31.3
对于一个理想的圆柱形螺线管,其匝数为 N,长度为 l,横截面积为 A,其内部的均匀磁场是已知的。通过任一匝的磁通量可被推导,总磁通量也可由此计算得出。根据自感系数的定义,可得到其计算公式。
当螺线管被卷成一个圆环时,就形成了半径为 r 的环形线圈。此时,l 为圆周长,据此可得到其电感。
如果其横截面为矩形,则称为高度为 h 的矩形环面。
磁场是相同的。通过任意环路的磁通量是从其内半径到外半径积分得到的微分磁通量。注意到高度为常数,因此可计算该积分。由此可推导出总磁通量,进而得到其自感系数。
回顾一下半径为 R 的载流导线的自感。将其与螺线管的自感进行比较。
该比值取决于几何项和因子 N2,对于环形体也是如此。
这一因素使得任何线圈系统的自感远大于载流导线的自感,后者通常被忽略。
电路的自感,通常简称为电感,是一个纯粹的几何因素,仅取决于电路元件的结构。更具体地说,它取决于让磁通通过的组件的形状和尺寸,从而感应出一个与任何电流通过的电场相反的电场。
由于感应电场和产生的反电动势的影响取决于电流的变化率和自感,因此需要针对特定几何形状进行电感计算。
该策略是从磁场开始,在磁场经…