自感現象及其應用

自感現象：當線圈中的電流發生變化時，它所激發的磁場穿過該線圈自身的磁通量也隨之變化，從而在該線圈自身產生感應電動勢的現象，稱為自感現象，這樣產生的感應電動勢，稱之為自感電動勢，通�？捎�來表示。
自感系數： 設閉合回路中的電流強度為i，根據畢奧-薩伐爾定律，空間任意一點的磁感強度B的大小都和回路中的電流強度i成正比，因此穿過該回路所包圍面積內的磁通量也和i成正比，即:,比例系數L叫做回路的自感系數，簡稱自感。
自感系數L的單位:H，稱為亨利，簡稱亨。從上式可見，某回路的自感系數L在數值上等于這回路中的電流強度為1安培時，穿過這回路所包圍面積的磁通量。
注意：根據法拉第電磁感應定律可得，回路中所產生的自感電動勢可用自感系數L表示為:，
由此可知：自感系數與回路電流的大小無關，決定線圈回路自感系數的因素是：線圈回路的幾何形狀、大小及周圍介質的磁導率。自感系數表征了回路本身的一種電磁屬性。
自感實驗演示： 關于自感現象，我們可以用下述兩個實驗的對比來觀察。在左圖所示的電路中，直流電路中只串接了一個白熾燈泡R。在右圖所示的電路中，直流電路中還多串接了一個自感系數L較大的線圈，這一電路稱為L-R電路。通過按下和打開電鍵，可以看到燈泡明、暗的變化，以及電流計G的指針所顯示的回路電流的變化。
　　　　　 　　　　　
自感電路中電流的暫態過程： 在上述自感現象演示中看到，由于自感電動勢的存在，當接通電源時，電流由零增到穩定值要有一個過程；同樣，切斷電源時，電流由穩定值衰減到零，亦需一個過程。這些過程都稱為L-R電路的暫態過程。 由和歐姆定律可以計算出L-R 電路的電流變化規律。
1．按下電鍵，電路中電流i隨時間t增長的規律為:
2．打開電鍵，電路中電流i隨時間t衰減的規律為:
其中：稱為L-R 電路的時間恒量，其值決定電流衰減的快慢。
自感現象的防止和應用： 在許多電器設備中，常利用線圈的自感起穩定電流的作用。例如，日光燈的鎮流器就是一個帶有鐵芯的自感線圈。此外，在電工設備中，常利用自感作用制成自耦變壓器或扼流圈。在電子技術中，利用自感器和電容器可以組成諧振電路或濾波電路等。 另一方面，通常在具有相當大的自感和通有較大電流的電路中，當扳斷開關的瞬時，在開關處將發生強大的火花,產生弧光放電現象，亦稱電弧。電弧發生的高溫，可用來冶煉、熔化、焊接和切割熔點高的金屬，溫度可達2000℃以上，有破壞開關、引起火災的危險。因此通常都用油開關，即把開關放在絕緣性能良好的油里，以防止發生電弧。