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=跟成正比,即互感电动势e12的大小可表示为:
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
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。