在理化學研究所的物理學家團隊成功利用量子效應將稱為電感器的電子元件縮小到微米級之后，手機充電器和其他設備預計會變得更小。
電感器是現代電路的基本構建模塊，其應用廣泛，包括信息處理、無線電路和移動設備充電器。 它們基于英國物理學家邁克爾·法拉第 1831 年發現的感應定律。盡管自那時以來物理學已經取得了長足的進步，但電感器的基本原理基本保持不變，它們基本上都是線圈。
與其他電路元件不同，電感器很難小型化，因為它們的電感隨著尺寸的增大而減小，因此如果將其尺寸減半，電感也會減半。
現在，RIKEN 應急材料科學中心的 、 和他們的同事設計了一種相當于商用電感器的微電感器英語作文，但元件體積小了約一百萬倍。
他們通過使用一種依賴量子效應產生電感的新機制來實現這一目標。 基于這種機制的電感器可以很容易地縮小尺寸，因為它們的電感實際上隨著橫截面積的減小而增加。
說：“我們發現了電磁感應的量子力學起源。這對于微型化電感器具有巨大潛力，電感器是當代電路中最基本的組件之一。”
作者之一 Naoto 此前基于新興電磁學理論提出了一種新的電磁感應機制，這是一種新形式的電磁學，源自特殊設計系統中傳導電子的量子力學特性。 在這項研究中，研究小組通過使用微米大小的磁鐵實現了這種效果。 產生磁性的電子自旋排列成螺旋圖案，模仿傳統感應器的線圈。
指出這項研究的成功取決于RIKEN的協作環境。 “理論家和實驗家之間的強有力合作對于這個項目至關重要。特別是，實驗家在制造先進量子材料方面擁有豐富的專業知識，”他說。
該團隊的納米級電感器只能在非常低的溫度下工作，因此他們現在正在尋找在高溫下表現相似的材料。 “對于實際應用，我們必須找到一種在室溫及以上溫度下產生電感的材料。我們已經開始尋找預期的材料，”他說。
關于電感器的知識
電感是電氣和電子電路中的關鍵參數。 與電阻和電容一樣安培物理學家，它是一種基本的電氣測量，在一定程度上影響所有電路。
電感器用于電氣和電子系統和電路的許多領域。 元件可以采用多種形式并有多種名稱：線圈、電感器、扼流圈、變壓器等。每種元件還可以有許多不同的變體：帶芯和不帶芯。 ，并且芯材可以是不同類型的。
了解電感以及電感器和變壓器的不同形式和格式有助于了解電氣和電子電路中發生的情況。
電感器基礎知識
電感是電感器在電流產生的磁場中存儲能量的能力。 建立磁場需要能量，當磁場下降時需要釋放能量。 由于與電流相關的磁場，電感器產生與電路中電流變化率成正比的反向電壓。
電感是由電路內流動的電流產生的磁場引起的。 通常，使用線圈，因為線圈增加了磁場的耦合并增強了效果。
電感器的使用方法有兩種：
自感：自感是電路（通常是線圈）的一種特性，由于電流引起的磁效應，電流的變化導致電路中電壓的變化。 可以看出，自感適用于單個電路——換句話說，它是一種電感，通常在單個線圈中。 這種效果適用于單個線圈或扼流圈。
互感：互感是一種感應效應，由于連接兩個電路的磁場，一個電路中的電流變化會導致第二個電路上的電壓變化。 此效果與變壓器一起使用。
電感單位定義
當在電路圖上或方程中表示電感時，通常使用符號“L”。 在電路圖中，電感器通常標記為L1、L2等。
電感的SI單位是亨利H，可以通過電流和電壓的變化率來定義。
電感的作用
當電流在導體中流動時，無論是直導體還是線圈形式，都會在導體周圍產生磁場，這會影響電路制造后電流的形成方式。
就電感如何影響電路而言，它有助于研究電路如何工作，首先是直流，然后是交流。 盡管它們遵循相同的定律并具有相同的效果，但它有助于說明直流示例更簡單，并且該示例可以用作交流示例的基礎。
直流電：當電路連接時，電流開始流動。 當電流增加到其穩定值時，它產生的磁場累積到其最終形狀。 當這種情況發生時，磁場會發生變化，從而產生電壓，根據楞次定律，該電壓預計會返回到線圈本身。
帶電池和電阻的電路中的電感器
電路的時間常數 T（以秒為單位）將包括電感值 L 和相關的電路電阻 R 歐姆，并且可以計算為 L/R。 T 是電流 I 安培升至最終穩態 V/R 值 0.63 的時間。 磁場中存儲的能量為 1/2 LI 2。
向電感器施加穩定電壓時電流上升
當電流被切斷時安培物理學家，這意味著電路的電阻實際上突然上升到無窮大。 這意味著 L/R 之比變得非常小，磁場下降得非常快。 這代表磁場發生了很大的變化，因此電感器試圖保持電流流動，并建立反電動勢來抵抗由磁場中存儲的能量引起的電流。 電壓意味著開關觸點上可能會出現火花，尤其是當觸點打開時。 這可能會導致任何機械開關出現接觸凹痕和磨損。 在電子電路中，這種反電動勢會損壞半導體器件，因此經常采用降低這種反電動勢的方法。
交流電：對于交流電通過電感器的情況，使用相同的基本原理，但由于波形是重復的，我們傾向于查看電感器響應方式略有不同，因為這樣更方便。
就其本質而言，交替波形總是在變化。 這意味著產生的磁場始終在變化，并且始終存在感應反電動勢。 結果，電感器由于其電感而阻止交流電流流過它。 這是除了由電線的歐姆電阻引起的電阻之外的。
這意味著，如果電感器具有低歐姆電阻，它將以非常小的損耗通過直流，但會對任何高頻信號呈現高阻抗。 電感器的這一特性可用于確保任何高頻信號不會通過電感器。
電感的另一個方面是電感器和電容器的電抗可以在電路中共同作用以相互抵消。 這稱為諧振，廣泛用于帶通濾波器。
電線和線圈的電感
直線和線圈都有電感。 通常，線圈用于電感器，因為線圈不同匝之間的磁場鏈接增加了電感并允許將電線包含在較小的體積中。
對于大多數低頻應用，直導線的電感可以忽略不計，但隨著頻率增加到 VHF 區域及以上，導線本身的電感變得很大，互連線必須保持較短，以盡量減少影響。
雖然有一些計算方法可以精確計算導線的電感，但線圈的電感稍微復雜一些，并且取決于多種因素，包括線圈的形狀以及線圈內部和周圍材料的常數。