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從奧斯特發(fā)現(xiàn)電磁的相關(guān)聯(lián)后，法國(guó)物理學(xué)家們相繼發(fā)現(xiàn)：載流導(dǎo)線附近的磁場(chǎng)與電流I的流向服從右手螺旋法則，又稱安培定則，即用右手握住直導(dǎo)線，大拇指指向電流方向，四指彎曲的方向就是磁場(chǎng)方向；而對(duì)圓電流，例如通電螺線管，則大拇指指向磁場(chǎng)方向，四指的彎曲方向表示電流方向。圖18-1分別示出了載流導(dǎo)線和載流螺線管的磁場(chǎng)和電流的方向關(guān)系。

在《電工基礎(chǔ)》的課程中，曹老師結(jié)合各種實(shí)例、理論與習(xí)題，詳細(xì)地講解了電磁感應(yīng)的很多知識(shí)，旨在讓學(xué)員們更好地理解電與磁之間的相互關(guān)系。這里，我就順著曹老師的思路，和大家一起一一進(jìn)行學(xué)習(xí)吧。

電產(chǎn)生的形式有很多，但我們較為熟悉的就是摩擦起電和電磁感應(yīng)，摩擦起電所產(chǎn)生的的電大多不過(guò)在轉(zhuǎn)瞬之間，而通過(guò)電磁感應(yīng)生產(chǎn)電能才是現(xiàn)代的主流。1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)使電磁學(xué)的研究從電磁分離躍至電磁相互聯(lián)系的研究階段，然后1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其規(guī)律。電磁感應(yīng)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是電生磁或磁生電的現(xiàn)象，靜止電荷的周圍存在著靜電場(chǎng)，而運(yùn)動(dòng)電荷的周圍不僅存在著電場(chǎng)，同時(shí)還存在磁場(chǎng)。

電與磁猶如一對(duì)如膠似漆的情侶，它們密不可分、相互交融。可以說(shuō)，沒(méi)有磁，就沒(méi)有現(xiàn)代的電工技術(shù)的發(fā)展，所以，電的學(xué)習(xí)離不開(kāi)磁的學(xué)習(xí)。在上一次的學(xué)習(xí)分享中，我們主要是學(xué)習(xí)了磁的一些概念與物理量。在理解了磁是什么是前提下，我們這次接著來(lái)學(xué)習(xí)結(jié)合電與磁的一些基礎(chǔ)知識(shí)。

和自感系數(shù)一樣，互感系數(shù)的量值也等于一個(gè)回路中電流隨時(shí)間的變化率為一個(gè)單位時(shí)，在另一個(gè)回路中所引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的絕對(duì)值。

互感現(xiàn)象在實(shí)際中的應(yīng)用也有很多，我們熟悉的應(yīng)該就是變壓器的制造了。變壓器的原理正是利用互感現(xiàn)象把電能由一個(gè)回路轉(zhuǎn)移到另一個(gè)回路中去。

總而言之，不管是自感還是互感，它們的實(shí)質(zhì)其實(shí)都是電磁感應(yīng)，兩者之間有相同之處，也有不同的地方。大家好要懂得自感和互感各自的原理，又要懂得它們之間的共同點(diǎn)和區(qū)別。

在《電工基礎(chǔ)》中，曹老師還提到一個(gè)互感電壓的概念：結(jié)合圖19-5，i1的變化引起φ21變化，從而在線圈2中產(chǎn)生的電壓稱為互感電壓。顯然，互感電壓與互感電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別只在于它們之間方向不同。因?yàn)槲覀冊(cè)谥耙矊W(xué)到過(guò)，電壓的正方向是從高電位指向低點(diǎn)位的，而電動(dòng)勢(shì)的正方向恰與電壓相反，是從低點(diǎn)位指向高電位。

在圖19-5的表達(dá)式中，耦合系數(shù)k的值取決于兩個(gè)線圈的相對(duì)位置。顯然，0≤k≤1，當(dāng)近似為1時(shí)，為強(qiáng)耦合；當(dāng)k接近于0時(shí)，為弱耦合；當(dāng)k=1時(shí)，稱兩個(gè)線圈為全耦合，此時(shí)自感磁通全部為互感磁通。

自感現(xiàn)象有自感電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生，同樣的，互感現(xiàn)象也有互感電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生。在互感系數(shù)為常量的情況下，當(dāng)線圈1中的電流I1變化時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在線圈2中產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢(shì)e2如圖19-6所示。同理，當(dāng)線圈2中的電流I2變化時(shí)，在線圈1中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1如圖19-6所示。

M稱為兩個(gè)線圈的互感系數(shù)，簡(jiǎn)稱互感。類似于自感L，它是一個(gè)反映兩個(gè)電路耦合程度的物理量。互感系數(shù)取決于兩個(gè)耦合線圈的幾何尺寸、匝數(shù)、相對(duì)位置及周圍磁介質(zhì)的分布。當(dāng)磁介質(zhì)為非鐵磁性物質(zhì)時(shí)，M是常數(shù)，與線圈中的電流無(wú)關(guān)。和自感系數(shù)一樣，互感系數(shù)的國(guó)際單位也是亨利（H）。

工程上常用耦合系數(shù)表示兩個(gè)線圈磁耦合的緊密程度，耦合系數(shù)k定義如圖19-5所示。這一關(guān)系式只是在兩個(gè)線圈各種所產(chǎn)生的磁感線*通過(guò)對(duì)方線圈時(shí)才能成立，也就是在無(wú)漏磁通存在的理想情況下成立。

另外，顯然在兩個(gè)線圈中，它們自身肯定也有自感現(xiàn)象的存在。如圖19-4所示，兩個(gè)鄰近線圈中，它們各自本身有自感現(xiàn)象的存在，同時(shí)兩個(gè)線圈之間又有互感現(xiàn)象的存在。結(jié)合圖19-3和19-4的內(nèi)容，上面引入的比例系數(shù)M21和M12分別稱為線圈1對(duì)線圈2的互感系數(shù)和線圈2對(duì)線圈1的互感系數(shù)。理論和實(shí)踐都證明，M21和M12總是相等的，一般用M表示，即M21=M12=M。西門子PLC CPU ET200模塊西門子PLC CPU ET200模塊