自感电动势的大小、方向

一、自感现象及自感电动势的大小、方向

1、自感现象

由于流过线圈本身电流的变化而在线圈内部产生感生电动势的电磁现象叫做自感现象，简称自感。

1）如下图所示，HL 1 、HL2是两只相同的白炽灯，可通过调节变阻器R0调节 HL2的亮度，使其在正常使用时亮度与HL1相同。

对上图(a)所示电路，合上开关Q，HL2立即达到正常亮度；HL1则逐渐达到正常亮度；对上图(b)所示电路，合上开关Q，HL逐渐正常发光，突然断开开关Q时，HL不会马上熄灭。

2）上述现象发生的原因：开关打开或合上的瞬间，流过线圈的电流有突然增加或减少的变化,导致线圈L中的磁通发生了相应的变化，磁通的变化将在线圈中产生感应电动势和感应电流。感应电流的方向总是阻碍原电流的变化，因而使串有线圈的回路中的白炽灯逐渐变亮或闪亮后再熄灭。

2、自感电动势的大小、方向

1）自感所产生的感生电动势和电流叫做自感电动势和自感电流。自感电动势的大小取决于线圈的自感系数和本身电流变化的快慢；自感电动势方向总是阻碍电流的变化，即电流增大时，自感电动势的方向与电流方向相反，电流减小时，自感电动势的方向与电流方向相同。

2）电流产生的自感链ψ与电流i之比叫做自感系数，又称电感，用L表示为：

L=ψ/i=NФ/i

L表示单位电流可以建立的磁链，反映单位电流产生磁链的能力，即反映线圈产生自感电动势的本领。电感的单位是H(亨利)、mH(毫亨)、μH(微亨)。

若自感电动势用eL表示，则

e L =-Ldi/dt

负号说明自感电动势总是使自感电流建立的磁场阻止原磁场的变化。

二、互感现象及互感电动势的计算

1、互感现象

由于一个线圈中的电流变化在另一个线圈中产生感生电动势的电磁现象叫做互感现象。

1）如下图所示，接电源的一侧叫一次线圈，接检流计的一侧叫二次线圈，可以看出一、二次线圈间没有直接的电联系。

2）当开关Q合上，有iA流入线圈A时，它所建立的磁通的一部分(Ф 12 )会与线圈B交链，当iA发生变化时，在线圈B中感应出电动势e M2 。同理，由于线圈B中电流iB的产生，它所建立的磁通的一部分(Ф 21 )会与线圈A相交链，当iB发生变化时，也在线圈A感应出电动势e M1 。

2、互感电动势的计算

1）互感系数是互感现象中在一个电路中所感生的磁通除以在另一个电路中产生该磁通的电流，简称互感，单位是H(亨[利])，其大小取决于两个线圈的几何形状、尺寸、匝数、相对位置及周围介质的磁导率。空心线圈的互感系数为常数，而有铁芯的线圈互感系数一般不是常数。

2）由互感产生的电动势叫互感电动势。能够产生互感电动势的两个线圈叫做磁耦合线圈。互感电动势的方向可用楞次定律来判断，不仅取决于磁通的增减还与线圈的绕向有关。

3）互感电动势的大小为：e M1 =-Mdi A /dt ；e M2 =-MdiB/dt

式中，M是两个线圈的互感系数。负号说明互感电动势总是使互感电流建立的磁场阻止原磁场的变化。

三、涡流现象及其抑制方法

1、涡流现象

在一根导体外面绕上线圈，并让线圈通入交变电流，线圈就产生交变磁场。由于线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合电路，闭合电路中的磁通量在不断发生改变，所以在导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流，电流的方向沿导体的圆周方向转圈，就像一圈圈的漩涡，所以这种在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象。

2、涡流损耗

涡流在流动的路径上遇到电阻，在电阻上形成的损耗i^2^R称为涡流损耗。。涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。涡流损耗和磁滞损耗统称为铁损耗。

3、涡流抑制

1）电动机和电器铁芯中的涡流是有害的。因为它不仅消耗电能，使电气设备效率降低，涡流损耗还转变为热量，使设备温度升高，严重时将影响设备的正常运行。这种情况下，要尽量减小涡流。

2）为减少涡流损耗，常将铁芯用许多铁磁导体薄片例如硅钢片叠成，这些薄片被分开呈梯形状，表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。磁场穿过薄片的狭窄截面时，涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过，这些回路中的净电动势较小，回路的长度较大，再由于这种薄片材料的电阻率大，这样就可以显著地减小涡流损耗。所以，交流电机、变压器中广泛采用叠片铁芯。