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电感在元器件是一个什么东西?

2023-02-01 14:24:58



如果把电荷比作水滴,流动的电荷形成电流,流动的水滴形成水流。那么很好理解电阻就可以类比成是一段水管,水管的两端流进去的水和流出去的水是相同的,因为水滴一滴也不会少。再来看一下电容,电容相当于水流的末端接了一个水桶,这个水桶可以往里面存储水,同样水滴也不会少一滴,只是水位被抬升了。


那么这样看来很容易理解电阻或电容的作用了,因为介质不管是水滴还是电荷都没有消失,只是形式不一样了。看似这个类比已经很完美了,但是当我们把这个类比应用到电感里面进行理解视乎就不是那么回事了。


对于一个电感而言,外部加一个电压可以让其产生电流,但是该电流不仅受电压大小的变化的大小,根据“楞次定律”,电感自身会阻碍“电流的变化”,所以该电流就成了外加电压和自身阻碍展开的拉锯产生的结果。现在我们想下,电荷哪去了,似乎自身的阻碍将原本的自己产生的电荷给“吸收”了。这个时候我们有点疑虑,计算是电荷被吸收了也应该是变成电场啊,怎么会变成磁场呢?



那么我们就要重新思考下“电荷-水滴”的这个类比了,电荷形式再怎么变最多就是变没有(正负电荷湮灭)怎么会变成磁场呢?在这里“电荷-水滴”的这个类比就不能够解释我们现在遇到的问题了,因为产生了一个新的维度--磁场。磁场和电场是正交的,正交就以为这在各自的维度投影都只是一个点,因此我们在电场的维度看不到磁场的大小,在磁场的维度看不到电场的大小。但是他们又通过某种神秘力量联系在一起,电生磁,磁生电。




因此,电荷和水滴不能视为产生能量的物质,而是作为能量的载体。水滴被太阳的能量带到了天上变成了雨,这便有了能量,这种能量就叫做“势”。



回到电感,电感就是这样一个存储磁能的装置,但是区别在于,磁场没有“势”,因此无法独立存在,而电场是可以独立存在的(比如静止的点电荷)。那么电感就是这样一个将磁场能量捕捉住的器件,和电容不同的是,电感仅仅储存了能量,而电容不仅储存能量的同时也储存了电荷。而电荷的移动需要“势”的变化,在电感内部也就是外加的电势和内部交变磁场产生的电势综合作用的结果。


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