深入理解自感、互感和同名端知识点

1.自感

由于流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应叫自感应，简称自感。

如图4-131所示电路可以说明自感现象。电路中的E是电源，EL是小电灯，L₁是线圈（线圈的电阻很小，远小于小电灯的电阻），S₁是开关。

当开关S₁刚接通时，由于L₁的电阻远小于小电灯的电阻，所以电流只流过L₁所在支路，没有电流流过小电灯，这样小电灯不亮。但是，当开关S₁突然断开时，小电灯却突然很亮后熄灭，这一现象称为自感现象。

这一现象是因为开关断开时，L₁中的磁通突然从有突变到零，这时L₁两端要产生感应电动势，这一感应电动势加在小电灯的两端，使小电灯突然很亮。

重要提示

对于自感说明以下几点：

1）由自感产生的电动势称为自感电动势，简称自感电势。

2）自感电动势与线圈本身的电感量成正比关系。线圈电感量是线圈的固有参数，电感量用L表示，L与线圈匝数和结构等情况有关。

3）自感电动势还与线圈中电流的变化率成正比关系，当L一定时，电流变化越快，自感电动势越大，反之则小。

4）对某一个具体线圈而言，L的大小反映了线圈产生自感电动势的能力。

5）自感系数定义是：当一个线圈流过变化的电流时，电流产生的磁场使每匝线圈具有的磁通叫自感磁通，整个线圈具有的磁通称为自感磁链，将线圈中通过单位电流所产生的自感磁链称为自感系数。

2.互感

如图4-132所示是互感现象示意图。图中有线圈L₁和线圈L₂，其中在线圈L₁回路中接入电池E和开关S₁，在线圈L₂回路中接入检流计。

图4-131 自感现象

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图4-132 互感现象示意图

当开关接通后，检流计指针偏转一下后又停止，检流计的指针偏转说明有电流流过了线圈L₂。

开关S₁接通后，线圈L₁中的电流从无到有，在线圈L₁中产生了变化的磁通，这一变化的磁通穿过了线圈L₂。由于线圈L₂中存在变化的磁通，所以在线圈L₂两端要产生感应电动势，便有感应电流。当开关接通一段时间后，由于是直流电源，线圈L₁中的电流大小不变，其磁通也不再变化，线圈L₂中没有变化的磁通就不能产生感应电动势，所以检流计的指针不再偏转。一个线圈中的电流变化，引起另一个线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象，简称互感。

重要提示

关于互感说明以下几点：

1）互感现象说明线圈L₁和线圈L₂之间存在磁耦合，又称为互感耦合。

2）为了定量表征互感耦合情况，引入了互感系数这个量，互感系数用M表示。它的大小等于一个线圈中通过单位电流时，在另一个线圈中产生的互感磁链。互感M表征了磁交链的能力。

3）线圈间具有的互感系数M是互感线圈的固有参数，它的大小与两个线圈的匝数、相互间位置、几何尺寸等因素有关。

4）由互感所产生的电动势称为互感电动势，简称互感电势。当两个线圈确定后，一个线圈上互感电动势的大小正比于另一个线圈中的电流变化率。

5）互感电动势不仅有大小还有方向，这一电动势的方向可以用同名端方法来确定。

3.互感线圈同名端

如图4-133所示是同名端示意图，将线圈绕向一致且感应电动势极性一致的端点称为同名端。如图4-133a所示，线圈L₁和线圈L₂同绕在一个铁心上，从图中可以看出，1端和4端是两线圈的头，且两线圈的绕向相同，所以是同名端，电动势的极性一致。2、3端也是同名端，1、2端之间极性相反，称为异名端。

图4-133 同名端示意图

同名端常用黑点表示，标有黑点的端是同名端，在电路图中的表示方式如图4-133b所示。