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物理學(xué)告訴我們，磁芯內(nèi)部微觀上包含很多的磁疇（Magnetic Domain），它可以理解為非常小的磁鐵，每一個小小的磁疇都會產(chǎn)生一定的磁場。在磁芯未曾被磁化時，由于內(nèi)部磁疇的排列方向雜亂無章，磁疇產(chǎn)生的磁場相互抵消，因此整個磁芯對外不顯磁性，如下圖所示：

當(dāng)我們對纏線在磁芯體的線圈施加電流時，線圈將會產(chǎn)生一定的磁場強(qiáng)度 H（也稱為磁化場）磁場強(qiáng)度與電流的大小成正比關(guān)系，如下圖所示：

注：電路中這里對線圈施加的是恒流源，而不是電壓源。 這個磁化場 H 將對磁芯中的每一個磁疇施加一個磁力矩，使這些磁疇在宏觀上轉(zhuǎn)向磁 場方向排列起來，這樣磁芯整體會對外顯磁性，如下圖所示： 在這個過程中可以認(rèn)為：磁疇在磁化場的作用下做功，也就是將磁場能轉(zhuǎn)化為磁力矩保存起來，而表現(xiàn)的形式就是磁場強(qiáng)度B。 在外部磁化場撤消的瞬間，磁芯本身對外是有磁場的，但很快磁疇因本身的方向恢復(fù)而釋放磁力矩，在這個過程中，磁芯對外的磁場將從大到小變化，如果磁芯周圍有線圈的話，就會由于磁通量變化而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（線圈切割磁力線）如果線圈有閉合回路的話，就會產(chǎn)生回路電流，如下圖所示： 此時磁芯內(nèi)部的磁疇如下圖所示： 這樣就有下敘所述的能量轉(zhuǎn)換： 這種磁力矩與彈簧的彈力是相似（與機(jī)械鐘表中的發(fā)條更接近一些），當(dāng)彈簧因外力被壓迫后（相當(dāng)于磁芯被磁化），彈簧的彈性勢能增加（相當(dāng)于磁芯 的磁力矩增加，也就是磁芯儲能增加），如下圖所示： 當(dāng)壓迫彈簧的外力撤消后，彈性勢能轉(zhuǎn)換為動能對外做功，同樣的道理，磁力矩在變化的過程中產(chǎn)生變化的磁場，也可以對處于磁場中的導(dǎo)線或線圈做功，如下圖所示： 因此， 磁芯的體積越大，則內(nèi)部的磁疇越多，則相同類型的磁芯材料能夠存儲的能量越多 ，這就解釋了為什么功率越大的變壓器需要體積更大的磁芯。

由“電感的能量儲在磁芯”的這個說法來講解釋一下磁滯（B‐H）回線是如 何表征磁芯能量的損失。磁滯回線包圍的面積代表了磁芯的損耗，也就是磁化場對磁芯內(nèi)的磁疇磁化的效率。

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在撤消外部磁化場后（H=0）時，理想磁芯內(nèi)磁疇的磁力矩應(yīng)該盡量全部復(fù)位（即釋放為 0，相當(dāng)于彈簧的彈性勢能為 0 時），如果磁力矩沒有全部復(fù)位，則我們認(rèn)為磁化場存儲在磁芯（磁疇）做的功沒有完全釋放出來，這些沒有釋放出來的能量的表現(xiàn)形式稱之為剩余磁通 Br，這個剩余磁通自然越小越好。

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如果要將磁力矩全部復(fù)位，則必須施加一個反向的磁力場用來抵消磁芯的剩余磁通，那么把剩余磁通減少到 0 時的磁力場稱為矯頑力 HC，這個矯頑力自然也是越小越好（理想為 0）， 因?yàn)樗鼘?dǎo)致了能量的損失，如下圖所示：

很明顯，藍(lán)色磁滯回線的面積比紅色的要小，因此它代表的磁芯損耗也要小一些，這符合我們對磁滯回線的認(rèn)識。因此，無損耗的磁滯回線應(yīng)如下圖所示，這與理論中無損磁滯回線也是相符合的。

同樣，也可以藉此解釋為什么反激式變壓器的磁芯需要增加氣隙，增加氣隙后的等效磁導(dǎo)率變低，相當(dāng)于磁滯回線更平緩了，如下圖所示：

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在相同磁感應(yīng)強(qiáng)度 B1,2 下，有氣隙磁芯的磁滯回線比無氣隙磁芯的磁滯回線要平緩得多

（斜率變小，也就是磁芯的等效磁導(dǎo)率變小），因此需要更強(qiáng)大的磁化場對磁芯（磁疇）做功，因此可以認(rèn)為磁芯（磁疇）儲存的能量更多了，因?yàn)楦嗟哪芰勘晦D(zhuǎn)化成磁力矩。

如果“電感的能量儲存在磁芯里”這個解釋成立的話，也存在很多無法解釋的問題，如電感器的磁芯飽和后，電感器的存儲的能量是最大值還是最小值？我們說磁芯在磁飽和后的磁導(dǎo)率為 1（相當(dāng)于空氣的磁導(dǎo)率），這樣磁芯電感器相當(dāng)于是空心電感器，自然電感量也就下降了，根據(jù)電感儲能公式（W=1/2×L×I2）可以看出此時電感儲存的能量也是下降的。

但是如果按照能量是儲存在磁芯內(nèi)的說法，有芯電感器的芯飽和后，內(nèi)部磁疇的磁力矩應(yīng)該都是最大值，也就是說磁化場能夠轉(zhuǎn)化能量的極限達(dá)到，此時電感器存儲的能量應(yīng)該是最大值，這就有點(diǎn)矛盾了。還有就是反激式變壓器在開氣隙之前存儲的能量比較小，而開氣隙之后存儲的能量比較大，開氣隙就相當(dāng)于把磁芯的某個部位截掉了，那也就是說，磁芯中總的磁疇數(shù)量已經(jīng)下降， 按理說存儲的能量應(yīng)該更小才是，再者我們說電容器介質(zhì)的介電常數(shù)越大電容器的容量越大的，則能夠儲存的能量越多，同樣，電感器磁芯的磁導(dǎo)率越大，電感量也越大，則能夠儲存的能量也越多，但恐怕從沒聽說過“電容器的能量存儲在介質(zhì)中”的說法，那“電感器的能量存儲在磁芯” 的說法又無從解釋。

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相關(guān)資料

資料1

轉(zhuǎn)載于:https://my.oschina.net/codepencil/blog/2877922

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的电感是怎么储存能量的的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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