電磁感應與交流電

互感

兩個靠近的線圈會透過磁場彼此「對話」。改變其中一個的電流,就會在另一個裡感應出電壓,即使它們之間沒有導線相連。互感衡量一個線圈變化中的電流去驅動鄰居的強度。它回答了一個問題:變壓器是怎麼隔著空隙把能量傳過去的?

精確地說,如果線圈 1 的電流 I_1 變化,它就改變穿過線圈 2 的磁通量,並感應出 EMF_2 = - M dI_1/dt,其中 M 是互感,單位為亨利。同一個 M 在兩個方向都成立(EMF_1 = - M dI_2/dt)。它的大小取決於幾何形狀,以及兩個線圈共享磁通量的程度——當兩者都緊緊繞在同一個鐵芯上時最大。

互感是變壓器、無線充電板、電磁爐與感應式卡片的全部基礎。能量或訊號透過一個共享、變化的磁場跨越空隙。誠實的重點是:只有「變化中的」電流才能耦合兩個線圈:線圈 1 裡穩定的直流在線圈 2 裡什麼也感應不出來,這正是為什麼變壓器與充電器需要交流電、而不是直流電。

電動牙刷不用金屬接點就能充電:底座裡的線圈通著交流電,它變化的磁場穿過塑膠,在牙刷內部的線圈裡感應出電流——這就是互感在運作。

底座線圈裡的交流電,隔著塑膠空隙在牙刷裡感應出充電電流。

因為只有變化中的電流才能耦合,變壓器或無線充電器對穩定的直流完全沒反應——互感需要電流持續變化。

又称
M交互感應