電感為什么可以儲(chǔ)存能量？

我們都知道電容能儲(chǔ)存電荷，也即電容可以存儲(chǔ)電能。

電感也是儲(chǔ)能元件，電感是如何存儲(chǔ)電能的呢？很多人不明白電感是如何進(jìn)行存儲(chǔ)電量的。這個(gè)問(wèn)題比較難解釋，所以不明白也是可以理解，這要根據(jù)電生磁、磁生電的原理才能說(shuō)清楚的，只有明白這兩個(gè)概念的人，才能理解電感線圈儲(chǔ)能的原理。

差模電感

電生磁，即電流流過(guò)螺線管產(chǎn)生磁場(chǎng)，由丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)的電流磁效應(yīng)而來(lái)。后來(lái)有許多的物理學(xué)家便試圖尋找它的逆效應(yīng)，磁場(chǎng)能否產(chǎn)生電呢？

英國(guó)的物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了磁生電，并提出了有名的電磁感應(yīng)定律。其實(shí)當(dāng)時(shí)美國(guó)科學(xué)家亨利也是同時(shí)發(fā)現(xiàn)的，但也有文獻(xiàn)說(shuō)比法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象還早，只是沒(méi)有即時(shí)發(fā)表成果，當(dāng)時(shí)還是很認(rèn)可亨利的成果，給電感量的單位為亨利。同時(shí)俄國(guó)的物理學(xué)家楞次總結(jié)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，總結(jié)出一條判斷感應(yīng)電流方向的規(guī)律，稱為楞次定律，至此磁生電才得以廣泛應(yīng)用。

其實(shí)我可以舉個(gè)例子，就可以明白了。用“發(fā)條”來(lái)舉例，以前的機(jī)械表或小玩具里面就有發(fā)條，當(dāng)我們用力將發(fā)條旋緊后，機(jī)械表就可以走很長(zhǎng)一段時(shí)間，這個(gè)過(guò)程里面給發(fā)條旋緊其實(shí)發(fā)條就存儲(chǔ)了能量，然后發(fā)條再慢慢地釋放能量。

收緊發(fā)條-儲(chǔ)能-帶動(dòng)齒輪-釋放能量可以理解為發(fā)條就是儲(chǔ)能元件。

玩具車發(fā)條

再來(lái)看電感，電感儲(chǔ)能在哪里呢？為增大電感量，電感都會(huì)有一個(gè)”磁芯“，磁芯是磁性材料，不同的磁性材料對(duì)磁場(chǎng)的儲(chǔ)存時(shí)間是不同的，比如鐵放在磁鐵上，再把磁鐵拿走，此時(shí)鐵上還會(huì)有磁性，并會(huì)保持一段時(shí)間，這就是鐵存儲(chǔ)了磁性。儲(chǔ)能部分就是這個(gè)磁芯，首先是電流流過(guò)線圈后在磁芯上產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而磁化磁芯，使磁芯儲(chǔ)存了磁能，當(dāng)無(wú)電流流過(guò)線圈時(shí)，磁芯釋放磁場(chǎng)能量。

高頻磁芯電感

磁芯在靜態(tài)時(shí)，內(nèi)部可看成擁有大量的小磁極，并且各個(gè)磁極的方向是隨機(jī)的，不規(guī)律的。

磁芯內(nèi)部磁極

當(dāng)線圈通過(guò)電流后，磁芯被磁化，內(nèi)部的磁極被統(tǒng)一方向，完成“電生磁”的過(guò)程。

磁芯被磁化

當(dāng)線圈無(wú)電流后，無(wú)磁場(chǎng)進(jìn)行磁化，此時(shí)磁極將回復(fù)原位，即磁場(chǎng)變化產(chǎn)生電流，完成“磁生電”的過(guò)程。

磁極回復(fù)原位

這就是電感存儲(chǔ)電能并釋放電能的過(guò)程，能量轉(zhuǎn)換是在磁芯內(nèi)部完成的。

在快速能量轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合，當(dāng)然磁芯不能用鐵性金屬，因?yàn)殍F被磁化后，磁能釋放太慢，所以就會(huì)導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換太慢，無(wú)法實(shí)現(xiàn)能量的快速傳遞，常用的有鐵氧體、高頻磁條等，這些材料被磁化后能夠快速釋放磁能，比如用在開(kāi)關(guān)電源的高頻變壓器，開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管其開(kāi)關(guān)速度很快，當(dāng)然就得磁能快速轉(zhuǎn)換，能夠及時(shí)儲(chǔ)能并釋放能量，將變壓器原邊的能量傳遞到副邊。

而對(duì)于一些不需要能量快速轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合，磁場(chǎng)能長(zhǎng)期保存的也有其用途，比如以前的磁帶、磁盤的磁碟等，剛好利用磁芯被磁化后可以長(zhǎng)期保存，這種磁性作為信號(hào)單元，就相當(dāng)于數(shù)據(jù)保存。像硬盤的磁碟通常可以保存100年以上，其實(shí)就是磁場(chǎng)能夠保持這么長(zhǎng)的時(shí)間，而半導(dǎo)體存儲(chǔ)單元是依靠?jī)?nèi)部電容的放電，故時(shí)間較短，大概也就10年以上。以前在市場(chǎng)上炒得火熱的固態(tài)硬盤，都說(shuō)要替代傳統(tǒng)的磁性硬盤，這么多年過(guò)去了，也沒(méi)見(jiàn)被替代，反導(dǎo)以共存的形式存在，這就是所謂的傳統(tǒng)硬盤里還集成固態(tài)flash存儲(chǔ)器，如2T的硬盤+128G固態(tài)，系統(tǒng)用于大量快速數(shù)據(jù)交換時(shí)用128G固態(tài)區(qū)間，而不需頻繁操作的數(shù)據(jù)及資料則存放到磁碟硬盤。