①当交流电通过电感线圈的电路时,电路中产生自感电动势,阻碍电流的改变,形成了感抗。自感系数越大则自感电动势也越大,感抗也就越大。如果交流电频率大则电流的变化率也大,那么自感电动势也必然大,所以感抗也随交流电的频率增大而增大。交流电中的感抗和交流电的频率、电感线圈的自感系数成正比。在实际应用中,电感是起着“阻交、通直”的作用,因而在交流电路中常应用感抗的特性来旁通低频及直流电,阻止高频交流电。
②在纯电感电路中,电感线圈两端的交流电压(u)和自感电动势(εL)之间的关系是u=-εL,而εL =-Ldi/dt,所以u=Ldi/dt。正弦交流电作周期性变化,线圈内自感电动势也在不断变化。当正弦交流电的电流为零时,电流变化率最大,所以电压最大。当电流为最大值时,电流变化率最小,所以电压为零。由此得出电感两端的电压位相超前电流位相π/2 (如图)。
在纯电感电路中,电流和电压的频率是相同的。电感元件的阻抗就是感抗(XL=ωL=2πfL),它和ω、L都成正比。当ω=0时则XL =0,所以电感起“通直流、阻交流”或者“通低频,阻高频”的作用。
③在纯电感电路中,感抗不消耗电能,因为在任何一个电流由零增加到最大值的1/4周期的过程中,电路中的电流在线圈附近将产生磁场,电能转换为磁场能储藏在磁场里,但在下一个1/4周期内,电流由大变小,则磁场随着逐渐减弱,储藏的磁场能又重新转化为电能返回给电源,因而感抗不消耗电能(电阻发热忽略不计)。