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电感器工作原理（导电六）

电感器为什么能够通直流电，阻交流电？

2018/10/02   维加斯新闻报
晏成和

    上篇文章谈到电容器通交流、阻直流电，还有电感器能够通直流电、阻交流电？为什么电感器有如此特性？这也是现代物理用心回避的伤心地。电感器的结构也很简单，把一段导线绕成螺旋线圈即成，如图，有的为了加强感应，在线圈中间环绕磁芯。
    电感器导通直流电很好理解，因为它本身就是一段导线，直流电通过电线能够产生磁场、通过电感线圈同样会产生磁场，这个螺旋线产生的磁力线方向是电感线圈中心的平行直线（右手定则），这样的磁场力不仅不能阻止直流电，而且能够使之流动更加顺畅。
    但是，电感器一旦联通了交流电，电流就会在电感器线圈里头发生阻滞，流动不畅，甚至会梗阻完全流不动。电感器为什么能阻滞直至阻止交流电呢？这又要回顾小磁鍼实验的结论：（1）电子的运动伴生著电磁波 ;2这种电磁波能传播到导体之外。
    直流电通过电感器线圈，所形成的电磁波的集合只是沿线圈轴线方向稳定的磁场，对直流电的导通没有影响。交流电的强度和方向是以一定频率变化著的，交流电通过电感器线圈时，所伴生的电磁波也时强时弱、方向时正时反。电感器的线圈匝与匝之间接近，伴生的电磁波会相互干扰，形成时强时弱、时正时反的电磁波，这紧挨着导线的杂乱电磁波会干扰邻近导线内的常规电压波、干扰邻近导线内电子的运动，使得电压波不顺畅，电子的运动无所适从，宏观表现就是电流不畅，受到阻滞。
    以上原理能够很好地解读：交流电频率越高，所伴生的电磁波的时强时弱、方向时正时反频率干扰越高，电流在电感器中受到阻滞越大。所以对高频交流电只需用匝数不太多的线圈加上铁氧体芯就能阻止。对付低频交流电，则要用到线圈密、匝数多（数千匝）的电感器方能阻止。这是因为低频交流电的波长较长，在较短的导线中不易出现反向干扰，只有在较长线路中、杂乱电磁波的数千次的干扰中才能受到阻滞。
    用电子的运动伴生著电磁波的观点，解释了电感器通直流电，阻交流电；用电子伴生电磁波的观点，综合解释了电容器、变压器及其交流、直流特性。简单明晰、系统、逻辑，与实验事实全面相符。电容器通交流电，阻直流电的特点。这些特点在电路设计中非常有用。
    现有物理理论缺乏电子运动伴生著波的认识，在现有导电理论中，电压是电位、电动势，电流是电位作用下的自由电子的运动。面对交流电在电感器线圈里头发生阻滞、乃至梗阻、阻断，只能用 “感抗 ”-感觉到了、抗拒，这样的拟人化的词来进行遮掩。教科书说：交流电流过电感时，在任一暂态产生的感生电流和通入电流方向相反，从而对电流产生阻碍作用，即感抗。该理论只是说感抗暂态产生，却说不清感抗来自哪里，如何 “感”怎样 “抗”？也说不清为什么感抗的与通入交流电频率成正比，说不清为什么直流电的感抗也为零。说不清、道不明，于是就回避。
在近代电子技术、电路设计中虽然广泛地运用电感器的特性。但是百年物理学奉行着自由电子导电理论，没能够认识到电子的运动伴生著波、不知道这波对导线内电流的再作用，只能用一个词 -感抗敷衍著对电感器的追问，也就无从探讨电感机理及其物理原因。