3．3．1自感

1．自感現(xiàn)象與自感電動勢

自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的一種特殊情形。如果流過導(dǎo)線或線圈的電流發(fā)生變化，電流所產(chǎn)生的磁通也發(fā)生變化，于是在導(dǎo)線或線圈中因交鏈的磁通變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這種由于流過線圈本身電流變化引起感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為自感現(xiàn)象。這個感應(yīng)電動勢稱為自感電動勢。

當(dāng)電流流過回路時，在回路內(nèi)要產(chǎn)生磁通，此磁通稱為自感磁通，用符號表示。當(dāng)電流流過匝數(shù)為_N的線圈時，線圈的每一匝都有自感磁通穿過，如果穿過線圈每一匝的磁通都一樣，那么，這個線圈的自感磁鏈為

當(dāng)同一電流_I通過不同的線圈時，所產(chǎn)生的自感磁鏈各不相同。為了表明各個線圈產(chǎn)生自感磁鏈的能力，將線圈的自感磁鏈與電流的比值叫做線圈（或回路）的自感系數(shù)（或叫自感量），簡稱電感，用符號_L表示，即

L表示一個線圈通過單位電流所產(chǎn)生的磁鏈。

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，可以寫出自感電動勢的表達(dá)式為

將代入，得

即

2．自感現(xiàn)象的應(yīng)用與危害

自感現(xiàn)象在各種電器設(shè)備和無線電技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用，日光燈的鎮(zhèn)流器就是利用線圈自感現(xiàn)象的一個例子。日光燈的電路圖主要由燈管、鎮(zhèn)流器和啟輝器組成。鎮(zhèn)流器是一個帶鐵心的線圈。啟輝器它是一個充有氖氣的小玻璃泡，里面裝有兩個電極，一個固定不動的靜觸片和一個用雙金屬片制成的U形觸片。日光燈燈管內(nèi)充有稀薄的水銀蒸汽。當(dāng)水銀蒸汽導(dǎo)電時，就發(fā)出紫外線，使涂在管壁上的熒光粉發(fā)出柔和的光。

當(dāng)電路圖開關(guān)閉合后，首先接通的是由鎮(zhèn)流器和啟輝器所組成的電路。電源電壓加在啟輝器的兩極之間，使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使U形觸片膨脹伸長，跟靜觸片接觸而使電路接通，于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中有電流通過。電路接通后，啟輝器中的氖氣停止放電，U形觸片冷卻收縮，兩個接觸片分離，電路自動斷開。在電路斷開的瞬間，由于自感現(xiàn)象，鎮(zhèn)流器的兩端就產(chǎn)生一個瞬間高電壓，這個電壓和電源電壓都加在燈管兩端，使燈管中的水銀蒸汽開始導(dǎo)電，于是接通了日光燈和鎮(zhèn)流器所組成的電路，日光燈管成為電流的通路開始發(fā)光。在日光燈正常發(fā)光時，與燈管串聯(lián)的鎮(zhèn)流器就起降壓限流作用，保證日光燈的正常工作。

自感現(xiàn)象的危害：在大型電動機的定子繞組中，定子繞組的自感系數(shù)很大，而且定子繞組中流過的電流又很強，當(dāng)電路被切斷的瞬間，由于電流在很短的時間內(nèi)發(fā)生很大的變化，會產(chǎn)生很高的自感電動勢，在斷開處形成電弧，這不僅會燒壞開關(guān)，甚至危及工作人員的安全。因此，切斷這類電路時必須采用特制的安全開關(guān)。

3．3．2  互感

變壓器是利用互感現(xiàn)象制成的一種電氣設(shè)備,在電力系統(tǒng)和電子線路中廣泛應(yīng)用。大家收錄機常用的穩(wěn)壓電源，就是變壓器的一種。

變壓器與電源相聯(lián)的稱為一次繞組,與負(fù)載相聯(lián)的稱為二次繞組。一次繞組、二次繞組的匝數(shù)分別為_N1和_N2，并且靠得很近。當(dāng)變壓器的一次繞組接上交流電壓_U1時，一次繞組中便有電流_i1通過。電流_i1所產(chǎn)生得磁通，有一部分穿過二次繞組，用表示，它在二次繞組中產(chǎn)生磁鏈。磁通隨i1的變化而變化，磁鏈也隨之變化，從而在二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果二次繞組接有負(fù)載，有負(fù)載電流_i2產(chǎn)生。

 1．互感現(xiàn)象

如前所述，由變壓器一次繞組電流_i1產(chǎn)生的穿過二次繞組的那部分磁通，稱為互感磁通，由它所產(chǎn)生的磁鏈，稱為互感磁鏈。這種由于一個線圈流過電流所產(chǎn)生的磁通，穿過另一個線圈的現(xiàn)象，叫磁耦合。當(dāng)_i1隨時間變化，磁鏈也隨時間變化，并在二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象叫互感現(xiàn)象。產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫互感電動勢。

當(dāng)二次繞組接負(fù)載后，二次繞組形成閉合回路，在互感電動勢的作用下，在二次繞組回路中有電流_i2過，它所產(chǎn)生的磁通，也會有一部分穿過一次繞組，產(chǎn)生互感磁鏈（）。當(dāng)電流_i2隨時間變化時，也會在一次繞組中產(chǎn)生互感電動勢。

2．互感系數(shù)

在兩個有磁耦合的線圈中，互感磁鏈與產(chǎn)生此磁鏈的電流比值，叫做這兩個線圈的互感系數(shù)（或互感量），簡稱互感，用符號_M示，即

                                           （3．10）

由上式可知，兩個線圈中，當(dāng)其中一個線圈通有1A電流時，在另一線圈中產(chǎn)生的互感磁鏈數(shù)，就是這兩個線圈之間的互感系數(shù)。互感系數(shù)的單位和自感系數(shù)一樣，也是H。

互感系數(shù)_M決于兩個耦合線圈的幾何尺寸、匝數(shù)、相對位置和磁介質(zhì)。當(dāng)磁介質(zhì)為非鐵磁性物質(zhì)時，_M常數(shù)。

工程上常用耦合系數(shù)_k示兩個線圈磁耦合的緊密程度，耦合系數(shù)定義為

3．互感電動勢

當(dāng)線圈Ⅰ中的電流變化時，在線圈Ⅱ中產(chǎn)生變化的互感磁鏈，而的變化將在線圈Ⅱ中產(chǎn)生互感電動勢。如果選擇電流_i1的參考方向以及與的參考方向都符合右手螺旋定則時，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，得

                                            （3．11）