电感器（线圈）作为电子元件中的三大被动元件之一，与电阻和电容器相提并论。其利用线圈对电流的独特反应，在电源电路、信号电路以及高频电路等多个领域中发挥着不可或缺的作用。
电流的磁效应与线圈紧密相关。自年奥斯特发现“电流的磁效应”以来，人们逐渐认识到电流能够产生磁场，并对周围环境产生磁性影响。这一发现不仅解释了电流同向流动的平行导线会相互吸引，而逆向流动的则相互排斥的现象，还催生了安培制作的方形导线装置和螺线管线圈的诞生。特别是螺线管线圈，其形状类似于今天的天线线圈，展现了与磁铁相似的特性。
此外，电磁感应与线圈电感也是电感器工作原理的重要组成部分。通过深入研究电磁感应现象，科学家们发现线圈的设计对电感器的性能有着直接影响。同时，电感器对直流电路的作用以及对交流电路的影响，也使得它在电子领域中占据了一席之地。
另外，磁芯的磁化和磁导率也是电感器工作过程中不可忽视的因素。磁芯的磁化状态直接影响到线圈的电感量，进而影响到整个电路的性能。因此，在设计和应用电感器时，必须充分考虑这些因素，以确保电路能够稳定、高效地工作。磁力线的方向遵循“右手螺旋定则”。具体来说，当电流流经导线时，其方向与磁力线的方向是紧密相关的。对于右旋螺钉，其旋进方向和旋转方向分别对应着电流的方向和磁力线的走向。这一原理在电子学中有着广泛的应用，特别是在理解和分析电磁现象时显得尤为重要。在平行导线中，当电流流向相同时，导线间会产生吸引力；而电流流向相反时，则会产生排斥力。此外，当电流流过线圈时，会形成合成磁力线，这些磁力线会贯穿线圈的内部。
＜右手定则＞通过右手可以轻松理解电流与磁力线方向的关联。
电磁感应与线圈电感与电流产生磁力线的电流的磁效应相反，磁通量的变化会产生电动势，这一现象被称为“电磁感应”，由法拉第在83年发现。例如，在环形铁芯上缠绕两个线圈，其中一个线圈与电池相连，通过开关的开启与关闭来改变电流，这将导致另一个线圈中产生电动势（感应电动势）和电流（感应电流）。这种现象被称为互感。
＜自感与线圈电感＞当电流流过单独的线圈时，也会产生电磁感应现象。具体来说，当线圈中的电流发生变化，其产生的磁通量也会相应变化，从而在线圈内部产生电动势。这一现象被称为自感。其电动势的大小可以用以下公式来表示，其中比例定数L被定义为自感。在实际应用中，电感器（即线圈）的电感值通常就是自感。当开关的打开或关闭导致流过线圈的电流发生改变时，线圈内部的磁通量也会随之变化，进而在线圈中引发电动势的产生，这一现象即被称为自感。
＜楞次法则＞"楞次法则"为确定由电磁感应产生的感应电流方向提供了简便的方法。它指出，感应电流具有阻碍磁通量或电流变化的作用，并倾向于维持原有的状态。这一法则体现了"推亦被推，拉亦被拉"的原理，与力学中的反作用力概念相似，因此也被称作反作用法则。当磁铁靠近线圈时，会产生一个感应电流，其方向恰好是阻止磁通量增加的。这种感应电流可以理解为一种反作用磁通，它试图维持原有的磁场状态，从而阻碍磁通量的变化。当磁铁远离线圈时，会产生一个感应电流，其方向旨在阻止磁通量的减少。这种感应电流同样可以理解为一种反作用磁通，它致力于维持原有的磁场状态，从而阻碍磁通量的变化。
接下来，我们探讨线圈设计与电感的关系。线圈的电感因其独特形状而有所不同。以螺线管线圈（单层）为例，其电感可以通过特定的公式进行计算。该公式中引入了长冈系数（k），这是一种由物理学者长冈半太郎博士提出的，用于修正线圈形状的系数。在截面积半径为r、长度为l的线圈中，长冈系数如以下图表所示：当2r/l=0时，表示线圈为无限长，其长冈系数为；而对于有限长度的线圈，其长冈系数则小于。这意味着，在截面积相同的情况下，线圈的长度越短，其电感值也相应越低。
＜增大电感的基本手法＞从前面的分析中，我们可以得知，若保持线圈长度恒定，那么其截面积越大或匝数越多，线圈的电感值也会相应增大。另外，若要保持电感值不变，可以采用在空心线圈中加入磁导率高的磁性体作为铁芯（或磁芯）的方法，这样可以使电感值得到显著提升。磁导率是衡量磁通聚集难易程度的指标，磁化率高的物质，其磁导率也相应较高。
＜各类物质的相对磁导率＞相对磁导率，表示为物质的磁导率与真空磁导率的比值，是一个无单位的量。真空的相对磁导率固定为，而空气、水、铜、铝等弱磁性体（或称非磁性体）的相对磁导率则大约为。另一方面，镍、铁、铁氧体、电磁钢等软磁性强磁性体的相对磁导率则高达数百甚至0万以上。软磁性是指那些容易被外部磁场磁化，且在去除外部磁场后能迅速恢复到原状态的磁性体的特性。
电感器对直流的作用线圈（电感器）具有自感应特性，它会在阻碍电流变化的方向上产生电动势，即感应电动势。因此，当在线圈上施加电压时，电流并不会立即流动，同样地，即使电压被移除，电流也不会立即消失。这种在开关开或关等非稳态条件下的电流和电压变化，被称为线圈的过渡响应或过渡现象。
以一个具体例子来说明：在一个电路中，线圈与霓虹灯（其放电起始电压超过0V）并联。当使用干电池（电压数V）的开关导通时，霓虹灯并不会立即点亮。然而，如果在线圈中已经有电流流动，并且此时断开开关，霓虹灯则会点亮。这正是因为自感应作用在线圈中产生了与电流变化率成正比的电动势。在开关导通时，电流会逐渐增加，电动势不会超过电源电压。但当开关断开时，由于电流瞬间被切断，电流变化率急剧上升，从而产生了足够点亮霓虹灯的高电动势。
＜线圈蓄能＞在上述电路中，霓虹灯之所以能够被点亮，归功于线圈的蓄能作用。这种能量与通过线圈和电感的电流的平方成正比。当开关断开时，这些蓄积的能量会瞬间释放，从而产生足够点亮霓虹灯的高电动势。
＜线圈与交流电的相互作用＞在交流电路中，线圈（电感器）的特性显得尤为关键。它允许直流电顺畅通过，却对交流电产生类似于电阻的阻碍作用，而且这种阻碍会随着交流电频率的升高而愈发明显。这种特性被称为线圈的感应性电抗（XL），它与交流电的频率（f）和电感（L）密切相关。
当线圈接入交流电源时，由于自感应的作用，线圈内会产生一个电动势，该电动势的方向会阻碍电流的变化。因此，在电压波形发生变化时，电流波形会相应地滞后90°（即/4个周期），呈现出一种特定的波形变化。
＜具有线圈的交流电路中的电压与电流波形＞在交流电路中接入线圈后，由于自感应现象，线圈会产生一个电动势，该电动势的方向会阻碍电流的变化。因此，当交流电源的电压发生变化时，电流的波形会相应地产生一个90°的相位滞后，即电流波形在电压波形之后出现。这种特定的波形变化是线圈与交流电相互作用的结果。
磁芯的磁化与磁导率线圈中流动的电流会产生磁通，而这个磁通与电感成正比。电感又与磁导率紧密相关，因此，使用高磁导率的磁性体作为磁芯，并且增大电流，会使得产生的磁通量增多。然而，磁性体对磁通的汇集能力是有限的，当电流进一步增大时，磁芯将逐渐达到其磁饱和状态。此时，磁通密度达到最大值，被称为最大磁通密度（Bm）。
磁芯的磁化过程与磁导率的变化紧密相连。磁导率（μ）随着磁芯的磁化而改变，其变化趋势可以通过磁化曲线来描绘。在曲线起点附近的斜率，被称为起始磁导率（μ0），这是我们通常所说的磁导率，也是铁氧体材料产品目录中记录的数值。随着电流的增大和磁化强度的提高，磁导率会逐渐上升，达到一个峰值，即最大磁导率（μm），随后开始下降。
＜磁芯的涡流损耗＞当交流电流穿过线圈时，为了抵消产生的磁通变化，会在线圈中产生电动势，进而在磁芯内形成同心圆状的电流，这种电流被称为涡流。根据焦耳定律，RI2（其中R为电阻，I为电流）的能量将转化为热能并损失掉，这种现象被称为涡流损耗。金属磁芯由于电阻较低，因此其涡流损耗相对较大。为了减少这种损耗，电源变压器的磁芯通常采用叠片铁心。然而，在高频环境下，涡流损耗会不可避免地增加并导致发热。相比之下，铁氧体由于其较高的固有电阻值，其涡流损耗较小，因此常被用于高频线圈和变压器等的磁芯。
