1.6.5　自感与互感

（1）自感

图1-43为两个实验电路，在图（a）电路中，当开关闭合时，灯泡HL2马上变亮，而灯泡HL1慢慢变亮，然后亮度不变；在图（b）电路中，当开关闭合时，灯泡HL马上变亮，开关断开时，HL不会马上熄灭，而是慢慢熄灭。

为什么会出现这种现象呢？原来当流过线圈的电流发生变化时，线圈会产生电动势。由于导体本身电流发生变化而产生电动势的现象称为自感现象，由自感产生的电动势称为自感电动势，电动势的方向总是要阻碍电流的变化。

在图1-43（a）电路中，当开关闭合时，流过线圈的电流由无到有，该电流是一个增大的电流，线圈马上产生左正右负的自感电动势，阻碍增大的电流通过（可理解为线圈左端为正，左端电位升高，电流较难通过），由于自感电动势的阻碍，流过线圈的电流只能慢慢增大，故灯泡HL1慢慢变亮，当电流达到最大值不再变化时，线圈的自感电动势消失，灯泡亮度保持不变；在图1-43（b）电路中，当开关断开时，流过线圈的电流突然减小，线圈马上产生左负右正的自感电动势，阻碍电流减小（可理解为线圈左端为负，左端电位下降，吸引电流通过线圈），由于线圈与HL组成一个闭合电路，线圈此刻就像是一个左负右正的电池，它产生电流流过HL，电流方向是线圈右正→HL→线圈右负，电流在线圈内部是由左端流到右端，随着流过HL和线圈的电流不断减小，线圈产生的电动势不断降低，当电流为0时，线圈的电动势也为0。

图1-43　自感实验

线圈产生的自感电动势大小与电流的变化率ΔI/Δt成正比，与线圈的自感系数L（又称电感量，其大小与线圈匝数等有关，匝数越多，L值越大）也成正比，自感电动势的数学表达式为：

E＝L

（2）互感

图1-44为一个实验电路，在一个环形铁芯上绕有两组线圈，一组线圈（称作一次绕组）接电源和开关，另一组线圈（称作二次绕组）接一只电流表，当开关闭合时，会发现电流表的表针摆动一下，然后不动。

图1-44　互感实验

为什么会出现这种现象呢？原来当开关闭合时，一次绕组突然有增大的电流（从无到有）通过，绕组 马上产生自感电动势阻碍该电流增大，因此流过一次绕组的电流只能慢慢增大，此电流产生的磁场慢慢增强，该逐渐增强的磁场沿着铁芯穿过二次绕组，即穿过二次绕组的磁通量逐渐增大，根据电磁感应规律可知，当穿过线圈的磁通量发生变化时，线圈会产生电动势，因此二次绕组会产生电动势，二次绕组与电流表接成闭合回路，电流表就有电流通过。开关闭合后，当一次绕组的电流达到最大值不再变化时，产生的磁场也不变化，穿过二次绕组的磁通量也就不变，二次绕组不再产生电动势，电流表无电流通过。当开关断开时，电流表表针也会摆动一下，其原因可自行分析。

一个线圈的电流变化而使其它线圈产生感应电动势的现象称为互感现象。由互感而产生的电动势称为互感电动势。互感电动势的大小与穿过本线圈的磁通量变化率成正比，互感电动势的计算比较复杂，这里不作介绍。变压器、电压互感器和电流互感器都是利用互感原理来工作的。

互感现象不仅会发生在两个相距很近的线圈之间，也会发生在任意两个相互靠近的电路之间，这样容易引起干扰，给电路加设屏蔽罩可减少或避免这种干扰。