自感現象與自耦變壓器

一根彈簧被壓縮，可以把彈珠彈到很遠的地方，所以說它有能量。一節乾電池，不需要壓縮，就可以把一個燈泡點亮，也可以說它有能量。把單相正弦交流電通入一個電感線圈，同樣可以把燈泡點亮，同樣可以說電感線圈也具有能量。

第一個過程是彈簧勢能轉變成了動能，第二個過程是化學能轉變成了電能，第三個過程是磁能轉變成了電能。從能量轉換的角度上來講，這些過程都是守恆的。

所以，磁場是具有能量的，磁場能同樣可以轉換成其他形式的能量，電感線圈的自感可以充分說明這一點。如下圖：

在通電自感過程中，會看到與電感線圈串聯的燈泡緩慢變亮，與電阻串聯的燈泡截然不同，在斷電自感過程中，會看到與電感線圈串聯的燈泡會緩慢變暗並熄滅，而與電阻串聯的燈泡會立即熄滅。這個實驗說明了磁能的存在，同樣可以轉化成電能讓燈泡發光。這個實驗也是楞次定律的最完美體現：感應電流產生的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化！

可能有心的朋友發現了，這個電源是直流呀，可不是單相交流，只是利用通電、斷電的過程演示了自感現象的存在，那麼，接入交流電會出現什麼情況哪？看下圖：

可見，接入單相交流電，同樣可以點亮燈泡，只要透過電感線圈的磁通量發生變化，自感就會產生。單相交流電是時刻按正弦規律變化的，磁通量當然也會按正弦規律變化，磁通量發生變化了，自感也就產生了，有了自感，自感電勢也就出現了，有了自感電勢，點亮燈泡也就自然了。

還記得這個公式嗎？e=–Ldi/dt，這個公式就決定了自感電勢的大小和方向。上文中提到的過電壓，也是由該公式產生，今天再說這些，也只是加深一下對於其中一種形式過電壓的理解。過電壓當然是不希望發生的，但是總是避免不了。

利用電感線圈的自感，還有很多應用，其中，應用最多的就是這個，看下圖：

這個就是三相自耦變壓器的基礎原理圖（左圖），若是有多組觸頭，就可以變化出不同的電壓等級，這在自耦變壓器降壓啟動中被廣泛應用。可見，自耦變壓器只有一組線圈，沒有原變與副邊之分，正是利用了電感線圈的自感現象，但要注意：自感電勢的方向總是與端電壓相反的。這與三相變壓器的互感現象截然不同（右圖），關於互感，後期還會詳細介紹，請繼續關注。