103 mH=106 μH=109 nH

可以證明，電感量只與線圈的圈數、尺寸、形狀等有關。

8. 電感器的電感量標注法

電感器的電感量標示方法有直標法、文字符號法、色標法及數碼標示法。

（1） 電感器電感量直標法

所謂直標法，就是將電感器的標稱電感量用數字和文字符號直接標在電感器外表面上，如圖1-10（a）、（c）、（e）、（g）所示。電感量單位后用一個英文字母表示其允許偏差，各字母所代表的允許偏差見表1-3所列。

例如：560 μHK表示標稱電感量為560 μH，允許偏差為±10%。

（2） 電感器電感量文字符號標示法

所謂文字符號法，就是將電感器的標稱值和允許偏差值用數字和文字符號按一定的規律組合標志在電感器體上。

采用文字符號法標示電感量值的通常是一些小功率電感器，其單位通常是nH或μH，用N或R代表小數點。

例如：4N7表示電感量為4.7nH；4R7則代表電感量為4.7 μH；47N表示電感量為47nH；68 R表示電感量為68 μH。

采用這種標示方法的電感器通常后綴一個英文字母表示允許誤差，各字母代表的允許偏差與直標法相同，見表1-3中所列。

（3） 電感器電感量色標法

所謂色標法，就是在電感器的表面涂上不同的色環來代表電感量（與電阻器類似），通常用四色環表示，如圖1-10（b）所示。緊靠電感器體一端的色環為第一環，露著電感器體本色較多的另一端為末環。其第一色環為十位數，第二色環為個位數，第三色環為應乘的倍數（單位為μH），第四色環為誤差率，各種顏色所代表的數值見表1-4所列。

例如：色環顏色分別為棕（第一色環）、黑（第二、三色環）、金（第四色環）的電感器的電感量為10 μH，誤差為±5%。

（4） 電感器電感量數碼標示法

所謂數碼標示法，就是用數字來表示電感器電感量的標稱值，如圖1-10（i）所示，該方法常見于貼片電感器上。在三位數字中，從左至右的第一、第二位為有效數字，第三位數字表示有效數字后面所加“0”的個數（單位為μH）。如果電感量中有小數，則用“R”表示，并占一位有效數字。電感量單位后面用一個英文字母表示其允許偏差，各字母代表的允許偏差與直標法相同，如表1-3所列。例如：

[1] 標示為“102J”的電感量為10×102=1000 μH，允許偏差為±5%。

[2] 標示為“183 K”的電感量為18 mH，允許偏差為±10%。

注意：

要將數碼標示的方法與傳統的方法區別開，如標示為“470”或“47”的電感量為47 μH，而不是470 μH。