圖l中的Ll與L2是兩個電感線圈,它們之間沒有電的直接聯(lián)系,但當(dāng)一個線圈(L1或L2)接上交流電源后,則另一個線圈(L2或L1)兩端所接的指示燈就會發(fā)亮,這是因?yàn)閮蓚€線圈之間具有一定的互感M,同時(shí)線圈之間存在有磁的耦合。若改變兩個線圈的相對位置,則指示燈的亮度也會隨之改變,這是因?yàn)轳詈纤删o不同的結(jié)果。當(dāng)指示燈最亮?xí)r,即是耦合最緊的位置,也是互感M最大的位置。
1.互感
通過電磁感應(yīng)現(xiàn)象可知:當(dāng)穿過線圈的磁通φ發(fā)生變動時(shí),線圈中就會感應(yīng)出電動勢。當(dāng)一個線圈由于其中的電流變動而引起磁通變動時(shí),不僅在本線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,同時(shí)在鄰近的其他線圈中也可能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在附圖2中兩個位置較近的線圈L1和L2,當(dāng)線圈L1中電流i1變動時(shí),它所產(chǎn)生的磁通φ11也隨之而變動,由此在線圈Ll中會有感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電壓產(chǎn)生。從圖中可以看出,磁通φll的一部分還穿過線圈L2。設(shè)這部分磁通為φ21,則當(dāng)i1變動時(shí),φ2l將隨之而變動,這樣在線圈2中同樣會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電壓,說明這兩個線圈之間有磁的耦合存在。這種由于鄰近線圈中的電流變動而在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,就稱為互感現(xiàn)象。
同樣,如有電流i2通過線圈L2,則電流i2變動時(shí)同樣會在線圈Ll中產(chǎn)生互感電動勢或互感電壓。如果有一個線圈中流的是直流,則在另一個線圈中不能感應(yīng)出互感電壓來,也就是說互感對直流不起作用。
實(shí)驗(yàn)和推理都證明,線圈Ll對線圈L2的互感和線圈L2對線圈L1的互感是等效的。兩線圈之間的互感大小,取決于兩個線圈的結(jié)構(gòu)、尺寸、相對位置及介質(zhì)材料。
線圈中沒有鐵磁性材料時(shí),互感是線性的,但其值遠(yuǎn)小于用磁性材料做鐵芯的互感量。
2.同名端
仍以圖1的互感線圈為例進(jìn)行分析,圖中兩個線圈Ll和L2繞在同一圓柱形磁棒上,Ll通入電流il,并假定i是隨時(shí)間增大的。則i所產(chǎn)生的磁通φl也隨時(shí)間增大,這時(shí),Ll要產(chǎn)生自感電動勢,L2要產(chǎn)生互感電動勢(這兩個電動勢都是由φl變化引起的),它們所推動的感應(yīng)電流都將產(chǎn)生與φl方向相反的磁通,反對φ1的增加(若i隨時(shí)間減小,則感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通與φl方向相同,反對φl的減少)。運(yùn)用右手螺旋定則,可以確定L1、L2的感應(yīng)電動勢的方向,分別標(biāo)在圖上,見附圖3。兩線圈的端點(diǎn)l與3、2與4的極性相同。若i是減小的,則Ll、L2中感應(yīng)電動勢的方向都反了過來,但端點(diǎn)1與3、2與4的極性仍然相同,我們把在同一變化磁通作用下,感應(yīng)電動勢極性相同的端子稱為“同名端”,感應(yīng)電動勢極性相反的端子稱為“異名端”。工程圖上常把一組同名端用符號“·”作為標(biāo)志。互感線圈標(biāo)上了同名端后,線圈的具體繞法和它們的相對位置就不需要在圖上表示出來。歡迎轉(zhuǎn)載,本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)(http://www.asorrir.com/)
顯然,不論i如何變化(增加還是減少),各線圈的同名端始終保持同一極性。這就意味著當(dāng)電流i從兩線圈的同名端同時(shí)流入或流出時(shí),兩線圈的磁通方向必定一致,這個特點(diǎn)是定義同名端的一個主要方法。
在確定互感線圈同名端(有時(shí)也稱對應(yīng)端)后,如果已經(jīng)知道了線圈的繞法,可以運(yùn)用楞次定律直接判定。如果不知道線圈的具體繞法(例如線圈被封裝在不易打開的殼子中)時(shí),可以進(jìn)行測量,方法如下:
方法一:直流通斷法 見附圖4所示。線圈l經(jīng)開關(guān)S接于直流電源,線圈2兩端接萬用表的直流電壓擋最小量程。
當(dāng)開關(guān)S閉合瞬間,線圈2產(chǎn)生互感電動勢,若電壓表正向偏轉(zhuǎn)。 則AC為同名端;若電壓表反向偏轉(zhuǎn),則AC為異名端。
方法二:等效電感法
設(shè)具有互感為M、電感分別為L1和12的兩個線圈,若將兩個線圈的異名端相連,作正向串聯(lián)(串聯(lián)順接)時(shí),其等值電感L正=L1+L2+2M;若將兩線圈的同名端作反相串聯(lián)(串聯(lián)反接)時(shí),等值電感L正=LI+L2-2M。
顯然,等效電感L正>L反,其等效電抗X正>X反。在相同的正弦電壓作用下,正向串聯(lián)時(shí)的電流小,反向串聯(lián)時(shí)的電流大,利用這一關(guān)系,即可判斷兩個線圈的同名端。
方法三:靈敏檢流法見附圖5。當(dāng)開關(guān)K閉合時(shí),電流i從無到有的變化,變化的電流從1端流入L1,產(chǎn)生急劇增強(qiáng)的磁通。通過互感效應(yīng),在L2中產(chǎn)生互感電動勢,由靈敏檢流計(jì)A的偏轉(zhuǎn),可以確定L2中互感電動勢的極性(例如4端為正):L1中有感電動勢的極性則是1端為正,這樣,就確定了1、4端為同名端。