自感现象及其应用

自感现象：当线圈中的电流发生变化时，它所激发的磁场穿过该线圈自身的磁通量也随之变化，从而在该线圈自身产生感应电动势的现象，称为自感现象，这样产生的感应电动势，称之为自感电动势，通常可用来表示。
自感系数： 设闭合回路中的电流强度为i，根据毕奥-萨伐尔定律，空间任意一点的磁感强度B的大小都和回路中的电流强度i成正比，因此穿过该回路所包围面积内的磁通量也和i成正比，即:,比例系数L叫做回路的自感系数，简称自感。
自感系数L的单位:H，称为亨利，简称亨。从上式可见，某回路的自感系数L在数值上等于这回路中的电流强度为1安培时，穿过这回路所包围面积的磁通量。
注意：根据法拉第电磁感应定律可得，回路中所产生的自感电动势可用自感系数L表示为:，
由此可知：自感系数与回路电流的大小无关，决定线圈回路自感系数的因素是：线圈回路的几何形状、大小及周围介质的磁导率。自感系数表征了回路本身的一种电磁属性。
自感实验演示： 关于自感现象，我们可以用下述两个实验的对比来观察。在左图所示的电路中，直流电路中只串接了一个白炽灯泡R。在右图所示的电路中，直流电路中还多串接了一个自感系数L较大的线圈，这一电路称为L-R电路。通过按下和打开电键，可以看到灯泡明、暗的变化，以及电流计G的指针所显示的回路电流的变化。
　　　　　 　　　　　
自感电路中电流的暂态过程： 在上述自感现象演示中看到，由于自感电动势的存在，当接通电源时，电流由零增到稳定值要有一个过程；同样，切断电源时，电流由稳定值衰减到零，亦需一个过程。这些过程都称为L-R电路的暂态过程。 由和欧姆定律可以计算出L-R 电路的电流变化规律。
1．按下电键，电路中电流i随时间t增长的规律为:
2．打开电键，电路中电流i随时间t衰减的规律为:
其中：称为L-R 电路的时间恒量，其值决定电流衰减的快慢。
自感现象的防止和应用： 在许多电器设备中，常利用线圈的自感起稳定电流的作用。例如，日光灯的镇流器就是一个带有铁芯的自感线圈。此外，在电工设备中，常利用自感作用制成自耦变压器或扼流圈。在电子技术中，利用自感器和电容器可以组成谐振电路或滤波电路等。 另一方面，通常在具有相当大的自感和通有较大电流的电路中，当扳断开关的瞬时，在开关处将发生强大的火花,产生弧光放电现象，亦称电弧。电弧发生的高温，可用来冶炼、熔化、焊接和切割熔点高的金属，温度可达2000℃以上，有破坏开关、引起火灾的危险。因此通常都用油开关，即把开关放在绝缘性能良好的油里，以防止发生电弧。