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文档简介

16.3

自感与互感

一、自感电动势

1.自感现象线圈电流变化穿过自身磁通变化在线圈中产生感应电动势—自感电动势遵从法拉第定律即根据毕—萨定律穿过线圈自身总的磁通量与电流I成正比若自感系数是一不变的常量自感具有使回路电流保持不变的性质——电磁惯性自感系数自感电动势讨论3.自感电动势如果回路周围不存在铁磁质,自感L是一个与电流I无关,仅由回路的匝数、几何形状和大小以及周围介质的磁导率决定的物理量2.自感系数自感单位:1

亨利(H)=

1韦伯/安培

(1

Wb/A)4.自感的计算方法例1如图的长直密绕螺线管,已知,求其自感.(忽略边缘效应)解先设电流

I

根据安培环路定理求得H

B.12/18/2023(一般情况可用下式测量自感)自感系数只与装置的几何因素和介质有关12/18/2023例2有两个同轴圆筒形导体,其半径分别为和,通过它们的电流均为,但电流的流向相反.设在两圆筒间充满磁导率为的均匀磁介质,求其自感.解两圆筒之间如图在两圆筒间取一长为的面,并将其分成许多小面元.则即由自感定义可求出单位长度的自感为自感的应用稳流,LC谐振电路,滤波电路,感应圈等.、互感电动势

1.互感现象线圈1中的电流变化引起线圈2的磁通变化线圈2中产生感应电动势根据毕—萨定律穿过线圈2线圈1中电流I的磁通量正比于同理穿过线圈1线圈2中电流I的磁通量正比于

互感仅与两个线圈形状、大小、匝数、相对位置以及周围的磁介质有关(无铁磁质时为常量).注意2.互感系数

(理论可证明)互感系数3.互感电动势单位:1

亨利(H)=

1韦伯/安培

(1

Wb/A)12/18/2023例1两同轴长直密绕螺线管的互感有两个长度均为l,半径分别为r1和r2(r1<r2

),匝数分别为N1和N2的同轴长直密绕螺线管.求它们的互感.解先设某一线圈中通以电流

I

求出另一线圈的磁通量设半径为的线圈中通有电流,则4.互感的计算方法代入计算得则则穿过半径为的线圈的磁通匝数为解设长直导线通电流例2在磁导率为的均匀无限大的磁介质中,一无限长直导线与一宽长分别为和的矩形线圈共面,直导线与矩形线圈的一侧平行,且相距为.求二者的互感系数.12/18/2023若导线如左图放置,根据对称性可知得例3:真空中有一半径为r的圆形导体环,放在半径为R的大圆形导线环中,两环同心共面,且r<<R。当小环中通有电流

(k为未知常数)时,测得大环中的感应电动势为

,I小

的方向如图所示,求常数k。解:大环中的感生电动势为假设大环中有电流I大,则I大在大环中心位置的磁感应强度可视为均匀的

则通过小环的磁通量为互感系数则有讨论自感和互感同样反映了电磁惯性的性质(2)线圈之间的连接

——自感与互感的关系

线圈的顺接

线圈

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