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，當你要寫出來，真的很難。這個從側面也印證了“費曼學習法”的有效性。

因此這篇文章就擱下了，直接跳過第一章，去了第二章關于傅里葉變換的部分。這一周在網絡上搜集了很多關于電感的知識去復習，也買了一本關于中學物理的教材，今天拾筆，我們一起來完成這個電感基礎，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，直流當然過不去了，當頻率升高時，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。電流的感應是什么呢？奧斯特的實驗告訴我們，電流周圍會產生磁場使小磁針發生旋轉。這個磁場就是感應磁場。

那有感應磁場就是電感了嗎？No. 只有感應磁場也形成不了電感。但是不要忘記還有一個重要的發現，法拉第電磁感應實驗：當在磁場在線圈中變化時，會產生感應電流。

下面這幅動圖更生動形象的解釋了這個現象。

在《麥克斯韋方程組竟然這么簡單？！》我們介紹了這項發現的重大意義：發電機、電動機的出現直接引發了第二次工業革命，人類進入了電氣時代。

電流生磁，動磁生電，這就是最美的公式“麥克斯韋方程組”最關鍵的部分，麥克斯韋預測了電磁波的存在，而這項偉大的發現直接改變了我們的生活，帶領人類進入無線時代。

而這兩種電磁現象也就構成了電感的物理基礎，當電流變化時（交流電），產生的感應磁場也隨著變化，有感應磁場變化產生感應電流。根據楞次定律，這個感應電流的方向剛好和原電流方向相反，所以也就產生了阻礙電流的效果。

為了更有效地說明這一現象，我們用最常見的螺旋線圈電感作為參考。

當電流在線圈中流動時，根據電生磁的原理，在線圈中會產生磁場，并且磁場向周圍蔓延，當線圈中電流變化時，產生的磁場也在變化，相當于線圈在做切割磁場的運動，根據磁生電的原理，這個變化的磁場又會產生感應電流，根據楞次定律，感應電流產生的磁場又會阻礙原電流產生的磁場的變化。

這種阻礙作用就產生了個神奇的效果，電感上的電流不能發生突變，就如同電容上的電壓不能發生突變一樣。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形式，簡便起見，我們假設電路中電流為：

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就是為了紀念偉大的法拉第先生，但是電感的單位亨利H，為了紀念誰呢？約瑟夫 亨利先生，這位被認為是繼富蘭克林之后美國最偉大科學家，我們大家可能都覺得有些陌生。

約瑟夫亨利發明了繼電器，比法拉第更早的發現了電磁感應現象，只是沒有及時去申請專利，所以電磁感應就讓給了法拉第，但是后人卻把電感這個最代表電磁感應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單位，比如1木電感。

審核編輯：劉清