理论教育 互感磁通及其在电路中的作用

互感磁通及其在电路中的作用

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:在图7-2 中,彼此相邻的两个线圈,首先分析只有线圈1 通电流i1的情况,此时,线圈1 中有磁通Φ11通过,同时,有部分磁通Φ21穿过临近线圈2,这部分磁通称为互感磁通。根据电磁感应定律,线圈1的感应电压包括两部分,即式(7-1)中,L1为线圈1的自感系数,M 为线圈1 与线圈2的互感系数,为线圈1的自感电压,为互感电压。

互感磁通及其在电路中的作用

对于一个由N 匝线圈构成的单个电感,根据物理学知识,当交流电流i 流过该线圈时,在其周围就会产生磁通为Φ的变化磁场,同时变化的磁场又会在该线圈两端感应电压u,,因为该感应电压是由线圈自身通过的电流产生的,因此这种现象称为自感应,产生的电压为自感电压。

空间位置相近的两个电感线圈,通过其中一个电感线圈的电流的变化会影响另外一个电感线圈的电流和电压,这种现象称为互感。自感与互感如图7-2 所示。

在图7-2 中,彼此相邻的两个线圈,首先分析只有线圈1 通电流i1的情况,此时,线圈1 中有磁通Φ11通过,同时,有部分磁通Φ21穿过临近线圈2,这部分磁通称为互感磁通。若线圈1 和线圈2 中同时通电流i1和i2时,产生的磁链相互交链,此时,线圈1 中通过的磁通Φ1包括两部分,一部分是由自身线圈通过的电流i1产生的自感磁通Φ11,另一部分是由线圈2 中通过的电流i2产生的互感磁通Φ12,由于此时两个线圈中通过的电流产生的磁场是相互增强的,即

同时,线圈2 中通过的磁通Φ2也包括两个部分,一部分是由自身线圈通过的电流i2产生的自感磁通Φ22,另一部分是由线圈1 中通过的电流i1产生的互感磁通Φ21,即

线圈1 和线圈2 在电气上无连接,但是它们之间通过磁场相互交链。

互感现象有时也有不利的影响,因此,在实际应用中总是采取措施消除其不利的影响。例如,在电子仪器中,把易产生互感的元件采取远离、调整方位或磁屏蔽等方法来避免元件间的互感影响。

根据电磁感应定律,线圈1的感应电压包括两部分,即

式(7-1)中,L1为线圈1的自感系数,M 为线圈1 与线圈2的互感系数为线圈1的自感电压,为互感电压。(www.daowen.com)

线圈2的感应电压也包括两部分,即

式(7-2)中,L2为线圈2的自感系数,M 为线圈1 与线圈2的互感系数,为线圈2的自感电压,为互感电压。

注意:

①互感系数M的值与线圈的形状、几何位置、空间媒质有关,与线圈中的电流无关,因此,满足M12=M21=M。

②互感电压可正可负。当自感磁通链与互感磁通链方向一致时,互感起增助作用,互感电压为正;当自感磁通链与互感磁通链方向相反,互感起削弱作用,互感电压为负。

工程上用耦合系数k 来定量的描述两个耦合线圈的耦合紧密程度,耦合系数k 与线圈的结构、相互几何位置以及空间磁介质有关。其定义式为

当k=1 时,称两个磁通链为全耦合,即没有漏磁。

根据以上分析可知,自感电压和产生自感电压的电流在同一个线圈上,其正负可以根据电压电流的参考方向是否关联来判别。而产生互感电压的电流在另一线圈上,因此,要确定互感电压的正负,就必须判断互感磁场是相互增强还是相互削弱,即除了要知道电流的流向外还需要知道两个线圈的绕向,这便引入了同名端的概念。

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