螺線管電感計算機
計算線圈電感、磁場大小與儲存能量。
關於螺線管電感
螺線管是螺旋形線圈，當電流流經各匝時，會將能量儲存在磁場中。對於長度遠大於直徑且緊密繞製的長線圈，電感可近似為 L = μ₀μᵣN²A/l。式中 μ₀ 為真空磁導率，μᵣ 為磁芯的相對磁導率，N 為匝數，A 為圓形截面積，l 為線圈長度。本計算機由輸入的直徑求出面積，並以亨利顯示電感。 相同的幾何條件也決定螺線管內部的近似磁通密度：B = μ₀μᵣNI/l。增加匝數、電流或磁芯磁導率會增強磁場，增加繞組長度則會減弱磁場。得知電感後，磁場儲存的理想能量為 U = ½LI²。這些關係可用於電磁鐵、繼電器、致動器、實驗室線圈及入門電感器設計的估算。 長螺線管公式是工程近似。實際線圈具有端部邊緣磁場、繞線間隙、導線電阻、寄生電容，以及隨頻率改變的磁芯損耗。鐵磁材料的磁導率也會隨磁場大小改變，並可能在接近磁飽和時大幅下降。短線圈、高頻電路、精密濾波器或接近飽和運作的設計，應使用實測磁芯資料與更詳細的磁場模型。 所有尺寸請以公尺輸入，電流以安培輸入。空氣、真空及近似非磁性磁芯的相對磁導率使用 1。製造商可能提供鐵氧體或鐵粉芯的有效磁導率，這個有效值通常比一般材料最大值更實用。輸出應視為支援比較與初期設計決策的理想基準，不能取代原型量測。請保持單位一致，將公分或毫米誤當公尺輸入，可能使結果相差數個數量級。另須確認所述直徑是磁芯直徑、繞組平均直徑，或線圈外徑。仔細量測能讓不同幾何方案的比較更有意義。
螺線管電感範例
| 輸入 | 結果 | 用途 |
|---|---|---|
| l 0.10 m, d 0.02 m, N 500, I 2 A, μᵣ 1 | L 0.987 mH, B 12.57 mT | 實驗室空心線圈 |
| l 0.20 m, d 0.04 m, N 1000, I 1 A, μᵣ 100 | L 0.790 H, B 0.628 T | 理想化磁芯 |
| l 0.05 m, d 0.01 m, N 200, I 0.5 A, μᵣ 1 | L 78.96 μH, B 2.513 mT | 小型空心線圈 |
如何計算螺線管電感
- 以公尺量測繞製線圈的長度與外部磁性直徑。
- 輸入總匝數與工作電流。
- 空心線圈使用 1，或輸入磁芯的有效相對磁導率。
- 選取「計算」，查看電感、磁場大小與儲存能量。
常見問題
什麼是螺線管電感？
電感描述線圈藉由儲存磁能來抵抗電流變化的能力，SI 單位為亨利。
為什麼匝數要平方？
每一匝都會產生磁通，並鏈結其他匝產生的磁通。這種總磁通鏈結使理想電感與 N 的平方成正比。
空氣的相對磁導率應填多少？
空心螺線管使用相對磁導率 1。真空也恰好為 1，一般非磁性材料則非常接近此值。
是否包含導線電阻？
不包含，模型只計算理想磁性。銅線電阻與發熱需要導線長度、線規與溫度資料。
公式對短線圈準確嗎？
當線圈長度與直徑相近時，端部邊緣效應變得明顯，準確度會下降。短線圈宜使用修正係數或數值磁場模型。