自感和互感现象
  1. 自感现象
  由于流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应叫自感应, 简称自感。自感现象可以用如图 3 - 8 所示电路来说明。电路中, E 是电源, DX 是灯泡, L1 是线圈 ( 线圈的电阻很小,远小于灯泡的电阻) , S1 是开关。当开关 S1 接通时,由于 L1 的电阻远小于灯泡的电阻, 所以电流只流过 L1所在支路,没有电流流过灯泡, 这样灯泡不亮。但是, 当开关 S1 突然断开时,灯泡却突然很亮后灭, 这一现象就是自感现象引起的。出现这一现象是因为开关断开时,L1 中的磁通突然从有磁通突变到无磁通, 这时 L1 的两端要产生感应电动势以阻止这一磁通的变化 ( 不让原来的磁通消失) ,这一感应电动势加在灯泡的两端, 使灯泡突然很亮。

  关于自感还要说明以下几点。
  ① 由自感产生的电动势称为自感电动势, 简称自感电势。
  ② 自感电动势与线圈本身的电感量成正比关系。线圈电感量是线圈的固有参数, 电感量用 L 表示, L 与线圈匝数和结构 (有无磁芯、铁心 )等情况有关。
  ③ 自感电动势还与线圈中电流的变化率成正比关系,当 L 一定时,电流变化愈快, 自感电动势愈大,反之则愈小。这就是说, 在线圈的电感量 L 一定时, 电流的变化率愈大, 线圈两端的自感电动势愈大。
  ④ 对某一个具体线圈而言, L 的大小反映了线圈产生自感电动势的能力。
  ⑤ 自感系数的定义是: 当一个线圈流过变化的电流时, 电流产生的磁场使每匝线圈具有的磁通叫自感磁通,整个线圈具有的磁通称为自感磁链, 将线圈中通过单位电流所产生的自感磁链称为自感系数。
 2. 互感现象
  互感现象可以用如图 3 - 9 所示来说明。图中有线圈 L1 和线圈 L2 , 其中在线圈 L1 回路中接入
电池 E 和开关 S1 , 在线圈 L2 回路中接入检流计。当开关 S1 接通后, 检流 计指针偏 转一下后 又停止。检流针的指针偏转说明有电流在线圈 L2 的回路中流动。开关 S1 接通后,线圈 L1 中的电流从无到有,有电流流过线圈 L1 后, 在线圈 L1 中便产生了变化的磁通,见图中所示, 这一大小变化的磁通穿过了线圈 L2 (L1 和 L2 线圈放置得比较近 )。由于线圈 L2 中存在变化的磁通, 所以在线圈 L2 两端要产生感应电动势,因此便有感应电流流过检流计。当开关接通一段时间后, 由于是直流电源, 线圈 L1 中的电流大小不变, 其磁通也不再变化,线圈 L2 中没有变化的磁通,就不能产生感应电动势, 所以检流计的指针不再偏转, 回到零位。一个线圈中的电流变化,引起另一个线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象, 简称互感。利用互感原理可以制成常见的变压器, 变压器的初级线圈就相当于线圈 L1 , 次级线圈就相当于 L2。

  关于互感还要说明以下几点。
  ① 互感现象说明线圈 L1 和线圈 L2 之间存在磁的耦合,又称为互感耦合。线圈 L1 是通电后产生磁,而线圈 L2 则是由磁励电。
  ② 为了定量表征互感耦合情况,引入了互感系数这个量,互感系数用 M 表示。互感系数M 的大小等于一个线圈中通过单位电流时, 在另一个线圈中产生的互感磁链。互感 M 表征了磁交链的能力。
  ③ 两个线圈之间具有的互感系数 M 是互感线圈的固有参数, 它的大小与两个线圈的匝数、相互间位置、几何尺寸等因素有关。
  ④ 由互感所产生的电动势称为互感电动势, 简称互感电势。当两个线圈确定后, 一个线圈中互感电动势的大小正比于另一个线圈中的电流变化率。
  ⑤ 互感电动势不仅有大小,还有方向, 这一电动势的方向可以用同名端来确定。
  3. 互感线圈的同名端
  图 3 - 10 所示是电感线圈同名端示意图, 将线圈 L1、L2 绕向一致而感应电动势极性一致的端点称为同名端。图 3 - 10 ( a )中,线圈 L1 和线圈 L2 同绕在一个铁心上,从图中可以看出, 1端和 4 端是两线圈的头, 且两线圈的绕向相同,所以它们是同名端, 电动势的极性一致。2 和 3端也是同名端,1 端和 2 端之间、3 端和 4 端之间极性相反, 称为异名端。

  同名端常用黑点表示,见图中所示, 标有黑点的端是同名端, 在电路图中的表示方式如图3 - 10 (b )所示,有时同名端也用符号“ + ”表示。从图中可以看出, 同名端的信号相位是相同
的。
   3 .1 .8 自感电动势极性判别方法
   在分析电感器电路的过程中,常要求分析电感器两端的自感电动势极性, 图 3 - 11 所示是电路中可能出现的四种情况。
  1. 判别方法
  判别电感器两端的自感电动势极性时,要记住下列两点。
  ① 自感电动势所产生的电流总是要阻碍原电流的变化。当原电流增大时,自感电动势所产生的电流要使之减小;当原电流减小时, 自感电动势所产生的电流要使之增大。
  ② 自感电动势产生在线圈两端, 线圈两端的内部是自感电动势的内电路, 在内电路中自感电动势所产生的电流是从负极流向正极的。图中, I1 为原电流, 用实线表示; I2 为自感电动势产生的电流, 用虚线表示。通过画出自感电动势所产生电流的方向,可以比较方便地判断线圈上自感电动势的极性。
  2. 第一种情况
  如图 3 - 11( a) 所示,原电流 I1 自上而下地流过线圈 L1 , 而且原电流是在增大。根据自感电动势产生的电流要阻碍这一原电流增大的原理, 可在线圈内部画出自感电动势产生的电流I2 ,其方向为自下而上, 与 I1 方向相反,表示可抵消 I1 的增大。自感电动势产生在线圈 L1 的两端, I2 在内电路中从负极流向正极, 所以在 L1 两端的自感电动势极性为上端 + ,下端 - 。在上述自感电动势极性判别过程中,为了确定电动势的方向, 先根据线圈中原电流的方向和特性, 在图中画出电流 I2 , 由于原电流 I1 在增大,所以 I2 要与 I1 方向相反。然后, 根据内电路中电流流动方向原理,确定线圈两端自感电动势的方向, 利用上述方法, 可以对其他三种情况下的自感电动势方向进行判别。

  3. 第二种情况
 如图 3 - 11( b) 所示,原电流 I1 也是自上而下地流过线圈, 但是原电流在减小,所以自感电动势所产生的电流 I2 其方向与 I1 一样, 即 I2 要加大原电流以维持原电流的不变, 这样, 自感电动势的方向在 L1 两端为下 + 上 - 。
  4. 第三种情况
  如图 3 - 11( c) 所示,原电流 I1 自下而上地流过线圈, 且原电流在增大,所以自感电动势所产生的电流 I2 其方向与 I1 相反, 即 I2 要抵消原电流的增大而维持原电流的不变, 这样, 自感电动势的方向在 L1 两端为下 + 上 - 。
  5. 第四种情况
  如图 3 - 11( d) 所示,原电流 I1 也是自下而上地流过线圈, 但是原电流在减小,所以自感电动势所产生的电流 I2 其方向与 I1 一样, 即 I2 要加大原电流以维持原电流的不变, 这样, 自感电动势的方向在 L1 两端为上 + 下 - 。

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