电磁感应之:互感现象(互感电动势及互感系数)讲解

本节为大家讲解两个重要的电磁感应现象自感和互感中的互感现象,生活中的变压器就是利用了互感现象制作的。

互感现象及互感电动势

互感现象如果右图所示为两个相邻的两个有互感器耦合的线圈1和2,他们分别通有电流I1和I2,I1激发的磁场的磁力线部分穿过了线圈2,我们这儿用磁通量Φ12表示,当线圈1中的电流I1发生变化时,穿过线圈2的磁通Φ12也要发生变化,因而在线圈2内产生感应电动势e12( 穿过线圈的磁通发生变化而产生的感应电动势);同理,当线圈2中的电流I2发生变化时,I2所产生的磁场在线圈1的磁通Φ21也发生变化,因而在线圈1中也会产生感应电动势e21;

这种由一个线圈中电流的变化,而在另一个线圈中引起的电磁感应现象称为互感现象,所产生的电动势叫做互感电动势。

互感电动势e12跟其他感应电动势一样,与穿过线圈2的磁通量变化率磁通量变化率成正比(前面加△表示这是个有变化的量)。而在Φ12跟I1成正比,△Φ12跟△I1也成正比。由此可知互感电动势e12=磁通量变化率互感成正比,即互感电动势e12的大小可表示为:

互感电动势

同理,由于线圈2中电流I2的变化在线圈1中产生的互感电动势e21的大小可表示为

线圈互感电动势

E12、E21的方向可有楞次定律判定。

互感系数

上面互感电动势e12公式中M12称为线圈1对线圈2的互感系数;后面e21公式中的M21称为线圈2对线圈1的互感系数。可以证明,M12=M21,并用M表示,M就称为这两个线圈的互感系数。即:

互感系数

互感系数简称互感,其单位与自感相同,为亨利,简称亨,国际符号是H。它的大小取决于两个线圈的几何形状、大小、相对位置、各自的匝数以及他们周围介质的磁导率。互感M的计算一般都比较复杂,常通过实验方法测定。

互感现象应用

互感现象在电工和电子技术中应用很广,通过互感,线圈使能量或信号由一个线圈很方便地传递到另一个线圈,利用互感现象的原理可制作变压器、感应圈等。

互感现象在某些情况下也会带来不利的影响,例如,有线电话往往由于电话之间的互感而可能造成串音。在电子线路中,由于线圈位置安排不当,或者导线及部件之间的互感造成干扰,甚至使电路不能正常工作,在这种情况下应设法减少互感耦合。例如把线圈间的距离增大或使用两线圈垂直放置。在某些特殊情况下还可以把线圈或其它元件用铁磁材料屏蔽,以消除互感的有害影响。

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