線圈裏磁通量發生變化的原因不同,就表現有不同形式的電磁感應現象。本文所講的自感及後下節中的互感都是中藥的電磁感應現象。
定義通過前麵兩(liang) 節課的學習(xi) 我們(men) 已經知道,如果通過閉合回路所包圍麵積內(nei) 的磁通量發生變化,回路中必然產(chan) 生感應電動勢。因此:
自感電動勢當通過線圈回路中的電流發生變化時,此電流在線圈回路內(nei) 所產(chan) 生的磁通也必然發生變化,那麽(me) ,這一變化的磁通也將在線圈回路中產(chan) 生感應電動勢。這種由線圈回路自身電流變化引起的電磁感應現象稱為(wei) 自感現象,由自感現象所產(chan) 生的感應電動勢稱為(wei) 自感電動勢。
自感電動勢跟其他感應電動勢一樣,是跟穿過線圈的磁通量的變化率(△代表變化量)成正比的。我們(men) 知道,在均勻磁場中,磁通量Φ跟電磁感應強度B成正比,B又跟產(chan) 生這個(ge) 磁場的電流成正比。Φ跟I成正比,△Φ跟△I也成正比。由此可知自感電動勢跟
成正比,即:
上述公式中各參數含義(yi) :
- L:表示自感係數,單位:亨利(H);
- △I:表示線圈中電流變化量(A);
- △t:表示電流變化△I所經曆時間(S);
- eL:表示自感電動勢(V)
上麵的自感電動勢中的負號表示自感電動勢的方向總是與(yu) 回路中電流方向相反。當線圈電流增大時,自感電動勢所產(chan) 生的自感電流要阻礙電流I增大。因此與(yu) I反方向,而當線圈電流減少時,自感電動勢所產(chan) 生的自感電流要阻礙線圈電流I減小,因此與(yu) I同向。
自感係數上麵的公式中的比例恒量L叫做線圈的自感係數,簡稱自感或電感。它是表示線圈所固有的一種物理屬性。在電路圖種常用符號“”表示。自感L的大小是有線圈本身的特性決(jue) 定的。線圈越長,單位長度上匝數越多,截麵積越大,他的自感係數就越大。另外,有鐵心的線圈的自感係數,比沒有鐵心時要大得多,對於(yu) 一個(ge) 現成的線圈來說,自感係數是一定的。
通常自感用符號L表示,其單位是亨利,簡稱亨,國際符號是H。如果通過線圈的電流強度在1秒鍾內(nei) 改變1安培時產(chan) 生的自感電動勢是1 伏,這個(ge) 線圈的自感就是1亨。所以:
1亨=1伏·秒/安
常用的較小單位有毫亨(mH)和微亨(μH)他們(men) 之間的單位換算關(guan) 係為(wei) :
自感現象演示電路圖
- 1毫亨(mH)=10-3亨(H)
- 1微亨(μH)=10-6亨(H)
為(wei) 了加深大家對自感現象的理解,我們(men) 可以從(cong) 右圖的實驗來觀察和分析:
右圖的電路中,A、B兩(liang) 燈泡規格相同,A與(yu) 電阻R串聯,B與(yu) 帶鐵心的線圈L串聯,R與(yu) L的電阻值相等,當和尚開關(guan) K後,可以看到電阻R串聯的燈泡A立即正常發光,而與(yu) 有鐵心的線圈L串聯的燈泡B卻是逐漸亮起來,這便是自感現象的表現結果。因為(wei) ,在接通電路的瞬間,電路中的電流是從(cong) 零開始增大,穿過線圈L的磁通量也隨著增加。
根據電磁感應定律,線圈中必然會(hui) 產(chan) 生感應電動勢,這個(ge) 電影電動勢阻礙線圈中電流的增大、燈泡B隻能逐漸亮起來。