在理化学研究所的物理学家团队成功利用量子效应将称为电感器的电子元件缩小到微米级之后，手机充电器和其他设备预计会变得更小。
电感器是现代电路的基本构建模块，其应用广泛，包括信息处理、无线电路和移动设备充电器。 它们基于英国物理学家迈克尔·法拉第 1831 年发现的感应定律。尽管自那时以来物理学已经取得了长足的进步，但电感器的基本原理基本保持不变，它们基本上都是线圈。
与其他电路元件不同，电感器很难小型化，因为它们的电感随着尺寸的增大而减小，因此如果将其尺寸减半，电感也会减半。
现在，RIKEN 应急材料科学中心的 、 和他们的同事设计了一种相当于商用电感器的微电感器英语作文，但元件体积小了约一百万倍。
他们通过使用一种依赖量子效应产生电感的新机制来实现这一目标。 基于这种机制的电感器可以很容易地缩小尺寸，因为它们的电感实际上随着横截面积的减小而增加。
说：“我们发现了电磁感应的量子力学起源。这对于微型化电感器具有巨大潜力，电感器是当代电路中最基本的组件之一。”
作者之一 Naoto 此前基于新兴电磁学理论提出了一种新的电磁感应机制，这是一种新形式的电磁学，源自特殊设计系统中传导电子的量子力学特性。 在这项研究中，研究小组通过使用微米大小的磁铁实现了这种效果。 产生磁性的电子自旋排列成螺旋图案，模仿传统感应器的线圈。
指出这项研究的成功取决于RIKEN的协作环境。 “理论家和实验家之间的强有力合作对于这个项目至关重要。特别是，实验家在制造先进量子材料方面拥有丰富的专业知识，”他说。
该团队的纳米级电感器只能在非常低的温度下工作，因此他们现在正在寻找在高温下表现相似的材料。 “对于实际应用，我们必须找到一种在室温及以上温度下产生电感的材料。我们已经开始寻找预期的材料，”他说。
关于电感器的知识
电感是电气和电子电路中的关键参数。 与电阻和电容一样安培物理学家，它是一种基本的电气测量，在一定程度上影响所有电路。
电感器用于电气和电子系统和电路的许多领域。 元件可以采用多种形式并有多种名称：线圈、电感器、扼流圈、变压器等。每种元件还可以有许多不同的变体：带芯和不带芯。 ，并且芯材可以是不同类型的。
了解电感以及电感器和变压器的不同形式和格式有助于了解电气和电子电路中发生的情况。
电感器基础知识
电感是电感器在电流产生的磁场中存储能量的能力。 建立磁场需要能量，当磁场下降时需要释放能量。 由于与电流相关的磁场，电感器产生与电路中电流变化率成正比的反向电压。
电感是由电路内流动的电流产生的磁场引起的。 通常，使用线圈，因为线圈增加了磁场的耦合并增强了效果。
电感器的使用方法有两种：
自感：自感是电路（通常是线圈）的一种特性，由于电流引起的磁效应，电流的变化导致电路中电压的变化。 可以看出，自感适用于单个电路——换句话说，它是一种电感，通常在单个线圈中。 这种效果适用于单个线圈或扼流圈。
互感：互感是一种感应效应，由于连接两个电路的磁场，一个电路中的电流变化会导致第二个电路上的电压变化。 此效果与变压器一起使用。
电感单位定义
当在电路图上或方程中表示电感时，通常使用符号“L”。 在电路图中，电感器通常标记为L1、L2等。
电感的SI单位是亨利H，可以通过电流和电压的变化率来定义。
电感的作用
当电流在导体中流动时，无论是直导体还是线圈形式，都会在导体周围产生磁场，这会影响电路制造后电流的形成方式。
就电感如何影响电路而言，它有助于研究电路如何工作，首先是直流，然后是交流。 尽管它们遵循相同的定律并具有相同的效果，但它有助于说明直流示例更简单，并且该示例可以用作交流示例的基础。
直流电：当电路连接时，电流开始流动。 当电流增加到其稳定值时，它产生的磁场累积到其最终形状。 当这种情况发生时，磁场会发生变化，从而产生电压，根据楞次定律，该电压预计会返回到线圈本身。
带电池和电阻的电路中的电感器
电路的时间常数 T（以秒为单位）将包括电感值 L 和相关的电路电阻 R 欧姆，并且可以计算为 L/R。 T 是电流 I 安培升至最终稳态 V/R 值 0.63 的时间。 磁场中存储的能量为 1/2 LI 2。
向电感器施加稳定电压时电流上升
当电流被切断时安培物理学家，这意味着电路的电阻实际上突然上升到无穷大。 这意味着 L/R 之比变得非常小，磁场下降得非常快。 这代表磁场发生了很大的变化，因此电感器试图保持电流流动，并建立反电动势来抵抗由磁场中存储的能量引起的电流。 电压意味着开关触点上可能会出现火花，尤其是当触点打开时。 这可能会导致任何机械开关出现接触凹痕和磨损。 在电子电路中，这种反电动势会损坏半导体器件，因此经常采用降低这种反电动势的方法。
交流电：对于交流电通过电感器的情况，使用相同的基本原理，但由于波形是重复的，我们倾向于查看电感器响应方式略有不同，因为这样更方便。
就其本质而言，交替波形总是在变化。 这意味着产生的磁场始终在变化，并且始终存在感应反电动势。 结果，电感器由于其电感而阻止交流电流流过它。 这是除了由电线的欧姆电阻引起的电阻之外的。
这意味着，如果电感器具有低欧姆电阻，它将以非常小的损耗通过直流，但会对任何高频信号呈现高阻抗。 电感器的这一特性可用于确保任何高频信号不会通过电感器。
电感的另一个方面是电感器和电容器的电抗可以在电路中共同作用以相互抵消。 这称为谐振，广泛用于带通滤波器。
电线和线圈的电感
直线和线圈都有电感。 通常，线圈用于电感器，因为线圈不同匝之间的磁场链接增加了电感并允许将电线包含在较小的体积中。
对于大多数低频应用，直导线的电感可以忽略不计，但随着频率增加到 VHF 区域及以上，导线本身的电感变得很大，互连线必须保持较短，以尽量减少影响。
虽然有一些计算方法可以精确计算导线的电感，但线圈的电感稍微复杂一些，并且取决于多种因素，包括线圈的形状以及线圈内部和周围材料的常数。