螺旋線圈電感計算器是什麼?
這個工具能根據三項實體尺寸——匝數、線圈半徑與線圈長度——來估算螺旋線圈(又稱螺線管)的電感值。它採用長螺線管近似公式,廣泛應用於電子設計、RF 射頻電路以及物理教學中,用來推算空芯電感器的規格。
使用方式
輸入匝數(\(N\))、以毫米(mm)為單位的線圈半徑,以及以毫米為單位的線圈長度。計算器會自動將尺寸換算為公尺,計算橫截面積,並以微亨(µH)、毫亨(mH)與亨利(H)三種單位回傳電感結果。
公式解析
單層螺線管的電感計算公式如下:
$$L = \frac{\mu_0 \, N^{2} A}{l}$$,其中 $$A = \pi r^{2}$$。
式中 \(\mu_0\) 為真空磁導率(\(4\pi \times 10^{-7}\ \text{H/m}\)),\(N\) 為匝數,\(A\) 為線圈橫截面積(單位為平方公尺),\(l\) 則是繞線的軸向長度(單位為公尺)。此理想化公式假設線圈為空芯,且長度遠大於直徑;對於較短的線圈,可加入修正係數(例如 Nagaoka 係數)以提高準確度。
實例計算
假設一個線圈有 \(N = 100\) 匝、半徑 \(r = 10\ \text{mm}\)(\(0.01\ \text{m}\))、長度 \(l = 50\ \text{mm}\)(\(0.05\ \text{m}\))。則橫截面積 $$A = \pi \times 0.01^{2} \approx 3.1416 \times 10^{-4}\ \text{m}^{2}.$$接著 $$L = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 100^{2} \times 3.1416 \times 10^{-4}}{0.05} \approx 7.896 \times 10^{-5}\ \text{H} \approx 78.96\ \text{µH}.$$
常見問題
這個計算器只適用於空芯線圈嗎?是的——若要模擬具磁芯的線圈,請將結果乘上磁芯的相對磁導率 \(\mu_r\)。
為什麼我實際量測的線圈數值不一樣?對於又短又粗的線圈,長螺線管公式會高估電感值。建議將計算結果當作設計時的起始參考即可。
應該輸入哪種單位?半徑與長度都以毫米(mm)為單位;計算器會在內部自動換算成 SI 國際單位制。