常用电工基础知识第二节第三课

四、自感

从对楞次定律的讨论中可知:线圈中产生感应电动势的条件是线圈中的磁通要有变化，这里强调的是“变化”，即无论原来线圈中有没有磁通，只要能使线圈中磁通发生变化，就可以产 生感应电动势。若原来线圈中有固定不变的磁通，但没有发生变化，线圈中不会产生感应电动势。

线圈中磁通发生变化.可能是外部原因造成的（如人为地将磁铁插入线圈中）.也可能是线圈本身电流的变化引起的（如自感现象）。

在图2 - 13（a）中，灯泡HL1和HL2功率相同,电阻R与线圈L电阻值相等。当开关S闭 合的瞬间，灯HL1,立即正常发光.灯泡HL2却逐渐地亮。根据电磁感应原理，当开关S闭合的 瞬间,线圈中的电流从零开始增加，由于线圈中电流从零开始增加，由于线圈中磁通也从零开始增加，其方 向由右手螺旋定则判定，如图2- 13（a）中实线箭头所示。由于该磁通在线圈中是从零增加 的，根据楞决定律可知，线圈中将产生感应电动势和感应电流，感应电流产生的新磁通将阻碍

线圈中磁通的增加，即新磁通的方向与原磁通方向相反，如图2-13（a）中虚线箭头所示。应用右手螺旋定则，即可判定感应电流方向，如图2-13(a)中线圈箭头方向。它是与原来流入线圈的电流方向相反。由于感应电流的阻碍作用，使流进线圈的电流不能很快上升，灯泡HL2也只能逐渐地亮。

在图2-13（b）中，原来开关S是闭合的灯泡正常发光，线圈中也有电流流过，其方向是从上向下的，其大小稳定不变，因此，线圈中磁通也是不变的，线圈中没有感应电动势。当开关S突然打开时，线圈中电流由原来恒定值突然下降到零，致使线圈中原磁通（其方向如图2- 13 （b）中实线箭头所示）突然减少.依据楞次定律，线圈中磁通的减少，将使线圈产生感应电动势 和感应电流，感应电流产生的新磁通阻碍原来磁通的减少，即新磁通与原来磁通方向相同，如图2-13（b）中虚线箭头所示。根据新磁通的方向，用右手螺旋定则，即能判定感应电流的方向，如图 2-13（b）中线圈箭头方向所示，可见，感应电流方向与原电流方向相同，这个感应电流将通过灯泡H1，则灯泡不能立即熄灭。如果打开开光迅速，并且线圈匝数很多，那么将会产生很大的感应电流，灯泡会突然亮以下才熄灭。

这种由于线圈本身电流的变化而在线圈内产生的电磁感应现象叫做自感现象，简称自感。 由自感产生的感应电动势叫做自感电动势.用符号eL表示。

从上面的试验可以得出结论：当线圈中电流发生变化时线圈本身就产生自感电动势和自感电流，当线圈中电流增加时自感电流与线圈中电流方向相反，当线圈中电流减小时自感电流与线圈中电流方向相同。

把线圈中每通过单位电流所产生的磁通数叫做自感系数，又称电感，用L表示，单位为亨（H）即

式中Φ——线圈中流过电流i时产生的磁通数(Wb);

i—流过线圈的电流（A）。

电感是表示线圈能产生自感电动势大小的物理量。L越大，线圈产生自感电动势也越大。

L的单位还有毫亨（mH）微亨（µH），它们的换算关系为：

实验证明：自感电动势的大小不仅与电感有关，而且与线圈中电流的变化快慢有关，因此用电流变化率来表示，即

式中L——电感（H）

     ——电流变化率（A/s）。

式中负号表示.自感电动势的方向与线圈中电流变化的趋势相反。

在日光灯电路中，利用镇流器中的自感电动势点亮日光灯管的同时，也限制日光灯管电 流。当含有大电感元件的电路被切断时.常因感电动势很高，使开关刀口的断开处产生强烈电弧，烧坏开关，应避免这种悄况发生。

五、互感

下面讨论当两个线圈离得很近或两个线圈同绕在一个铁芯上时，一个线圈中有变化的电 流（交变电流）在另一线圈中将发生的现象

如图2 - 14所示，当线圈A中电流发生变化时（通入交变电流i）则线圈A中磁通发生变化.由于线圈A、B同绕在一个铁芯上，就使得线圈B中磁通也发生变化,根据楞次定律，这个 变化的磁通也会在线圈B中产生感应电动势。

把两个线圈间的这种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叫做互感电动势。

互感电动势的表达式为

式中i₁——线圈中通过的电流（A）;

M——互感系数（H）,可表示为

Φ—线圈A中通过i₁电流时，穿过线圈 B的磁通（Wb）。

在电工技术中，变压器.互感器等应用的是电磁感应原理。