电感在直流电路中的作用

电感线圈对于电流有一种独特的阻碍作用，这种阻碍作用我们称之为感抗。当通电线圈中流过交变电流时，电感线圈会产生感应电势，其大小与电流的变化率以及电感量成正比。具体来说，感抗的大小用符号ZL表示，当电流变化时，电感线圈上产生的感应电势为e，其与电流的变化率及电感L的关系可以表达为公式：-e = Ldi/dt。

在单一回路中，若通入交流电，其电流可表示为i = √2Isinωt。由此公式，我们可以推导出端电压u的瞬时表达式为：u = √2IωLsin(ωt＋π/2)。这意味着在某一瞬间，瞬时电压在相位上总是超前电流π/2。

进一步地，我们可以用有效值来表达这一现象，其中U代表电压的有效值，而XL则表示电感线圈的感抗，即XL = ωL。显然，感抗XL的大小与电源频率f以及电感量L成正比。这意味着在电源频率一定的情况下，电感量L越大，其对电流的阻碍作用就越强。

而当频率增高时，感抗XL也会增大。特别是在频率趋于无穷大时，电感线圈几乎可以看作断路，电流几乎无法流过。但在直流电路中，频率为0，此时电感线圈的阻抗几乎可以忽略不计，相当于短路状态。

电感线圈具有阻高频、通低频的特性。这一特性在滤波电路中尤为重要。例如，在变频器的输出回路中串接的电抗器，其实是一个带有铁芯的电感线圈。其主要目的是滤除变频器产生的高次谐波，使这些高次谐波无法穿过电抗器，从而保护电机绕组不受伤害。

需要注意的是，在单一电感支路中，电压和电流的瞬时值并没有正比关系。电压与电感量和电流变化率之间的关系是瞬时的，只有在有效值的情况下，才满足电压、电流与感抗之间的欧姆定律，即U=IXL。