电感的定义

假设有图1所示的无限长螺线管,则有,螺线管内部有轴向均匀磁感应强度B,而外部的磁感应强度为0,选取图示蓝色部分顺时针方向封闭曲线c,c一部分位于螺线管内,另一部分位于螺线管外,轴向长度为Δl。

88c596709cfd4325b98aa95cdc1b36bb?from=pc.jpg
图1 理想螺线管

由安倍环路定理:

28ecd102855641bebd083a9235be4c0e?from=pc.jpg

磁场强度和磁感应强度有如下关系:

35ec681a3da044f8a6a9f5253df1eb11?from=pc.jpg

又有,

d0ae02a2a21c47a49c39c9051a46afd6?from=pc.jpg

则,

14e23ee820664991b0be64cc9ee6eee1?from=pc.jpg

则,

f8a6e01c3e57430ca8f15f0b0be2dbf9?from=pc.jpg

可知,螺线管内部轴向磁感应强度为B,外部轴向磁感应强度为0,内部和外部的径向磁感应强度为0,故:

7191a1ffe03e4037aeb6ec28c50f0619?from=pc.jpg
f4d4282024a941fcb4651e25cbe0f78e?from=pc.jpg

由磁通定义可知

9c0f38703d304d15b4abbc6caadb445e?from=pc.jpg

由磁链定义可知,单位长度的螺线管磁链为

9192bfe22350413e9263acf8e239abbd?from=pc.jpg

定义,

ea056af444ff49be83f435aada3a0608?from=pc.jpg

则有,

ace62bd780474e42b98fe6a9356e3883?from=pc.jpg

由法拉第电磁感应定律可知,

9eaae37441514e6fb1593f30cf43f248?from=pc.jpg

则电感的UI微分关系为,

1726dcccb48847ddb3abfa5c74f824c6?from=pc.jpg

电感的UI积分关系为,

e826f51b733444189733ccc3d6189889?from=pc.jpg

假设0时刻电感电流为0,电感的UI积分关系简化为,

1b072e3f3f5c4e389c223c92940672d1?from=pc.jpg

电感的吸收功率为,

8bfe68b1da4340bdaccfc165f5053698?from=pc.jpg

电感的吸收能量为,

bb835ca547dd4eed9dbafc50c20710b8?from=pc.jpg

假设-∞时刻电容中无能量,电感的吸收能量简化为

39a89eade493417eacbc5a058eb73c8e?from=pc.jpg

电感两个时刻之间的能量变化为,

fd7cb34e2db74474a54922ebb5786b7f?from=pc.jpg
电感串联

如图2:

0a787ef66738408290d3851e388864f7?from=pc.jpg
图2 电感串联

可知,

01a1369e57924110bb7c3023ec727d91?from=pc.jpg

由以上四式可得,

5911c4a6014443f7a5ad13ee6c2ddd6c?from=pc.jpg

即两个串联的电感的等效电感等于这两个电感之和。

推广到n个电感的情况,

880e2a74a5fa4f68856257a0129104c8?from=pc.jpg

电感上的电压为:

131425e8d12a421ebaa8c600ad2da241?from=pc.jpg
电感并联

如图3:

a0c3d5bb96f74f79a985370f14bb3ce2?from=pc.jpg
图3 电感并联

可知,

9ffe17877de54b19b8c77e553105e58d?from=pc.jpg

由以上四式可得,

19906b94b1e04361bcb96dbe3cb80e3c?from=pc.jpg

即两个并联的电感的等效电感等于这两个电感倒数之和的倒数。

推广到n个电感的情况,

a84aa93d7a9f44739671efb6d85b940e?from=pc.jpg

电感上的电流为:

634339b719704c8798d40a8a29c5c199?from=pc.jpg

可知,

619ce57924aa44b88389cffa2213a34b?from=pc.jpg

即,并联电感的磁链相等。