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关于自感系数的公式物理

发布日期:2025-04-12

自感系数(电感)是表征线圈产生自感电动势能力的物理量,常用字母 LL 表示,单位是亨利(HH)。不同形状的线圈,其自感系数的计算公式有所不同:

长直螺线管

对于密绕的长直螺线管(长度 ll 远大于半径 RR),忽略边缘效应时,其自感系数公式为:
L=μ0N2SlL = \mu_0\frac{N^{2}S}{l}
式中:

μ0=4π×107Tm/A\mu_0 = 4\pi\times10^{-7} \text{T}\cdot\text{m}/\text{A} ,是真空磁导率;

NN 是螺线管的总匝数;

SS 是螺线管的横截面积;

ll 是螺线管的长度 。

同轴电缆

由两个同轴圆筒状导体组成的同轴电缆,设内筒半径为 r1r_1,外筒半径为 r2r_2,长度为 lllr2r1l\gg r_2 - r_1),其自感系数为:
L=μ0l2πlnr2r1L=\frac{\mu_0 l}{2\pi}\ln\frac{r_2}{r_1}

环形螺线管

环形螺线管平均半径为 RR,横截面积为 SS,总匝数为 NN,且满足 RSR\gg\sqrt{S}

(即环的平均半径远大于横截面积的线度),其自感系数为:
L=μ0N2S2πRL = \mu_0\frac{N^{2}S}{2\pi R}

这些公式是基于一定的理想化条件推导得出的,实际情况中由于存在漏磁、介质不均匀等因素,计算会更为复杂。此外,自感系数还可以通过实验测量得到,实验测量通常依据自感现象的规律,利用电磁感应定律和电路知识来间接测定。

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