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线圈匝数与电流的关系 线圈多少圈

生活经验知识分享

什么是磁性？它和电有什么关系？
如果大家都学习过曹老师《电工基础》第25 ~ 28课时的内容，或者掌握了我之前两次学习和分享的内容，那么这些问题就不难回答了 。
但提供的答案并不完整，因为电和磁有着千丝万缕的联系，要澄清楚显然是“难于上青天”的 。
而我们这次的学习和分享，补充了大家的回答，就是自我感受和相互感受 。仅仅是自我感受和相互感受的内容，曹老师就花了整整四个课时，从实践到理论，结合习题，可以说是非常详尽了 。
如果你学的很透彻，我想，即使你不能100%掌握，你也一定会有很多收获 。
那么，我们这次就围绕“自感互感”这个主题来学习吧！
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自感现象，顾名思义，就是自身的电磁感应现象 。
它的详细定义是:当回路中导体的电流发生变化时，其周围的磁场发生变化，即这种电流通过回路本身所围成的区域所产生的磁通量也发生变化，从而在导体中产生感应电动势，这种感应电动势总是阻碍导体中原有电流的变化 。这种现象叫做自感现象 。自感产生的电动势称为自感电动势 。
▲图19-1
如图19-1所示，考虑一个闭合回路，其中电流为I，根据毕奥-萨伐尔定律，在空之间任意一点产生的电流与磁感应强度B和I成正比，磁通量φL也与回路中的电流I成正比，即φ L ∝ I 。
如果回路中有n匝，线圈每匝通过的磁通φL基本相同，那么这个n匝线圈中的自感磁通ψ L = nφ L，自感磁通ψ L也与电流I成正比，即ψψL∝I I 。
【线圈匝数与电流的关系 线圈多少圈】为表示各线圈产生自感磁链的能力，线圈的自感磁链与电流的比值称为线圈(或回路)的自感系数(或自感)，简称自感，用符号“L”表示，其中l = ψ l/i = nφ l/i 。
自感系数L是一个比例系数，当线圈中的电流为一个单位时，它的大小等于通过线圈的磁链 。在国际单位中，自感的单位是亨利(H)，1h = 1wb/a，和电感一样，因为亨利的单位较大，所以实际中经常使用豪厄尔(mH)或卫恒(μH)，它们的关系是1h = 103mh = 106μ h
结合我们之前学过的电感知识，自感就不难理解了 。在没有互感的情况下，自感其实就是电感 。
与电阻和电容类似，自感是表征线圈本身电磁特性的物理量 。它只由线圈的形状、大小、匝数和周围磁介质的分布决定 。在没有其他铁磁材料的情况下，与线圈中的电流无关，就像导线的电阻与施加在导体两端的电压和流过导体的电流无关一样 。
在上次的学习和分享中，我们知道根据法拉第电磁感应定律，磁通量的变化会产生感应电动势 。那么，显然，自感现象必然伴随着感应电动势的产生，这就是自感电动势 。根据法拉第电磁感应定律，线圈中的自感电动势为E =-δψ/δt =-LδI/δt 。
▲图19-2
自感应电动势的表达式如图19-2所示 。如图所示，自感应电动势总是阻碍电路中原有电流的变化，也就是常说的“电磁惯性” 。
对于相同的电流变化率δI/δt，L越大，自感电动势越大，越难改变回路中的原始电流 。所以，就像质量是物体惯性的度量一样，自感L是电路电磁惯性的度量 。
在工程技术和日常生活中，自感现象被广泛应用 。在基础电工的课程中，曹老师也详细分析了几个例子，比如荧光灯用的镇流器 。
但是，在某些情况下，自感现象会带来危害 。比如大功率电机自感较大，突然关断开关，会有较大的电流变化率，在电机绕组两端产生很大的自感电动势，足以在开关上产生电弧 。因此，电源刀应配有灭弧罩 。
自感是单个闭合线圈中的电流效应 。那么，如果两个线圈相邻，它们之间会出现什么样的电磁现象呢？接下来我们就来讨论这个问题 。
在讲相邻两个闭合线圈之间的电磁感应现象时，引入了一个新概念:互感现象 。
互感现象，顾名思义，是指两个线圈之间的相互电磁感应 。如图19-3所示，两个相邻的闭合线圈，分别为N1和N2匝，通电电流为I1和I2 。
当线圈1中的电流I1发生变化时，其激发的变化磁场会在与之相邻的另一个线圈2中产生感应电动势；
类似地，当线圈2中的电流I2变化时，线圈1中也会产生感应电动势 。流过一个线圈的电流产生的磁通量穿过另一个线圈的这种现象叫做耦合 。
另一个线圈由于这个线圈中电流的变化而产生感应电动势的现象称为互感现象 。互感现象产生的感应电动势称为互感电动势，这样的两个线圈称为互感耦合线圈 。
▲图19-3
设ψ 21表示由I1激发的磁场穿过线圈2的总磁通量 。当两线圈的形状、相对位置和周围介质的磁导率不变时，ψ 21与I1成正比，可表示为ψ21 = N2φ21 = M21；
同理，I2通过线圈1激发的磁场总通量为ψ 12 = N1φ 12 = M12，如图19-3所示 。
▲图19-4
另外，很明显，在两个线圈中，本身必然存在自感现象 。如图19-4所示，在两个相邻的线圈中，每个线圈都存在自感现象，而两个线圈之间存在互感现象 。
结合图19-3和19-4的内容，上面介绍的比例系数M21和M12分别被称为线圈1对线圈2的互感系数和线圈2对线圈1的互感系数 。
理论和实践都证明M21和M12总是相等的，一般用m表示，即M21 = M12 = m 。
m称为两个线圈的互感系数，简称互感 。类似于自感L，是反映两个电路耦合程度的物理量 。互感系数取决于几何尺寸、匝数、两个耦合线圈的相对位置以及周围磁介质的分布 。
当磁介质为非铁磁物质时，m为常数，与线圈中的电流无关 。和自感系数一样，互感系数的国际单位是亨利(H) 。
工程上常用的耦合系数表示两个线圈之间磁耦合的紧密程度 。耦合系数k的定义如图19-5所示 。只有当两个线圈产生的各种磁感应线完全穿过对方线圈时，也就是没有漏磁通的理想情况下，这个关系才能成立 。
▲图19-5
在图19-5的表达式中，耦合系数k的值取决于两个线圈的相对位置 。显然，0≤k≤1，当近似为1时，是强耦合；
当k接近0时，为弱耦合；当k=1时，这两个线圈被称为完全耦合 。此时自感应磁通都是互感磁通 。
自感现象有自感电动势的产生 。同样，互感现象也有互感电动势的产生 。当互感系数一定时，当线圈1中的电流I1变化时，根据法拉第电磁感应定律，线圈2中产生的互感电动势e2如图19-6所示 。
同样，当线圈2中的电流I2变化时，线圈1中产生的感应电动势e1如图19-6所示 。
在《电工基础》中，曹老师还提到了一个互感电压的概念:结合图19-5，i1的变化引起φ21的变化，所以线圈2中产生的电压称为互感电压 。显然，互感电压和互感电动势的区别只在于它们的方向不同 。因为我们之前学过，电压的正方向是从高电位指向低电位，而电动势的正方向正好与电压相反，是从低电位指向高电位 。
▲图19-6
和自感系数一样，当一个回路中电流随时间的变化率为一个单位时，互感系数的大小等于在另一个回路中引起的感应电动势的绝对值 。
互感在实际中有很多应用，最熟悉的就是变压器的制造 。变压器的原理是通过互感将电能从一个电路传输到另一个电路 。
总而言之，不管是自感还是互感，它们的本质其实都是电磁感应 。两者既有相似之处，也有不同之处 。
大家最好了解一下自感和互感的原理，以及两者的异同 。(原创技术培训，杨思慧撰写，未经授权不得转载，违者必究！)
所以，这次学习和分享到此为止 。请在评论区留言转发 。请@京京京京京京京京京京京京京京京京京京京京20
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