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5.1.4 “阻碍变化的电流”特性说明

电感器具有“阻碍变化的电流”特性,即当变化的电流流过电感器时,电感器会产生自感电动势来阻碍变化的电流。电感器“阻碍变化的电流”特性说明如图5-5所示。

图5-5 电感器“阻碍变化的电流”特性说明图

当开关S闭合时,灯泡不是立即亮起来,而是慢慢亮起来。这是因为当开关S闭合后,有电流流过电感器,这是一个增大的电流(从无到有),电感器马上产生自感电动势来阻碍电流增大,其极性是A正B负,该电动势使A点电位上升,电流从A点流入较困难,也就是说电感器产生的这种电动势对电流有阻碍作用。由于被电感器的自感电动势阻碍,流过电感器的电流不能一下子增大,而是慢慢增大,所以灯泡慢慢变亮,当电流不再增大(电流大小恒定)时,电感器上的自感电动势消失,灯泡亮度就不变了。

当开关S断开时,灯泡不是马上熄灭,而是慢慢暗下来。这是因为当开关S断开后,流过电感器的电流突然变为0,也就是说流过电感器的电流突然变小(从有到无),电感器马上产生A负B正的自感电动势,由于电感器、灯泡和电阻器R连接成闭合回路,所以电感器的自感电动势会产生电流流过灯泡,电流方向是:电感器B点→灯泡→电阻器R→电感器A点,开关断开后,该电流维持灯泡继续发光,随着电感器上的电动势逐渐降低,流过灯泡的电流慢慢减小,灯泡也就慢慢变暗。

从上面的电路分析可知,只要流过电感器的电流发生变化(不管是增大还是减小),电感器都会产生自感电动势,电动势的方向总是阻碍电流的变化。

电感器“阻碍变化的电流”性质非常重要,在以后的电路分析中经常要用到该性质。为了让大家能更透彻地理解电感器这个性质,来看图5-6中的两个例子。

图5-6 电感器性质解释图

在图5-6(a)中,流过电感器的电流是逐渐增大的,电感器会产生A正B负的电动势来阻碍电流增大(可理解为A点电位升高,使电流通过较困难);在图5-6(b)中,流过电感器的电流是逐渐减小的,电感器会产生A负B正的电动势来阻碍电流减小(可理解为A点电位降低,吸引电流流过来,阻碍它减小)。电感器产生的自感电动势大小与电感量及流过的电流变化率有关,电流变化率(∆I/∆t)越大,产生的电动势越高;如果流过电感器的电流恒定不变,电感器就不会产生自感电动势;当电流变化率一定时,电感量越大,产生的电动势越高。