电感中电流的延迟（两只灯泡）

课程标准： APC, Sek II

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实验目的

观察接通电路时电感怎样延缓电流的增大。

实验装置

6 V 电压源和开关（断开）。两条并联支路，各有一只 6 V / 0.5 W 灯泡：下方支路是灯泡和 20 Ω 电阻，上方支路是灯泡和线圈电阻为 20 Ω 的 100 H 电感。

实验步骤

1. 闭合开关，观察两只灯泡。
2. 断开开关。
3. 在电感的参数面板中，把电感值减小到 10 H，重复实验。

预期结果

与电阻串联的灯泡立即发光；与电感串联的灯泡晚约一到两秒才亮，之后两只灯泡亮度相同：两条支路的电阻相等。断开开关后，两只灯泡在约半秒内同时熄灭：电感中的电流继续沿两条支路组成的回路流动，流过两只灯泡。电流的上升时间约为 \(L / R\)。电感值为 10 H 时，延迟缩短为原来的十分之一，约十分之一秒，但人眼仍能察觉。线圈电阻为 20 Ω 的 100 H 电感是非常大的：学校里带铁芯的电感，\(L / R\) 只有零点几秒，在真实的实验装置上延迟也同样短暂。

问题

1. 为什么电感会阻碍电流瞬间增大？
2. 为什么在稳定状态下两只灯泡一样亮？

答案

1. 电流变化时，线圈的磁场随之变化，产生自感电动势，它与电流的变化率成正比，等于 \(L \cdot \Delta I / \Delta t\)，方向阻碍电流的变化。电流突变需要无穷大的电动势，所以电流只能在约 \(L / R\) 的时间内逐渐增大：在本实验装置中，100 H 时为一到两秒。
2. 在稳定状态下电流不再变化，因此没有自感电动势，电感就相当于它 20 Ω 的线圈电阻。这时两条支路都是灯泡与 20 Ω 串联，接在同一电压上，所以电流和亮度都相等。