§12-2  互感和自感

    一、互感现象

图 12-7

    当一个线圈中的电流发生变化时,在周围空间会产生变化的磁场,从而在处于此空间的另一个线圈中会产生感应电动势,这就是互感现象.图12-7是互感现象的示意图。通有电流I1的线圈1在空间产生磁场B1B1在线圈2中产生的磁通量为F12。显然F12正比于磁感应强度B1的大小,而B1的大小又正比于电流I1,所以F12必定与I1成正比,即

                           F12 = M12 I1 ,                  (12-14)

式中比例系数M12是线圈1对线圈2的互感系数,简称互感。如果线圈1中的电流I1发生变化,则磁场B1在线圈2中的磁通量F12也相应变化,因而在线圈2中将产生感应电动势e 2 ,它将表示为

                    e2 .                  

在线圈的形状、大小和相对位置保持不变,而且周围不存在铁磁质的情况下,互感M12为常量,上式可化为

                         e2 = .                  (12-15)

    同样,通有电流I2的线圈2在空间产生磁场B2B2在线圈1中产生的磁通量为F21,并且F21正比于I2,即

                          F21 = M21 I2 ,                    (12-16)

如果线圈2中的电流I2发生变化,也会在线圈1中产生感应电动势e 1,它可以表示为

                         e1 = .                 (12-17)

e2e1都称为互感电动势。互感电动势的方向可以按照楞次定律确定。

    理论和实验都可以证明

                           M21 = M12 ,                   (12-18)

这就是说,大家可以不必去分辨究竟是哪个线圈对哪个线圈的互感,而只用一个互感M来表示就够了。实验还表明,当线圈内或周围空间没有铁磁质时,互感M由线圈的几何形状、大小、匝数和相对位置所决定,若存在非铁磁质,还与磁介质的磁导率有关,但与线圈中的电流无关;当线圈内或周围空间存在铁磁质时,互感除与以上因素有关外,还决定于线圈中的电流。

    在国际单位制中,互感的单位是H (亨利):

                     1 H = 1 Wb×A-1 = 1 V×s×A-1 ,

亨利这个单位太大,平时多采用mH (毫亨)或mH (微亨):

                      1 H = 10mH = 106  mH .

    互感现象被广泛地应用于无线电技术和电磁测量中。各种电源变压器、中周变压器、输入或输出变压器、电压互感器以及电流互感器等都是利用互感现象制成的。但是,互感现象有时也会招致麻烦。例如,电路之间由于互感而相互干扰,影响正常工作。人们不得不设法避免这种干扰,磁屏蔽就是其中的一种方法。

       
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