电感器和变压器的基础知识

1.电感器的基础知识

电感元件是电工和电子设备中最常用的元件之一，是一种储能元件，它把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量，是一种利用自感作用进行能量传输的元件。人们利用电感元件具有耦合、滤波、阻流、补偿、调谐等作用的特性，制造出了电感器、振荡线圈、阻流圈、变压器、继电器、接触器以及滤波器等元器件。

电感器是一种能产生电感作用的元件，电感器在有直流电通过时，其周围会产生磁场；当有交流电通过时，不仅会产生磁场，线圈还具有感抗（X_L）性质，如同电阻器一样对交变电流有阻碍作用。电感器可分为两大类：一类是利用自感作用的电感线圈；另一类是利用互感作用的变压器和互感器。

电感器用途极为广泛，例如LC滤波器、调谐放大器或振荡器中的谐振回路、均衡电路、去耦电路等。电感线圈用符号L表示，电感量的基本单位为亨利（H），简称亨。其标称值一般用数字直接在电感器上标明，也有用色环表示的，识别方法与电阻器类似，只需将Ω改作mH即可。常用的单位还有毫亨（mH）、微亨（μH），1H=10³mH=10⁶μH。

常见电感器的外形和图形符号如图1-74所示。

（1）电感器的型号

国产电感线圈的型号由以下四个部分组成：

第一部分：主称，用字母表示（L为线圈、2L为阻流圈）；

第二部分：特征，用字母表示（G为高频）；

第三部分：形式，用字母表示（X为小型）；

第四部分：区别代号，用字母A、B、C……表示。

（2）电感器的分类

电感器的种类很多，根据电感器的电感量是否可调可分为固定电感器、可变电感器和微调电感器。

固定电感器即色码电感器，以铁氧体磁心为基体，在其外表进行色点涂覆。色码电感的适用频率一般在10kHz～200MHz，它的工作电流可分为50mA、150mA、300mA、700mA、1.6A共5个挡位，其结构有卧式和立式两种。小型固定电感的特性参数如表1-17所示，色码电感器的型号及性能如表1-18所示。

图1-74 常见电感器的外形和图形符号

表1-17 小型固定电感的特性参数

表1-18 色码电感器的型号及性能

除了电感器外，还有许多种电感元件，被广泛应用在电子电路和电力系统中。电力系统中用的变压器、互感器、接触器、继电器都是电感元件；电子电路中的中频变压器、天线变压器也是电感元件。

（3）电感线圈的基本参数

1）电感量：当通过一个线圈的磁通发生变化时，线圈中便会产生电动势，这就是电磁感应现象。电动势大小正比于磁通量变化的速率和线圈匝数。自感电动势的方向总是阻止电流变化的，犹如线圈具有惯性，这种电磁惯性的大小就用电感量L来表示。

在没有非线性导磁物质存在的条件下，一个载流线圈的磁通量Φ与线圈中的电流I成正比。其比例常数称为自感系数，用L表示，L=Φ/I简称电感。标称电感量是反映电感线圈自感应能力的物理量。

电感量的大小，跟电感线圈的匝数、截面积以及内部有没有铁心或磁心有很大关系。如果在其他条件相同的情况下，匝数越多，电感量越大；匝数相同，其他条件不变，线的截面积越大，电感量越大；同一个线圈，插入铁心或磁心后，电感量比空心时明显增大，而且插入的铁心或磁心质量越好，线圈的电感量增加得越多。在高频电路中，线圈的电感量一般为0.1μH～100H。

2）品质因数：表示线圈质量的一个参数（Q值），品质因数Q用来表示线圈损耗的大小，它是指线圈在某一频率的交流电压下工作时，线圈所呈现的感抗和线圈的直流电阻的比值。也是指线圈在一个周期中的储存能量与消耗能量的比值，具体表现为线圈的感抗（ωL）与线圈的损耗电阻（R）的比值。它是表示线圈品质的重要参数，高频线圈的品质因数一般为50～300。

ω——工作角频；f——工作频率；L——线圈的电感量；R——线圈的总损耗电阻，它是由直流电阻、高频电阻（由趋肤效应和邻近效应引起）介质损耗等组成。

由此可见，线圈的感抗越大、损耗电阻越小，其Q值就越高。频率增加会使Q值下降，严重时会破坏电路的正常工作。损耗电阻在频率较低时，可视作线圈的直流电阻；当频率较高时，因线圈骨架及浸渍物的介质损耗、铁心及屏蔽罩损耗、导线高频趋肤效应损耗等影响较明显，损耗电阻就应为包括各种损耗在内的等效损耗电阻，不能仅计算直流电阻。直流电阻是电感线圈的自身电阻，可用万用表电阻挡直接测得。

调谐回路线圈对Q值的要求较高，用高Q值的线圈与电容组成的谐振电路具有更好的谐振特性；用低Q值线圈与电容组成的谐振电路，其谐振特性不明显。对耦合线圈要求可低一些，对高频扼流圈和低频扼流圈则无要求。Q值的大小影响回路的选择性、效率、滤波特性以及频率的稳定性。一般希望Q值越大越好，但提高线圈的Q值并不是一件容易的事，因此应根据实际使用场合对线圈Q值提出适当的要求。

为了提高线圈的品质因数，可以采用镀银铜线，以减小高频电阻；用多股的绝缘线代替具有同样总截面的单股线，以减少趋肤效应；采用介质损耗小的高频瓷为骨架，以减小介质损耗；采用磁心虽增加了磁心损耗，但可以大大减小线圈匝数，从而减小导线直流电阻，对提高线圈Q值有利。

3）电感线圈的直流电阻即为电感线圈的直流损耗电阻，可以用万用表的电阻挡直接测量出来。

4）电感线圈的分布电容是指线圈的匝数之间、线圈与地之间、线圈与屏蔽盒之间以及线圈的层与层之间形成的电容效应。线圈匝与匝之间、分布电容的存在会使线圈的等效总损耗电阻增大和品质因数降低。分布电容的存在影响了线圈的性能，因此总希望线圈的分布电容尽可能地小。

这些电感线圈分布电容的作用可以看作一个与线圈并联的等效电容。低频时，分布电容对电感器的工作没有影响；高频时会改变电感器的性能。为减少分布电容，高频线圈常采用多股漆包或丝包线，绕制线圈时常采用蜂房绕法或分段绕法等。

图1-75 电感线圈的等效电路

5）固有电容：线圈绕组的匝与匝之间存在着分布电容，多层绕组层与层之间也都存在着分布电容。这些分布电容可以等效成一个与线圈并联的电容C₀。这个电容的存在使线圈的工作频率受到限制，Q值也下降。等效电路实际为一个由L、R、和C₀组成的并联谐振电路，其谐振频率称为线圈的固有频率，，如图1-75所示。为了保证线圈有效电感量的稳定，使用电感线圈时，都应使其工作频率远低于线圈的固有频率。为了减小线圈的固有电容，可以减少线圈骨架的直径，用细导线绕制线圈，或采用间绕法、蜂房式绕法。

6）额定电流是指允许长时间通过线圈的最大工作电流。这主要相对高频扼流圈和大功率的谐振线圈而言，对电源滤波电路中的低频扼流圈而言也是一种重要参数。若工作电流超过额定电流，则电感器就会因发热而使性能参数发生改变，甚至还会因过流而烧毁。

7）稳定性：在温度、湿度等因素改变时，线圈的电感量以及品质因数便随之改变，稳定性表示线圈参数随外界条件变化而改变的程度。

电感量相对于温度的稳定性，用电感的温度系数α_L表示

式中，L₂和L₁分别是温度为t₂和t₁时的电感量。

对于经过温度循环变化后，电感量不再能恢复到原来值的这种不可逆变化，用电感的不稳定系数表示

式中，L和L₁分别为原来的和温度循环变化后的电感量。

温度对电感量的影响，主要是因为导线受热膨胀，使线圈产生几何变形而引起的，为了减小这一影响，可采用热法：绕制时将导线加热，冷却后导线收缩，以保证导线紧紧贴合在骨架上。温度升高时，线圈的固有电容和漏电损耗增加，也会降低线圈的稳定性。改进的方法是：将线圈用防潮物质浸渍或用环氧树脂密封，浸渍后由于浸渍材料的介电常数比空气大，其线匝间的分布电容增大。同时，还可引入介质损耗，影响Q值。

（4）电感器的特性

1）绕组的自感特性：当通过一个绕组的电流发生变化时，电流激发的磁场将随之发生变化，从而使通过绕组本身的磁通量发生变化，这样，在绕组中就产生了感应电动势。这种因电流变化而在绕组自身中产生感应电动势的现象称作自感现象，所产生的感应电动势称为自感电动势。

自感电动势总是阻碍绕组中原来电流的变化。当电流增大时，自感电动势的方向与原来电流方向相反；当电流减小时，自感电动势的方向与原来电流方向相同。“阻碍”不是“阻止”，“阻碍”其实是“延缓”，使回路中原来的电流变化得缓慢一些。

自感电动势的大小由导体本身及通过导体电流改变的快慢程度共同决定。在恒定电流电路中，只有在通、断电的瞬间才会发生自感现象。

自感系数L简称自感或电感，它是由线圈本身特性决定的。绕组越长，单位长度上的匝数越多，线圈截面积越大，它的自感系数就越大。另外，有铁心的绕组自感系数比没有铁心时要大得多。对于一个已经制造好的绕组来说，自感系数是一定的。

2）互感特性：当绕组1的电流变化时，产生磁链Ψ₁₁，不仅会在自身中产生自感电动势，还会同时产生磁链Ψ₁₂，经过线圈2中产生感应电动势。同理，绕组2的电流变化时，也会在绕组1中产生感应电动势。这样两个线圈的电流可以互相提供磁通。当电流变化时互相在对方回路中产生感应电动势的现象称作电磁互感原理，所产生的感应电动势成称互感电动势，如图1-76所示。

图1-76 互感特性

3）频率特性：电感对正弦交流电的阻碍作用称作感抗。通常用符号X_L表示，即X_L=2fL。式中，频率f的单位为赫兹，电感L的单位为亨利，感抗X_L的单位为欧姆。

从公式中可以看出，电感量越大，感抗也就越大。如果交流电频率大则电流的变化率也大，感抗随着频率的增大而增大。交流电中的感抗和交流电的频率与电感量成正比。这说明，同一电感元件（L一定），对于不同频率的交流电所呈现的感抗是不同的，这是电感元件和电阻元件不同的地方。频率高，电感的阻碍作用就大；电感量大，交流电就难以通过绕组。

在实际应用中，绕组的电感起着“通直流，阻交流”或“通低频，阻高频”的作用，因而在交流电路中常用感抗的特性来旁通低频及直流电，阻止高频及交流电。

（5）电感线圈的标志方法

电感线圈是将铜线绕在磁心上，再用环氧树脂或塑料封装而成。它的电感量用直标法和色标法表示，标志方式相似于电阻器的标志方法，如图1-77所示，又称色码电感器。它具有体积小、重量轻、结构牢固和安装使用方便等优点，在电路中用于滤波、陷波、扼流、振荡、延迟等。固定电感器有立式和卧式两种，其电感量一般为0.1～3000μH，允许偏差分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三挡，即±5%、±10%、±20%，工作频率在10kHz～200MHz之间。

图1-77 电感线圈的色标法

（6）电感线圈的分类

电感线圈的种类很多，如图1-78所示，常用线圈的电路符号如图1-79所示。

按其结构特点可分为单层线圈、多层线圈、蜂房线圈、带磁心线圈及可变电感线圈等。

按导磁性质可分为空心线圈、磁心线圈和铜心线圈等。

按用途可分为高频扼流线圈、低频扼流线圈、调谐线圈、去耦线圈、提升线圈和稳频线圈等。

图1-78 电感线圈

1）单层线圈：将线匝单层分布于线圈骨架的圆柱表面。单层线圈的电感量较小，约在几个微亨至几十微亨之间。单层线圈通常使用在高频电路中，为了提高线圈的Q值，单层线圈的骨架常使用介质损耗较小的陶瓷和聚苯乙烯材料制作。图1-80所示为常见的单层线圈外形结构。

图1-79 常用线圈的电路符号

图1-80 单层线圈

线圈绕制可采用密绕和间绕，间绕线圈每圈间距都相距一定的距离，所以分布电容较小。当采用粗导线时，可获得高Q值和高稳定性。但间绕线圈电感量不能做得很大，因而它可以使用在要求分布电容小，稳定性高，而电感量较小的场合。对于电感量大于15μH的线圈，可采用密绕。密绕线圈的体积较小，但它圈间电容较大，使Q值和稳定性都有所降低。

另外，对于有些要求稳定性较高的地方，还应用镀银的方法将银直接镀覆在膨胀系数很小的瓷质骨架表面，制成电感系数很小的高稳定型线圈。在高频大电流的条件下，为了减少趋肤效应，线圈通常使用铜管绕制。

图1-81 多层线圈

2）多层线圈：单层线圈的电感量小，如要获得较大值电感量时单层线圈已无法满足。因此，当电感量大于300μH时，就应采用多层线圈，如图1-81所示。

多层线圈除了圈与圈之间具有电容之外，层与层之间也具有电容，因此多层线圈的分布电容大大增加，同时线圈层与层间的电压相差较多。当层间的绝缘较差时，易发生跳火、绝缘击穿等问题。为此，多层线圈常采用分段绕制，各段之间距离较小，减少了线圈分布。

3）空心线圈：用导线绕制在纸筒、胶木筒、塑料筒上组成的线圈或绕制后脱胎而成的线圈，由于此线圈中间不另加介质材料，因此称为空心线圈。它用图1-82a所示符号表示，英文字母L表示电感线圈。空心线圈的绕制方法有多种，如密绕法、间绕法、脱胎法以及蜂房式等，如图1-82b所示。

蜂房线圈：多层线圈的缺点之一就是分布电容较大，采用蜂房绕制方法，可以减少线圈的固有电容，如图1-83所示。

所谓蜂房式，就是将被绕制的导线以一定的偏转角（约19°～26°）在骨架上缠绕。通常缠绕是由自动或半自动的蜂房式绕线机进行的。对于电感量较大的线圈，可以采用两个、三个以至多个蜂房线包将它们分段绕制。

4）带磁心的线圈：用导线在磁心、磁环上绕制成线圈或者在空心线圈中插入磁心组成的线圈均称为磁心线圈，它的符号和实物外形如图1-84所示。

线圈加装磁心后，电感量、品质因数等都将增加。加装磁心后还可以减小线圈的体积，减少损耗和分布电容。另外，调节磁心在线圈中的位置，还可以改变电感量。因此许多线圈都装有磁心，形状也各式各样。

图1-85所示的晶体管收音机中波天线常采用这种线圈。为了提高线圈的Q值，绕制这种天线线圈，要采用多股丝包线。

图1-82 空心线圈

图1-83 蜂房线圈

图1-86所示的晶体管收音机短波天线常采用间绕单层线圈。就是将导线一圈一圈地隔一定的距离绕在磁棒骨架上，常采用镀银导线绕制。

图1-84 磁心线圈

图1-85 收音机的中波天线线圈

图1-86 收音机短波天线线圈

5）可调电感线圈：在有些场合需用可调电感线圈对电感量进行调节，用以改变谐振频率或电路耦合的松紧，通常采用四种方法制成。

①在空心线圈中插入可调的磁心和铜心。

②在空心线圈中安装一个滑动接点。

③将两个线圈串联，均匀地改变两个线圈之间的相对位置，以使互感量变化。

④将线圈引出数个抽头，加波段开关连接。这种方法有严重的缺点，即电感不能平滑地进行调节。

电视机的中频调谐电路就采用可调磁心线圈。当旋动磁心时可微调线圈的电感量，用以调整电视机中频的频率范围。

6）铁心线圈：在空心线圈中插入硅钢片组成铁心线圈，符号和实物外形如图1-87所示。它的作用是用来阻止残余交流电通过，而让直流电通过。一般有CD形铁心、ED形铁心、阶梯形铁心、XCD形铁心、XED形铁心、SD形铁心、OD形铁心、BKC形铁心等。

图1-87 铁心线圈

7）固定电感器：固定电感器通常称为色码电感器，其结构是按不同电感量的要求将不同下径的铜线绕在磁心上，再用塑料壳封装或用环氧树脂包封。它在电子电路中主要作振荡、滤波、阻流、陷波等之用，如图1-88所示。

固定电感器的特点是体积小、重量小、结构牢固可靠。按它的引出线方向的不同可分为双向引出和单向引出。

8）低频扼流圈：低频扼流圈用于电源和音频滤波。它通常有很大的电感，可达几个亨到几十亨，因而对于交变电流具有很大的阻抗。扼流圈只有一个绕组，在绕组中对插硅钢片组成铁心，硅钢片中留有气隙，以减少磁饱和。图1-89所示为低频扼流圈的外形结构。

图1-88 固定电感器

图1-89 低频扼流圈

9）偏转线圈：偏转线圈是电视机扫描电路输出级的负载，偏转线圈的偏转灵敏度高、磁场均匀、Q值高、体积小、价格低，如图1-90所示。

（7）电感器的组成规则

图1-90 偏转线圈及其测试(www.xing528.com)

电感元件通常是由绕组（又称线圈）、骨架、磁心和屏蔽罩等组成的，由于使用的场合要求不同，有的线圈没有磁心或屏蔽罩，或这两者都没有，有的还没有骨架，如应用于短波及超高频段的线圈就只有绕组。

1）电感元件绕组的制作：绕组大多是用各种规格导线（漆包线）按照模子形状一圈紧靠一圈地在绝缘骨架上绕制而成的。

2）制作电感元件骨架的材料：绕组的骨架常用电工纸板、胶木、硬塑料、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、云母和陶瓷等介质材料制成。

3）磁心的作用和材料：电感元件装有磁心或铁心，可以增大电感量。与电感元件无磁心或无铁心的线圈相比，装有磁心可以减少线圈的匝数，从而减小线圈的体积和分布电容，同时提高线圈的Q值，还可以通过调整磁心位置调整电感量。常用的磁心材料有金属硅钢片和坡莫合金等；有时也用非金属的锰锌铁氧体，镍锌铁氧体等制作磁心。

4）屏蔽罩的制作和作用：屏蔽罩大多数是由0.3～0.5mm厚的镀锌铁皮冲制而成，也有手工制作的。其作用主要是减小线圈产生的磁场对其他电路和元器件的影响。制作时常采用屏蔽措施，如收音机的本振线圈等就是采用了接地的金属屏蔽罩。

5）绕组匝数和线径确定的基本原则：绕组匝数的多少主要取决于使用要求，一般电感量越大，绕组的匝数就越多。导线直径的选择应根据通过线圈的电流值及线圈的Q值来确定。通过的电流大，要求的Q值高，导线就应选择较粗的多股线。例如，广播发射机中用的高频回路线圈，由于通过的电流大，达到几十安至几百安，要求Q值也不能太低，因此，线圈由粗铜管制成。而用在晶体管收音机中的中频变压器线圈，通过的电流很小，为几毫安，因此所用的导线只有头发丝那么粗。

（8）电感器的选用

1）按工作频率的要求选择不同结构的线圈。用于音频段的一般要用带铁心（硅钢片或坡莫合金）或低频铁氧体心的，在几百千赫到几兆赫间的线圈最好用铁氧体心，并以多股绝缘线绕制的，这样可以减少趋肤效应，提高Q值；要用几兆赫到几十兆赫的线圈时，宜选用单股镀银粗铜线绕制，磁心要采用短波高频铁氧体，也常用空心线圈。由于多股线间分布电容的作用及介质损耗的增加，所以不适宜用在频率高的地方，在一百兆赫以上时一般不能选用铁氧体心，只能用空心线圈。

2）因为线圈骨架的材料与线圈的损耗有关，因此用在高频电路里的线圈，通常应选用高频损耗小的高频瓷做骨架。对于要求不高的场合，可选用塑料、胶木和纸做骨架的电感器，虽然损耗大一些，但它们价格低廉、制作方便、重量小。

3）屏蔽罩具有隔离电磁场的功能，线圈采取屏蔽措施后，其等效电阻、分布电容等参数将会发生变化。为了减小屏蔽对线圈电感的影响，屏蔽罩的直径一般应比线圈直径大1倍。低频工作时，可以用磁性材料制成屏蔽罩，将线圈罩在盒内。在高频工作时，是以铜、铝等电阻率小的良导体作电磁场屏蔽材料，利用高频磁场在屏蔽罩上感应产生的涡流来达到屏蔽的目的。

4）在使用线圈时应注意不要随便改变线的形状、大小和线圈间距离，否则会影响线圈原来的电感量，尤其对空心高频线圈更应注意。有些线圈在绕好后可用高频蜡或胶固封，如无恰当固封胶或高频蜡也可不封，但不可用普通胶或蜡进行固封，因为这些材料损耗较大，会导致线圈的Q值下降，使整机特性变差。

5）电感线圈在印制电路板上有立式与卧式两种安装方式，使用时注意其磁场的辐射对邻近元器件工作的影响。

6）在选用线圈时必须考虑机械结构是否牢固，不应使线圈松脱、引线接点活动等。

（9）绕制线圈的注意事项

线圈在实际使用过程中，有相当数量品种的电感线圈是非标准件，都是根据需要有针对性进行绕制的。自行绕制时，要注意以下几点：

1）根据电路需要，选定绕制方法。在绕制空心电感线圈时，要依据电路的要求，电感量的大小以及线圈骨架直径的大小，确定绕制方法。间绕式线圈适合在高频和超高频电路中使用，在匝数少于3匝到5匝时，可不用骨架，就能具有较好的特性，Q值较高，可达150～400，稳定性也很高。单层密绕式线圈适用于短波、中波回路中，其Q值可达到150～250，并具有较高的稳定性。

2）确保线圈载流量和机械强度，选用适当的导线线圈，不宜用过细的导线绕制，以免增加线圈电阻，使Q值降低。同时，导线过细，其载流量和机械强度都较小，容易烧断或碰断线。所以，在确保线圈的载流量和机械强度的前提下，要选用适当的导线绕制。

3）带有抽头的线圈应有明显的标志，这样对于安装与维修都很方便。

4）不同频率特点的线圈，采用不同材料的磁心，工作频率不同的线圈有不同的特点。

音频段工作的电感线圈，通常采用硅钢片或坡莫合金为磁心材料。低频用铁氧体作为磁心材料，其电感量较大，可高达几亨到几十亨。在几十万赫到几兆赫之间，如中波广播段的线圈，一般采用铁氧体心，并用多股绝缘线绕制。频率高于几兆赫时，线圈采用高频铁氧体作为磁心，也常用空心线圈。此情况不宜用多股绝缘线，而宜采用单股粗镀银线绕制。在100MHz以上时，一般已不能用铁氧体心，只能用空心线圈；如要作微调，可用钢心。适用于高频电路的阻流圈，除了电感量和额定电流应满足电路的要求外，还必须注意其分布电容不宜过大。

（10）线圈使用、安装要注意的问题

1）线圈的安装位置应符合设计要求。

2）线圈在安装前，要进行外观检查。

3）线圈在使用过程中需要微调的，应考虑微调方法。

4）使用线圈应注意保持原线圈的电感量。

5）可调线圈的安装应便于调整。

（11）提高线圈的Q值所采取的措施

品质因数Q是反映线圈质量的重要参数，提高线圈的Q值，可以说是绕制线圈要注意的重点之一。

1）根据工作频率，选用线圈的导线。

2）选用优质的线圈骨架，减少介质损耗。

3）选择合理的线圈尺寸，可以减少损耗。

4）选定合理屏蔽罩的直径。

5）采用磁心可使线圈圈数显著减少。

6）线圈直径适当选大些，利于减小损耗。

7）减小绕制线圈的分布电容。

（12）电感元件在电工和电子方面的应用

电感线圈的自感现象和互感现象已被广泛地应用于无线电技术、电磁测量技术及传感器中，在电工和电子电路中也有许多应用，如日光灯的镇流器，电力变压器、电动机的线圈，发电机的线圈，电视机、收录机中的扼流圈与中频变压器以及自动化仪器的延时器等。

1）电工方面的应用：

①工农业生产中广泛应用的变压器。

变压器是根据互感原理制成的。在电力电路中，变压器主要将高压交流电压变换成低压交流电压，也可以说通过变压器将电路电压升高，实现电能传输。如果变压器接入直流电路，则铁心中不会产生交变的磁通量，没有互感现象出现，所以变压器仅工作于交流电路中。

②感应圈。

感应圈是工业生产和实验室中用直流电源获得高压的一种装置。汽油发动机的点火器就是一个感应圈，它所产生的高压放电火花，能把汽缸内的混合气体点燃。

感应圈的工作原理如图1-91所示。闭合电键S，使电流通过一次绕组，铁心因被磁化而吸引小铁锤M，使M与螺钉D分离，电路重被切断。电路一旦被切断，铁心的磁性消失，M在弹簧片的弹力作用下又重新和D相接触，于是电路重新被接通。这样，由于断续器的作用，一次绕组电路的接通和断开将自动地反复进行，导致一次绕组中的电流不断变化，这样，通过互感在二次绕组中产生感应电动势。由于二次绕组的匝数远远多于一次绕组的匝数，因此在二次绕组中能获得高达1万到几万伏的电压。这样高的电压，足以使ab间产生火花放电现象。

2）电子方面的应用：电感滤波电路就是利用电感的频率特性制成的。由于电感线圈的电感量要足够大，因此一般需要采用有铁心的线圈。因为有铁心，自感线圈的交流阻抗很大，直流电阻很小，所以把铁心线圈串联在电路中，可起到滤波作用。输入电压的交流成分大部分降在铁心线圈上，而直流部分则通过铁心线圈加在负载上。这种滤波电路的优点是输出特性好，输出电压变动小，不会对整流二极管产生电流冲击，适用在一些功率较大、负载变动大的场合。电感滤波电路及波形如图1-92所示。

图1-91 感应圈的工作原理图

图1-92 电感滤波电路及波形

在大电流的情况下，由于负载电阻R_L很小。若采用电容滤波电路，则电容容量势必很大，而且整流二极管的冲击电流也非常大，在此情况下应采用电感滤波电路。

3）中波天线线圈和短波天线线圈：

①单层密绕中波天线线圈，也称作磁棒天线线圈。它是利用电磁感应原理，制作成中波天线线圈，用来接收无线电电磁波的。中波天线由一个铁氧体磁棒和线圈组成，磁棒对无线电电磁波的吸收能力很强。磁力线通过它就好像很多棉纱线被一个铁箍束得很紧一样，因此，线圈则是一次侧匝数多，二次侧匝数少，在线圈内能够感应出比较高的高频电压，所以磁性天线兼有放大高频信号的作用。此外，磁性天线还有较强的方向性，能够提高收音机的抗干扰能力。

为了求得较高的Q值，降低在高频情况下由于趋肤效应和因其他因素影响而产生的损耗，实验证明用多股线比用单股线绕制的线圈，在灵敏度和选择性上都有比较明显的提高。通常多采用多股纱包漆包线，如用直径为0.05mm的13根线绞成一根后绕制（常用7×0.07mm或15×0.05mm的漆包线）。股数再增多，性能提高并不明显；再减少，Q值就有所下降了。

②单层间绕的短波线圈是用直径为1～1.5mm、匝间距离为2～2.5mm的漆包线绕制而成的。如收音机设计为中波、短波都能接收时，需将两波段线圈的绕组分别套在磁棒的两端，如图1-93b所示。磁性天线接收信号的能力与磁棒的长度L及截面积的大小有关。

图1-93 中波线圈和短波线圈

③中、短波线圈在磁棒上的位置。一般是将线圈的中心对正离磁棒一端约为磁棒全长（L）的l/4处，如图1-93所示，然后在调整收音机时再稍微向左右移动，使收音机音量最大。调整时不应直接用手去调，最好用绝缘良好的无感塑料小棒去调，人体的感应很大，会影响调整。

④中、短波线圈在磁棒上的绕向和引出头的位置对收音机的接收效果有一定的影响。中、短波天线电路如图1-94所示。

图1-94 中波天线电路和短波天线电路

如图1-94a所示，L₁为一次绕组，L₂为二次绕组。绕组L₁的①端和L₂的③端均为热端（不接地），②端及④端为冷端（接地），④端显然是通过电容C₂接地，但C₂对高频电流阻抗很小，所以几乎是直接接地。这两组绕组在磁棒上绕制时，绕组L₂的③端要和L₁的①端对应，即都从磁棒的同一端开始绕（如图1-94所示），或者说，热端和热端在一边，冷端和冷端在一边，并且两绕组绕的方向要一致。引出头位置如果接反或绕反时，收音机的灵敏度将会有所下降。接收短波时，图1-94b中一次绕组L₃的⑤、⑥端和二次绕组L₄的⑦、⑧端也要互相对应。

2.变压器的基础知识

（1）变压器

变压器主要用于交流电压变换、电流变换、传递功率、阻抗变换和缓冲隔离等，是电子整机中不可缺少的重要器件之一。变压器由两组或两组以上线圈（一次和二次线圈）绕在同一骨架上，并在绕好的线圈中插入铁心或磁心等导磁材料构成，它在电路中起变换电压、电流和阻抗的作用。

1）变压器的结构：变压器一般由导电材料、磁性材料和绝缘材料三部分组成。

导电材料：主要是各种强度较高的漆包线，只有在调谐用高频变压器中使用纱包线。

磁性材料：以硅钢片为主，中频变压器、脉冲变压器、振荡变压器等使用的磁性材料以铁氧体磁材为主。

绝缘材料：除骨架外，还有层间绝缘材料及浸渍材料（绝缘漆）等。

2）变压器的作用：利用一次、二次绕组之间匝数比的不同来改变电压比或电流比，实现电能或信号的传输与分配。

（2）变压器型号的命名方法

变压器型号的命名方法由三部分组成。第一部分：主称，用字母表示，DB表示电源变压器、CB表示音频输出变压器、RB音频输入变压器、GB表示高压变压器、HB表示灯丝变压器、SB表示音频输送变压器、ZB表示音频定阻式输送变压器、EB表示音频定压式或自耦式输送变压器；第二部分：功率，用数字表示，计量单位用伏安（VA）或瓦（W）表示，但RB型变压器除外；第三部分：序号，用数字表示。如DB-50-2表示50VA的电源变压器。

对于中频变压器的命名和上述的不同，它的三部分分别是第一部分：主称，用字母表示，T表示中频变压器、L表示线圈或振荡线圈、T表示磁性瓷心式、F表示调幅式收音机、S表示短波段；第二部分：尺寸，用数字表示；第三部分：级数，用数字表示。

（3）变压器的种类

1）按使用的工作频率：按变压器工作频率的高低可分为低频变压器（低频变压器又分为音频变压器和电源变压器两种）、中频变压器、高频变压器和脉冲变压器等。

2）按其磁心：可以分为铁心（硅钢片或玻莫全金）变压器、磁心（铁氧体心）变压器和空气心变压器等几种。

3）按变压器常用的铁心：变压器的铁心通常由硅钢片、坡莫合金或铁氧体材料制成，其形状有“EI”、“口”、“F”、“C”形等种类，如图1-95所示。

图1-95 变压器常用铁心

4）按冷却方式：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。

5）按防潮方式：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。

6）按铁心或线圈结构：心式变压器（插片铁心、C型铁心、铁氧体铁心）、壳式变压器（插片铁心、C形铁心、铁氧体铁心）、环型变压器、金属箔变压器。

7）按电源相数：单相变压器、三相变压器、多相变压器。

8）按用途：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。不同类型的变压器如图1-96所示。

图1-96 变压器

（4）变压器的外形及电路符号

常见的变压器的外形及电路符号如图1-97所示。

图1-97 常见的变压器的外形及电路符号

（5）变压器的主要参数

1）额定功率：额定功率是指在规定的频率和电压下，变压器能长期工作而不超过规定温升的输出功率。变压器输出功率的单位用瓦（W）或伏安（VA）表示。一般用于电源变压器，与铁心截面积、漆包线直径等有关。变压器的铁心截面积越大、漆包线直径越粗，其输出功率越大。

2）变压比：是指变压器的一次电压U₁与二次电压U₂的比值或一次线圈匝数N₁与二次线圈匝数N₂的比值。

①变压器的变压比：——式中，n称为变压比。

②变压器电流与电压的关系：

不考虑变压器的损耗，则有

或

③变压器的阻抗变换关系：设变压器一次输入阻抗为Z₁，二次负载阻抗为Z₂，则

因此，变压器可以做阻抗变换器。

3）效率η：是变压器的输出功率P_o与输入功率P_i的比值。一般来说，电源变压器、音频变压器要注意效率，而中频、高频变压器一般不考虑效率。变压器的容量越大，效率越高；容量越小，效率越低。例如：变压器的额定功率为100W以上时，其效率可达90%以上；变压器的额定功率为10W以下时，其效率只有60%～70%。

4）频率特性：指变压器有一定的工作频率范围，不同工作频率范围的变压器，一般不能互换使用。因为变压器在其频率范围以外工作时，会出现工作时温度升高或不能正常工作等现象。

5）温升：温升是当变压器通电工作后，其温度上升到稳定值时比周围环境温度升高的数值。

6）绝缘电阻：指变压器各绕组之间以及各绕组对铁心（或机壳）之间的电阻。如果绝缘电阻过低，会使仪器和设备机壳带电，造成工作不稳定，甚至给设备和人身带来危险。绝缘电阻也是指在变压器上施加的试验电压与产生的漏电流之比。

7）漏电感：由漏磁通产生的电感称为漏电感，简称漏感。变压器的漏感越小越好。

（6）常用变压器

1）低频变压器可分为音频变压器与电源变压器两种，在电路中又可以分为输入变压器、输出变压器、级间耦合变压器、推动变压器及线间变压器等。

①音频变压器可分为输入和输出变压器两种。音频变压器在放大电路中的主要作用是耦合、倒相、阻抗匹配等。要求音频变压器频率特性好、漏感小、分布电容小。主要用在收音机末级功放上起阻抗变换作用。

②电源变压器大都是交流220V降压变压器，用于各种电子产品低压供电。根据电源变压器的铁心形状不同有E形、口形、F形、C形及环形变压器，如图1-98所示。

2）中频变压器适用于频率范围从几千赫兹到几十兆赫兹。它是超外差式接收机中的重要元件，又叫中周。中频变压器适用于收音机、收录机中的振荡线圈和中频谐振回路。起选频、耦合、阻抗变换等作用，如图1-99所示。

图1-98 电源变压器

图1-99 中频变压器

3）高频变压器一般又分为耦合线圈和调谐线圈。调谐线圈与电容可组成串、并联谐振回路，用来选频等。天线线圈、振荡线圈都是高频线圈，如图1-100所示。

图1-100 高频变压器