什麼是電感？用白話搞懂原理、公式與生活中的應用

如果你還在釐清「電到底怎麼運作？」建議先從這篇電學總整理開始：
🔹 《電學基礎懶人包：從「什麼是電？」到看懂你家的配電盤》
看過之後再學今天的主題會更有畫面，也比較不會卡住。

立即觀看：什麼是 電感？它如何影響電路？

這支短影片會用很直覺的方式，帶你認識電感（Inductance），電流怎麼產生磁場，磁場又怎麼「反過來影響」電路。很多人學電學時第一個問題就是「什麼是電感？它到底在電路裡扮演什麼角色？」看完影片，再搭配本篇圖文，你會更清楚電感在電源穩壓、無線充電、電子設備裡到底在忙什麼。

什麼是電感？先用白話講一次

很多同學一開始都會問：「什麼是電感？為什麼到處都看得到它？」如果把電路想像成水管，電感有點像是「討厭水流突然變快或變慢」的水箱。電感（Inductance）是電路中很重要的一種特性與元件，廣泛存在於電源供應器、音響濾波、無線充電線圈、手機裡的電源管理晶片等地方。

簡單說：

• 電流一變化，周圍就會長出磁場；
• 磁場一變化，又會在導線裡生出電壓，來「抵抗變化」。

所以電感特別擅長兩件事：阻擋突然的電流變化，以及把能量暫存在磁場裡再放出來。這也是為什麼只要講到濾波、穩壓、無線充電，多半都會看到電感的身影。

電感的基本原理：從線圈到磁場能量

要真正回答「什麼是電感」，可以先從它的結構開始看起。常見的電感元件，通常是把絕緣銅線一圈一圈繞起來，形成電感線圈（Inductor）。根據法拉第電磁感應定律（Faraday’s Law of Induction）：

• 當電流通過線圈時，周圍會產生磁場；
• 當電流開始變大或變小時，磁場也跟著改變；
• 磁場的變化會在導線中產生一個感應電動勢（EMF），方向剛好用來抵抗原本電流的變化。

這種「自己電流變化，自己產生反作用電壓」的現象，就叫做自感應（Self-Induction）。這也是電感在電路中「愛拖延、討厭瞬間變化」的物理根源。

電感的兩個關鍵特性

1. 阻礙電流變化：
   當電流突然想變大，電感會產生一個反向電壓去壓住它；
   當電流突然要變小，電感又會推一個同方向電壓，不讓電流一下子掉光。
   所以電感不喜歡「突然」，喜歡「慢慢來」。
2. 儲存磁場能量：
   當電流流過電感，部分能量會暫存在周圍的磁場中；
   當電路條件改變（例如開關關掉），電感會把磁場能量再釋放回電路裡。
   這就是為什麼在開關式電源、馬達驅動電路裡，常常會看到電感搭配二極體或電容一起出現。

電感的計算與單位：V = L × (dI/dt)

電感的大小以亨利（Henry, H）為單位，在實際電路中常用 毫亨（mH） 或 微亨（μH） 來表示。描述電感行為，最常見的公式是：

V = L × (dI/dt)

式子裡的每一個符號代表：

• V：感應出來的電壓（Volt）
• L：電感值（Henry）
• dI/dt：電流隨時間變化的快慢（變化率）

從這個式子可以看到兩件事：

• 電流變得越「急」，dI/dt 越大，電感產生的感應電壓也會越大；
• 同樣的變化速度下，電感值 L 越大，產生的電壓也越明顯。

電感如何影響電路？四個常見場景

在實務電路裡，電感不只是課本上的線圈符號，而是實實在在影響你家裡、辦公室裡各種設備的運作。以下用四種常見應用，讓你感覺更貼近生活。

1. 濾波作用：幫電源「去雜訊」

電感有一個特性：對高頻比較敏感，對低頻比較「無感」。所以在電源裡，它很常被拿來做濾波使用。

• 低通濾波器（Low Pass Filter）：
  電感搭配電容，可以讓比較平穩的直流成分留下來，把高頻雜訊削掉。你家的手機充電器、Wi-Fi 分享器、螢幕電源裡面，多半都有這種濾波電路。
• 高通濾波器（High Pass Filter）：
  當電感跟電容換個接法，也可以讓高頻訊號通過、擋掉低頻，常見於音響分頻、RF 電路中。

2. 電源穩壓：開關式電源裡的主角之一

在各種 DC-DC 轉換器（降壓、升壓、降升壓…） 中，電感幾乎是主角之一。它負責在開關打開時儲能、在開關關閉時放能，讓輸出電壓變得比較穩定，不會忽高忽低。

• 升壓轉換器（Boost Converter）：
  利用電感在開關切換時儲存磁場能量，再把能量釋放出來，讓輸出電壓可以比輸入高。
• 降壓轉換器（Buck Converter）：
  電感在這裡的工作，是把原本「一格一格」的脈衝電流，變成比較平順的輸出電流，減少波動，保護後面的負載。

3. 電感式感測器：看不見的磁場偵測器

電感也常被拿來做感測器，只要線圈附近的金屬或磁性材料改變，電感值就會變，電路就可以偵測出來：

• 金屬探測器：
  透過線圈電感的變化，判斷地面或物品裡有沒有金屬。
• 無線充電線圈：
  手機無線充電板上那圈線圈，其實就是「線圈＋電感」系統，透過電磁感應，讓手機那端產生感應電流來充電。

4. 無線通信與天線：LC 振盪電路

在無線電路裡，電感與電容可以組成 LC 振盪電路，用來調整「共振頻率」，簡單說就是決定你要收聽、收發哪一段頻率的訊號：

• 收音機與無線電設備：透過改變電感或電容值，選擇不同頻道。
• RFID（射頻識別）：標籤與讀取器裡都會用到線圈電感。
• 手機與 Wi-Fi 天線：用小型電感與匹配電路，幫助天線在特定頻率上效率更好。

在家可以做的小實驗：感受電感「不喜歡瞬間變化」

下面這個實驗只是概念示意，如果你不熟電路或焊接，建議改用模擬軟體（例如 Falstad、LTspice）會更安全。

實驗：觀察電感對電流變化的影響

📌 材料示意：

• 電池（例如 3V 或 5V）
• LED 燈泡（加限流電阻會更安全）
• 約 100 mH 電感線圈
• 機械式開關或按鍵開關

📌 步驟概念：

1. 先把電池、電感、LED（與電阻）串聯。
2. 快速切換開關，觀察 LED 亮起與熄滅的感覺。
3. 再做一次實驗，但把電感拿掉，改成 LED 直接串接電池，比較兩種情況。

🔎 結果觀察：
在有電感的情況下，LED 亮起與熄滅的變化會沒那麼「俐落」，因為電感不喜歡電流瞬間改變，會拉長變化的過程。這就是電感「拖延電流變化」的具體感覺。

常見電感類型：線圈長得不太一樣，用途也不同

雖然大家都叫「電感」，但實際上依照結構與用途不同，外觀和特性差很多。下面這張表幫你快速對照：

電感常見問題 FAQ

總結：搞懂電感，就更懂電路的「情緒」

現在回頭看，「什麼是電感？」其實可以用一句話總結：它是一個「不喜歡突然改變」的角色。不喜歡電流一下子衝太快、也不喜歡突然被切斷。所以它會用磁場把能量收起來、再慢慢放回去，讓電路不要那麼暴躁。

從濾除雜訊、電源穩壓，到無線充電、RF 天線調諧，只要牽涉到「電流變化」跟「磁場」的地方，幾乎都會看到電感的身影。搞懂什麼是電感，你在看電路圖時，就不只是背符號，而是看得懂它在整個系統裡負責哪一段工作。

如果你之後還想往變壓器、馬達、EMI 濾波、無線通訊繼續延伸，電感的觀念會一路陪你往上走。

📌 延伸閱讀推薦：

🔹《DIY 愛好者的 電流與電壓 ：解鎖基礎知識》
從電壓、電流、功率開始，把「看不見的電」變成看得懂的日常語言，是理解電感前最重要的一塊地基。

🔹《電容器的用途——如何儲存和釋放能量？》
搭配電容一起看，你會更清楚「電感管電流、電容管電壓」這個互補關係，理解 LC 濾波與振盪電路。

🔹《LC 振盪電路的工作原理》（編輯中）
延伸到無線電路與天線調諧，看看電感＋電容如何一起決定「頻率」。

🔹《電感如何影響無線充電技術？》（編輯中）
從手機無線充電板出發，把線圈、磁場、效率這幾件事串在一起看。

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