圖1
圖1是兩個(gè)相距很近的線圈(電感),當(dāng)線圈1中通入電流 i1時(shí),在線圈1中就會(huì)產(chǎn)生自感磁通φ11,而其中一部分磁通φ21,它不僅穿過(guò)線圈1,同時(shí)也穿過(guò)線圈2,且φ21≤φ11。同樣,若在線圈2中通入電流 i2,它產(chǎn)生的自感磁通φ22,中也有一部分磁通φ12不僅穿過(guò)線圈2,同時(shí)也穿過(guò)線圈1,其且φ12≤φ22。
像這種一個(gè)線圈的磁通與另一個(gè)線圈相交鏈的現(xiàn)象,稱為磁耦合,即互感。φ21和φ12稱為耦合磁通或互感磁通。
假定穿過(guò)線圈每一匝的磁通都相等,則交鏈線圈1的自感磁鏈與互感磁鏈分別為ψ11=n1φ11,ψ12=n1φ12;交鏈線圈2的自感磁鏈與互感磁鏈分別為ψ22=n2φ22,ψ21=n2φ21
類似于自感系數(shù)的定義,互感系數(shù)的定義為: 上面一式表明線圈1對(duì)線圈2的互感系數(shù)m21,等于穿越線圈2的互感磁鏈與激發(fā)該磁鏈的線圈1中的電流之比。二式表明線圈2對(duì)線圈1的互感系數(shù)m12,等于穿越線圈1的互感磁鏈與激發(fā)該磁鏈的線圈2中的電流之比。可以證明。m21=m12=m我們以后不再加下標(biāo),一律用m表示兩線圈的互感系數(shù),簡(jiǎn)稱互感?;ジ械膯挝慌c自感相同,也是亨利(h)。因?yàn)棣?1≤φ11,φ12≤φ22,所以可以得出兩線圈的互感系數(shù)小于等于兩線圈自感系數(shù)的幾何平均值,即m≤√l1l2上式僅說(shuō)明互感m比√l1l2 ?。ɑ蛳嗟龋⒉荒苷f(shuō)明m比√l1l2小到什么程度。為此,工程上常用耦合系數(shù)k來(lái)表示兩線圈的耦合松緊程度,其定義為m=k√l1l2則可知,0≤k≤1,k值越大,說(shuō)明兩個(gè)線圈之間耦合越緊,當(dāng)k=1時(shí),稱全耦合,當(dāng)k=0時(shí),說(shuō)明兩線圈沒(méi)有耦合。耦合系數(shù)k的大小與兩線圈的結(jié)構(gòu)、相互位置以及周圍磁介質(zhì)有關(guān)。
如圖2(a)所示的兩線圈繞在一起,其k值可能接近1。相反,如圖2(b)所示,兩線圈相互垂直,其k值可能近似于零。由此可見(jiàn),改變或調(diào)整兩線圈的相互位置,可以改變耦合系數(shù)k的大小。
圖2