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電感器工作原理（導電六）

電感器為什麼能夠通直流電，阻交流電？

2018/10/02   維加斯新聞報
晏成和

    上篇文章談到電容器通交流、阻直流電，還有電感器能夠通直流電、阻交流電？為什麼電感器有如此特性？這也是現代物理用心回避的傷心地。電感器的結構也很簡單，把一段導線繞成螺旋線圈即成，如圖，有的為了加強感應，在線圈中間環繞磁芯。
    電感器導通直流電很好理解，因為它本身就是一段導線，直流電通過電線能夠產生磁場、通過電感線圈同樣會產生磁場，這個螺旋線產生的磁力線方向是電感線圈中心的平行直線（右手定則），這樣的磁場力不僅不能阻止直流電，而且能夠使之流動更加順暢。
    但是，電感器一旦聯通了交流電，電流就會在電感器線圈裡頭發生阻滯，流動不暢，甚至會梗阻完全流不動。電感器為什麼能阻滯直至阻止交流電呢？這又要回顧小磁鍼實驗的結論：（1）電子的運動伴生著電磁波 ;2這種電磁波能傳播到導體之外。
    直流電通過電感器線圈，所形成的電磁波的集合只是沿線圈軸線方向穩定的磁場，對直流電的導通沒有影響。交流電的強度和方向是以一定頻率變化著的，交流電通過電感器線圈時，所伴生的電磁波也時強時弱、方向時正時反。電感器的線圈匝與匝之間接近，伴生的電磁波會相互干擾，形成時強時弱、時正時反的電磁波，這緊挨著導線的雜亂電磁波會干擾鄰近導線內的常規電壓波、干擾鄰近導線內電子的運動，使得電壓波不順暢，電子的運動無所適從，宏觀表現就是電流不暢，受到阻滯。
    以上原理能夠很好地解讀：交流電頻率越高，所伴生的電磁波的時強時弱、方向時正時反頻率干擾越高，電流在電感器中受到阻滯越大。所以對高頻交流電只需用匝數不太多的線圈加上鐵氧體芯就能阻止。對付低頻交流電，則要用到線圈密、匝數多（數千匝）的電感器方能阻止。這是因為低頻交流電的波長較長，在較短的導線中不易出現反向干擾，只有在較長線路中、雜亂電磁波的數千次的干擾中才能受到阻滯。
    用電子的運動伴生著電磁波的觀點，解釋了電感器通直流電，阻交流電；用電子伴生電磁波的觀點，綜合解釋了電容器、變壓器及其交流、直流特性。簡單明晰、系統、邏輯，與實驗事實全面相符。電容器通交流電，阻直流電的特點。這些特點在電路設計中非常有用。
    現有物理理論缺乏電子運動伴生著波的認識，在現有導電理論中，電壓是電位、電動勢，電流是電位作用下的自由電子的運動。面對交流電在電感器線圈裡頭發生阻滯、乃至梗阻、阻斷，只能用 “感抗 ”-感覺到了、抗拒，這樣的擬人化的詞來進行遮掩。教科書說：交流電流過電感時，在任一暫態產生的感生電流和通入電流方向相反，從而對電流產生阻礙作用，即感抗。該理論只是說感抗暫態產生，卻說不清感抗來自哪裡，如何 “感”怎樣 “抗”？也說不清為什麼感抗的與通入交流電頻率成正比，說不清為什麼直流電的感抗也為零。說不清、道不明，於是就回避。
在近代電子技術、電路設計中雖然廣泛地運用電感器的特性。但是百年物理學奉行著自由電子導電理論，沒能夠認識到電子的運動伴生著波、不知道這波對導線內電流的再作用，只能用一個詞 -感抗敷衍著對電感器的追問，也就無從探討電感機理及其物理原因。