《电感应用分析精粹》构思，透彻理解磁场与磁性元件设计

（本文约4000字，阅读约需要3分钟）

Hello，大家好，目前偶已经正式启动《电感应用分析精粹》（以下简称“电感”）的构思，原计划是想先撰写《运放应用分析精粹》，但由于“运放”本质上与“三极管”属于同一体系，特点之一是理论体系相对较多（伤脑筋，心力消耗大），而创造性方面相对不如《电感》。从个人兴趣来说，我认为《电感》更有价值（换句话说，我有更多想表达的观点，更多惊艳的阐述方式，更多令人击节赞赏的逻辑论证，更多……）。当然，对《电感》非常感兴趣的粉丝也比较多，两相比较一下，还是决定先撰写《电感》。

首先谈谈《电感》的定位。这是一本介于“电磁学”与“开关电源”之间的图书。磁性元件的设计必然离不开电磁学（或者说，以电磁学为基础），但是《电感》不讨论麦克斯韦方程，也不涉及微积分之类的计算，最多只有一些法拉第定律、椤次定律之类的简单公式，这些大家都在初高中都学习过，而且敝人保证不会再有更复杂的数学知识。

那么有人就可能会想问：这些已有的知识我都已经知道，重复讲有什么用呢？《电感》基本不使用数学公式来谈磁场，而主要以文字（比喻、类比、逻辑论证等）与图片来帮助读者从另一个全新的角度形象透彻地理解磁场，毕竟咱工程师讲究的就是实用（就当小说来看就行了）。更具体地说，小到原子电子，大到天体宇宙，很多物质的结构或特性都相似（或相关），甚至不少内容可以与哲学统一起来，它们都可以拿来作为论证的素材，也将为你塑造一个全新的世界观（严肃表情）。在我看来，能够使用“生活中最常见（或容易理解）的事物”去解析“那些看似令人很困惑的事物”是一种高明的写作方式（尽管过程并不那么轻松）。

举个最简单的例子，法拉第电磁感应定律说明：不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。这种现象称为电磁感应现象，所产生的电流称为感应电流。而《电感》要讨论的是：为什么磁通量变化会产生电流呢？你可能会说：因为导体切割了磁力线呀。好的，那为什么导体切割磁力线会产生电磁感应呢？因为法拉第定律呀！~~别！千万别做这样的骚操作，法拉第电磁感应定律从来就不是一个答案，它只是阐述了一种现象。

再以“阐述数字电路与模拟电路中旁路电容工作原理”的文章为例，对于已经熟练应用“旁路电容要靠近电路放置”与“应该在电路周边添加旁路电容”这两条经验的粉丝来说，这篇文章会对电路或PCB设计有很大的实质作用吗（暂不考虑连这两个经验都不知道的粉丝，那肯定是有用的）？说实话，从工程设计的实际效果来看，更多的直接益处还真不大。换句话说，也许TA确实不懂旁路电容的工作原理（或者一知半解，甚至理解错了），但是只要依葫芦画瓢去落实经验，实际效果与“理解旁路电容工作原理之后的TA”的操作也差不离。问题的关键在于，你是否认同“理解旁路电容的工作原理”并非必要（或不重要）呢？如果你的答案是肯定的，那么很遗憾：《电感》一书恐怕并不适合你！因为你要的是绝对的“实战”，而《电感》绝大多数篇幅都在讨论相似的“非实战”问题，这些问题的大多数还未曾被讨论过（或被认为不值得讨论）。然而，这些看似不起眼的“小”问题的答案才是构建磁性元件相关知识体系的关键所在，也是透彻理解磁性元件的绝佳途径，这种类型的图书也同样是目前市面上的空白。

为什么《电感》要花费大量篇幅去阐述磁场相关的基础知识呢？我的想法是这样：你能够根据需求设计出相应磁性元件（就像你不懂旁路电容的原理，却也能够设计出满足需求的PCB，甚至你还可能会还一嘴：不会设计我还不会抄嘛！虽然觉得不太容易说出口，但“抄”的确也是一种完成项目的手段），这并没有什么了不起，熟能生巧而已（尽管并不是所有人能做到或做好，就像做题目一样），但这并不意味着你真的理解磁性元件。另一方面，磁性元件相对于电容器更神秘，相关难以理解的知识点也更多，将其透彻剖析也就相应需要更庞大的章节架构，这是由话题本身决定的。如果没有这么多篇幅，我没有把握将自己的理解百分百传达出来。

我们可以借用修仙小说来阐述“为什么理解XX原理”很重要。杀伤力就相当于做项目的能力，而道行就相当于理解事物发展背后的本源（表现出来的就是：预知未来的能力）。如果返回到“旁路电容工作原理”的话题，道行就是“深刻理解旁路电容工作原理”，虽然在表面上好像并未对实际设计产生积极作用，但是你有了这个道行，你就能够预知“没有旁路电容后电路可能出现的异常”，反过来，你也有能力将电路中一些异常的起因归结于旁路电容，表现出来的就是：你的DEBUG能力更强！这跟那些“只懂得机械落实经验的”TA们可是不能同日而语的。

项目做得多做得好，并不意味着对事件本源的认知更深刻。举个简单的例子，很多一直在消费类电子行业挥洒青春热血的工程师对电感器的认知几乎就仅仅停留在电感量与额定电流（TA们也不关心其他更深层次的内容），但这并不妨碍TA们做好相关的单芯片电源电路设计，对不对？《电感》的读者定位之一就是“对磁性元件设计有一定经验，但却对相关概念或细节理解并不透彻（或者说，混乱）的”读者，也就是提升道行！当然，如果你对磁性元件完全没有经验，《电感》也是非常适合的，这同样也是《电感》的读者定位。

需要指出的是，道行的提升并不是通过做电磁学那些复杂的数字题目就可以获得。有些人做题很666，但是让TA用浅显的文字描述某个参数或公式的物理意义（或关系），却根本无能为力（甚至根本就没想过），TA只会用数学公式去解释另一个数字公式（当然，不排除某些知识在数学层面很简洁，但在物理层面并不直观，因为越简洁的东西有时也意味着越抽象），而这种做题的能力，其实并不是我所关心的，我想这也绝不会是《电感》的读者所关心的。

实际上，虽然之前几年并未全面铺开《电感》构思进程，但时常也会对一些磁场理论相关的疑惑点进行过思考（我从一开始将什么都理解透彻了？那是不可能的！有些知识点直到现在也还未明白，但如果与《电感》的内容相关性不太强，我甚至都不太会花时间去思考，毕竟一个人的时间与精力是有限的），直到最近将一些关键点“参悟”出来后，才决定开始启动《电感》构思。应该说，《电感》大方向的构思已经没有太大的问题，关键还是如何恰当且形象地论述，但这似乎是我的强项，难道不是吗？！（不要打我）

有人可能会想：你个鸟人，凭什么谈本源与原理性知识！你比麦克斯韦还牛？对此我想说是：只要你有想象力，并且能够说服别人，你就能谈。只要你的专业水准、逻辑能力、思辨能力能让人信服就足够了，即便某个观点将在千百年后被证明是错误的。爱因斯坦有句话我很赞同：想象力比知识更重要（这句话扩展开来，我可以写一篇关于教育体制的论文，但由于跟技术不太相关，所以按下不表）！想象本身就包含了“思考”，科学研究就应该习惯去思考本质（或起源）之类的东西，而不是去拿公式（或定律）束缚自己，我们可以站在别人的肩膀上，但切忌因此而让自己止步。你有时间上抖音刷视频（话说咱还从来没用过抖音，但这是一个“看短视频的东西”咱还是知道的），还不如多去思考一些最基础、最本质的东西，每天思考一点点，长时间形成一种思辨的习惯。简单地说，多问几个为什么。

当然，《电感》不会去讨论与磁性元件不太相关的内容（例如，电磁波），咱们论述磁场相关知识只是一种辅助手段，其最终目的还是要将这些内容体现在“磁性元件设计”方面（但《电感》不会过多涉及开关电源设计相关的话题），所有论述的内容应该起源于某个点（这是原理层面的），然后再结束于“磁性元件设计”（这是应用层面的），对“与这两个层面不相关的知识点” 进行过多论述的意义并不大，至少对于磁性元件设计或应用工程师是如此，而这也是《电感》的定位。就像电影拍摄一样，如果只想着炫技而罔顾剧情逻辑，这样的电影注定是烂片一部。

举个简单的例子，你是否同意：电感的能量储存在磁场？如果答案是肯定的，那么我想问：电感器为什么能够储能？电感器储存的能量是什么呢？是磁能吗？因为磁能储存磁场里，所以电感的能量储存在磁场里？那么磁能是什么？磁能的大小与什么因素有关？类似这些问题其实就是《电感》一书论述的对象。有人可能会想:这不是钻牛角尖吗? 非也! 多尝试去思辨，你才能得到相对更合理的答案，你也会发现，这些问题的答案与“如何设计电感器来满足磁能的需求”的答案是相通的！

需要注意的是，《电子制作站》微信公众号已经发布的电感相关文章中，有些描述并不是严谨的，有些词语的表述也不太妥当（公众号文章发布得急，想到哪写到哪）。但是，如果你觉得很信服，并且找不到其中的漏洞，那只能说明一个问题：你对磁性元件的理解并不深入。而《电感》除了对某些观点进行修正外（因为我也会不断地反驳自己的观点），还给予了大幅度完善与扩展，一些观点甚至与现有主流观点并不一致。换句话说，《电感》一书将会颠覆你对磁性元件的认知（或者引发你对磁性元件知识的重构）。因为很多观点都是由一个点发散而来，如果这个点本身的描述哪怕只有一点点偏差（比如，某个词语），由此引申而来的结论也将会错得非常离谱，此之谓“差之毫厘，谬以千里”。

说了那么多，其实我只是想表达：拿起《电感》，你将走得更远，么么哒~~

PS：《电感》初步是想分为《基础篇》与《应用篇》，《基础篇》约10万字，与《电容应用分析精粹》篇幅相当，主要讨论前面提到的那些“非实战”问题，所有磁性元件都会讨论到，也就是按照公众号中关于电感的文章思路补完，但为了适应图书出版的特点，编排架构方面会有所不同。《应用篇》自然是讨论实际电路应用方面的问题，例如，LC无源滤波器、匹配、谐振、开关电源等等。总之，《基础篇》肯定是会写的，至于《应用篇》，就看《基础篇》的读者反馈了。