《家电维修基础》2-4 自感、互感

2017年3月3日14:30:18 评论 12,302 1305字阅读4分21秒

§2-4 自感互感

一、自感

自感是一种电磁感应现象;下面通过实验说明什么是自感。在图2-13a中,有两个相同的灯泡。合上开关后,灯泡HL1立刻正常发光。灯泡HL2慢慢变亮。其原因是在开关S闭合的瞬间,线圈L中的电流是从无到有,线圈中这个电流所产生的磁通也随之增加,于是在线圈中产生感应电动势。根据楞次定律,由感应电动势所形成的感应电流产生的新磁通,要阻碍原磁通的增加;感应电动势的方向与线圈中原来电流的方向相反,使电流不能很快地上升,所以灯泡HL2只能慢慢变亮。

在图2-13b中,当开关S断开时,HL灯泡不会立即熄灭,而是突然一亮然后熄灭。其原因是在开关S断开的瞬间,线圈中电流要减小到零,线圈中磁通也随之减小。由于磁通变化在线圈中产生感应电动势。根据楞次定律;感应电动势所形成的感应电流产生的新磁通,阻碍原磁通的减少,感应电动势方向与线圈中原来的电流方向一致,阻止电流减少,即感应电动势维持电感中的电流慢慢减小。所以灯泡HL不会立刻熄灭。

想一想:为什么灯泡的亮度会有变化?开卷闭合的时候,HL中的电流由谁决定?开关断开时,HL中的电流由谁决定?

通过两个实验可以看到,由于线圈自身电流的变化,线圈中也要产生感应电动势。把由于线圈自身电流变化而引起的电磁感应叫做自感应,简称自感。由自感现象产生的电动势叫做自感电动势。

为了表示自感电动势的大小,引入一个新的物理量,叫自感系数。当一个线圈通过变化电流后,单位电流所产生的自感磁通数,称为自感系数,也称电感量,简称电感,用字母L表示。电感是测量线圈产生自感磁通本领大小的物理量。如果一个线圈中流过1安电流,能产生1韦的自感磁通,则该线圈的电感就是1亨利,简称亨,用字母H表示。在实际使用中,有时用亨利单位太大,常采用较小的单位毫亨(mH)、微亨(pH)。它们之间的关系为:

\(1H=10³mH\)

\(1mH=10³μH\)

电感L是线圈的固有参数,它取决于线圈的几何尺寸以及线圈中介质的磁导率。如果介质磁导率恒为常数,这样的电感叫线性电感,如空心线圈的电感L为常数;反之,则称为非线性电感,如有铁心的线圈的电感L不是常数。

自感在电工技术中,既有利又有弊。如日光灯是利用镇流器(铁心线圈)产生自感电动势提高电压来点亮灯管的,同时也利用它来限制灯管电流。但是,在有较大电感元件的电路被切断瞬间,电感两端的自感电动势很高,在开关刀口断开处产生电弧,烧毁刀口,影响设备的使用寿命;在电子设备中,这个感应电动势极易损坏设备的元器件,必须采取相应措施,予以避免。

二、互感

互感也是一种电磁感应现象。图2-14中有两个互相靠近的线圈。当原线圈电路的开关S闭合时,原线圈中的电流增大,磁通也增加,副线圈中磁通也随之增加而产生感应电动势,检流计指针偏转,说明副线圈中也有电流。当原线圈电路开关S断开时,原线圈中的电流减小,磁通也减小,这个变化的磁通使副线圈中产生感应电动势,检流计指针向相反方向偏转。

这种由于—个线圈电流变化,引起另一个线圈中产生感应电动势的电磁感应现象,叫做互感现象,简称互感。由互感产生的感应电动势称为互感电动势。

人们利用互感现象,制成了电工领域中伟大的电器——变压器

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