第七节  自感

在电磁感应现象中，有一种叫做自感现象的特殊情形，现在来研究这种现象。

一、自感现象

在图 2–25 所示的实验中，先合上开关 K，调节变阻器 R 的电阻，使同样规格的两个灯泡 A₁ 和 A₂ 的明亮程度相同，再调节变阻器 R₁ 使两个灯泡都正常发光，然后断开开关 K。

再接通电路时可以看到，跟变阻器 R 串联的灯 A₂ 立刻正常发光，而跟有铁芯的线圈 L 串联的灯 A₁ 却是逐渐亮起来的，为什么会出现这样的现象呢？原来，在接通电路的瞬间，电路中的电流增大，穿过线圈 L 的磁通量也随着增加，根据电磁感应定律，线圈中必然会产生感生电动势，这个感生电动势阻碍线圈中电流的增大。所以通过 A₁ 的电流只能逐渐增大，灯 A₁ 只能逐渐亮起来。

现在再来做图 2–26 的实验，把灯泡 A 和带铁芯的电阻较小的线圈 L 并联接在直流电路里，接通电路，灯 A 正常发光后，再断开电路，这时可以看到，灯 A 要过一会儿才熄灭，为什么会出现这种现象呢？这是由于电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快地减少，因而在线圈中产生感生电动势。虽然这时电源已经断开，但线圈 L 和灯泡 A 组成了闭合电路，在这个电路中有感生电流 I 通过，所以灯泡不会立即熄灭。

从上述两个实验可以看出，当导体中的电流发生变化时，导体本身就产生感生电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化的。这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。在自感现象中产生的感生电动势，叫做自感电动势。

二、自感系数

自感电动势跟其他感生电动势一样，是跟穿过线圈的磁通量的变化率 $\frac{\mathrm{\Delta }\varphi }{\mathrm{\Delta }t}$ 成正比的，我们知道，磁通量 ϕ 跟磁感应强度 B 成正比，B 又跟产生这个磁场的电流 I 成正比。所以 ϕ 跟 I 成正比，∆ϕ 跟 ∆I 也成正比，由此可知自感电动势 ℰ = $\frac{\mathrm{\Delta }\varphi }{\mathrm{\Delta }t}$ 跟 $\frac{\mathrm{\Delta }I}{\mathrm{\Delta }t}$ 成正比，即

$$ℰ=L\frac{\mathrm{\Delta }I}{\mathrm{\Delta }t}$$

式中的比例恒量 L 叫做线圈的自感系数，简称自感或电感，它是由线圈本身的特性决定的。线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，它的自感系数就越大，另外，有铁芯的线图的自感系数，比没有铁芯时要大得多。对于一个现成的线圈来说，自感系数是一定的。

自感系数的单位是亨利，简称亨，国际符号是 H。如果通过线圈的电流强度在 1 秒钟内改变 1 安时产生的自感电动势是 1 伏，这个线圈的自感系数是 1 亨，所以

1 亨 = 1 伏·秒/安

常用的较小单位有毫亨（mH）和微亨（µH）。

1 毫亨 = 10⁻³ 亨，

1 微亨 = 10⁻⁶ 亨。

发布时间：2025/2/19 下午8:45:25  阅读次数：371