自感和互感讲义

一、互感现象
1、当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。

互
感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。

2、利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，因此在电工技术和电子技
术中有广泛应用。

变压器就是利用互感现象制成的。

3、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,且可发生于任何两个相互靠近的电路之间。

在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。

实验一
1、先合上开关S，调节变阻器R的电阻，使同样规格的两个灯泡A1和A2的明亮程度相同。

2、再调节变阻器R1使两个灯泡都正常发光。

3、然后断开开关S。

观察：重新接通电路时，两个灯泡亮度变化情况。

现象：
灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。

问题：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？
解释：在接通电路的瞬间，电路中的电流增大，穿过线圈L的磁通量也随着增大，因而线圈中必然会产生感应电动势，这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，所以通过A1的电流只能逐渐增大，灯泡A1只能逐渐亮起来。

反馈训练
1、实验一中，当电键闭合后，通过灯泡A1的电流随时间变化的图像为C 图；通过灯泡A2的电流随时间变化的图像为 A 图。

实验二：
1、把灯泡A和带铁芯的线圈L并联在直流电路中。

2、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。

观察：当电路断开时，灯泡A 的亮度变化情况。

现象：S 断开时，A 灯突然闪亮一下才熄灭。

解释：在电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快减少，因而在线圈中产生感应电动势。

虽然这时电源已经断开，但线圈L 和灯泡A 组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。

反馈训练
2、在实验二中，若线圈L 的电阻RL 与灯泡A 的电阻R A 相等，则电键 断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为 A 图，通过灯泡的电流随时间的变化图像为 C 图； 若RL 远小于R A ，则电键 断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为 B 图，通过灯泡的电流图像为 D 图。

二、 自感现象
1、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象。

2、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。

自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。

注意： “阻碍”不是“阻止”，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用。

三、 自感系数 I
E L t ∆=∆
1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比
2、自感系数 L －简称自感或电感
3、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力
（1）决定线圈自感系数的因素：
实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。

另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。

2）自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是 H 。

常用单位：毫亨（m H ） 微亨（μH ）
原因：
在自感系数很大的情况下，灯泡会会闪亮一下，然后熄灭或正常发光。

当自感系数很大时，在开关断开和闭合的瞬间，自感线圈会产生瞬时的很高的自感电动势，该电动势会补充A 灯或A 2灯中的电流，从而使A 灯或A 2灯中电流突然变大，所以要闪亮一下。

四、 磁场的能量
问题：在断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚至会比原
来更亮？试从能量的角度加以讨论。

答：开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用
相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。

小结：1、 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。

互
感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。

2、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象。

3、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。

（1）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。

（2）自感电动势大小： 4、自感系数L ：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关
5、磁场具有能量
I E L t ∆=∆。