二、自感现象

    当一个线圈中的电流变化时,激发的变化磁场引起了线圈自身的磁通量变化,从而在线圈自身产生感应电动势,这称为自感现象,所产生的感应电动势称为自感电动势。

    通过线圈的磁通量应与线圈自身的电流成正比,即

                            F  = LI ,                    (12-19)

式中比例系数L称为自感系数,简称自感。如果线圈中的电流I发生变化,线圈自身的磁通量F也相应变化,因而在线圈中将产生感应电动势,即自感电动势。根据法拉第电磁感应定律,自感电动势可以表示为

                       e .

在线圈的大小和形状保持不变,并且附近不存在铁磁质的情况下,自感L为常量,上式变为

                           e = .                    (12-20)

    自感的单位与互感相同,在国际单位制中也是H (亨利)。

图 12-8

    自感现象也有广泛的应用。日光灯电路上装置镇流器是利用自感现象的一个例子。图12-8是日光灯的电路图。接通电源后,电源电压通过镇流器和日光灯的灯丝加到了启辉器的两端,使启辉器产生辉光放电,致使金属片受热形变并互相接触,整个电路就形成闭合回路,在电路中就有电流流过,日光灯的灯丝被电流加热而释放大量电子。同时,由于启辉器两端接通,辉光熄灭,金属片冷却并断开,把整个电路切断,于是在镇流器线圈中产生了比电源电压高得多的自感电动势,使灯管内气体电离而产生辉光放电,日光灯便发光了。另外,电感线圈具有扼制高频电流通过的性质,在无线电电路中用作高频扼流圈;自感线圈与电容器组合可以构成振荡电路或滤波电路。有时自感现象是有害的。例如,当具有大电感线圈的电路断开时,产生大的自感电动势会使电闸产生强烈电弧,必须设法避免。

图 12-9

    例题 12-3  如图12-9所示,一长度为l的直螺线管横截面积为S,匝数为N1 。在此螺线管的中部,密绕一匝数为N2 的短线圈,并假设两组线圈中每一匝线圈的磁通量都相同。求两线圈的互感。

    解  如果在线圈1中通以电流I1,则在线圈中部产生的磁感应强度为

               .

该磁场在线圈2中产生的磁通量为

                         .

所以两线圈的互感为

                          .

       
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