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,這是因為兩個線圈之間具有一定的互感M,同時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,這是因為耦合松緊不同的結果。當指示燈最亮時,即是耦合最緊的位置,也是互感M最大的位置。
1.互感
通過電磁感應現(xiàn)象可知:當穿過線圈的磁通φ發(fā)生變動時,線圈中就會感應出電動勢。當一個線圈由于其中的電流變動而引起磁通變動時,不僅在本線圈中產生感應電動勢,同時在鄰近的其他線圈中也可能產生感應電動勢。在附圖2中兩個位置較近的線圈L1和L2,當線圈L1中電流i1變動時,它所產生的磁通φ11也隨之而變動,由此在線圈Ll中會有感應電動勢或感應電壓產生。從圖中可以看出,磁通φll的一部分還穿過線圈L2。設這部分磁通為φ21,則當i1變動時,φ2l將隨之而變動,這樣在線圈2中同樣會產生感應電動勢或感應電壓,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生的感應電動勢,就稱為互感現(xiàn)象。
同樣,如有電流i2通過線圈L2,則電流i2變動時同樣會在線圈Ll中產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出互感電壓來,也就是說互感對直流不起作用。
實驗和推理都證明,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構、尺寸、相對位置及介質材料。
線圈中沒有鐵磁性材料時,互感是線性的,但其值遠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是隨時間增大的。則i所產生的磁通φl也隨時間增大,這時,Ll要產生自感電動勢,L2要產生互感電動勢(這兩個電動勢都是由φl變化引起的),它們所推動的感應電流都將產生與φl方向相反的磁通,反對φ1的增加(若i隨時間減小,則感應電流產生的磁通與φl方向相同,反對φl的減少)。運用右手螺旋定則,可以確定L1、L2的感應電動勢的方向,分別標在圖上,見附圖3。兩線圈的端點l與3、2與4的極性相同。若i是減小的,則Ll、L2中感應電動勢的方向都反了過來,但端點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,感應電動勢極性相同的端子稱為“同名端”,感應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“·”作為標志。互感線圈標上了同名端后,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。歡迎轉載,本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)(http://www.wenjunhu.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。這就意味著當電流i從兩線圈的同名端同時流入或流出時,兩線圈的磁通方向必定一致,這個特點是定義同名端的一個主要方法。
在確定互感線圈同名端(有時也稱對應端)后,如果已經知道了線圈的繞法,可以運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,可以進行測量,方法如下:
方法一:直流通斷法 見附圖4所示。線圈l經開關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。
當開關S閉合瞬間,線圈2產生互感電動勢,若電壓表正向偏轉。 則AC為同名端;若電壓表反向偏轉,則AC為異名端。
方法二:等效電感法
設具有互感為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,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,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)時的電流小,反向串聯(lián)時的電流大,利用這一關系,即可判斷兩個線圈的同名端。
方法三:靈敏檢流法見附圖5。當開關K閉合時,電流i從無到有的變化,變化的電流從1端流入L1,產生急劇增強的磁通。通過互感效應,在L2中產生互感電動勢,由靈敏檢流計A的偏轉,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。