自感和互感

互感和自感第四章电磁感应第6节在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中产生感应电流（说明产生了感应电动势）。思考1：ABS在图中接通Ｓ，B线圈会不会产生感应电动势？为什么?开关S一、互感现象1、互感：当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。2、利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。变压器就是利用互感现象制成的。收音机里的磁性天线.••••••••••••••••••••••••••••••×××××ABSGCDI问题情景：如图闭合开关瞬间，CD中会有感应电流吗？这是互感吗？3、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，要设法减小互感。S接通瞬间，线圈L本身中会不会产生感应电动势？思考2：AS二、自感现象1、自感：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象。(“自我感应”)2、自感电动势：自感现象中产生的电动势叫自感电动势,用E表示。3、自感电动势作用：阻碍原线圈中的电流变化。导体电流增加时，阻碍电流增加，此时自感电动势方向与原电流方向相反；增反减同4.自感电动势的方向：导体电流减小时，阻碍电流减小，此时自感电动势方向与原电流方向相同。现象：灯泡A2立刻正常发光,灯泡A1逐渐亮起来。分析:电路接通时,电流由零开始增加,穿过线圈L的磁通量逐渐增加,L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反,阻碍L中电流增加,即推迟了电流达到正常值的时间。演示实验1：A1、A2是规格完全一样的灯泡.闭合电键S,调节变阻器R,使A1、A2亮度相同,再调节R1,使两灯正常发光,然后断开开关S.重新闭合S,观察到什么现象?通电自感线圈中出现的感应电动势只是阻碍了原电流的的变化，而非阻止，所以虽延缓了电流变化的进程，但最终电流仍然达到最大值，A1最终会正常发光。电流分析：i1i2i2i1It当电键闭合后，通过灯泡A1的电流随时间变化的图像为___图；通过灯泡A2的电流随时间变化的图像为___图。ItItItItABCDCA.分析：在电路断开的瞬间，通过线圈L的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快减少，因而在线圈L中产生与原电流方向相同的感应电动势。虽然这时电源已经断开，但线圈L和灯泡A组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。现象:S断开时,A灯突然闪亮一下才熄灭。演示实验2：接通电路,待灯泡A正常发光.然后断开电路,观察到什么现象?断电自感iAiL电流分析：OtiiLiLiiiAiL1.当iL＞iA时,会闪一下,再逐渐熄灭；当iL≤iA时,不会闪,逐渐熄灭。2.原来的iL和iA哪一个大，要由L的直流电阻RL与A的电阻RA的大小来决定：如果RL≥RA，则iL≤iA；如果RLRA，则iLiA。iLiLii任何断电现象时都会闪亮一下吗?例：如图，L为一个纯电感线圈（直流电阻为零），A为一个灯泡，下列说法正确的是：A、开关S接通瞬间无电流通过灯泡B、开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C、开关S断开瞬间无电流通过灯泡D、开关S接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流LabASLab分析：Lab分析：1.如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有A、灯A立即熄灭B、灯A慢慢熄灭C、灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭D、灯A突然闪亮一下再突然熄灭LA2.如图所示，线圈的直流电阻为10Ω,灯泡电阻R=20Ω,线圈的自感系数很大,电源的电动势6V，内阻不计,则在闭合S的瞬间，通过L的电流为A,通过灯的电流为A;S闭合后电路中的电流稳定时断开S的瞬间,通过灯的电流为A，方向与原电流方向，灯泡（填会或不会）闪亮一下后熄灭。00.30.6相反LS会思考3：自感电动势与什么因素有关？为了使灯泡闪亮效果更明显对线圈L应该有什么样的要求?三、自感系数1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比2、L：自感系数——简称自感或电感3、单位：亨利，简称：亨，符号：H。常用单位：毫亨（mH）微亨（μH）IELt实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。由于两根平行导线中的电流方向相反，它们的磁场可以互相抵消，从而可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度。4.应用：在交流电路中、在各种用电设备和无线电技术中有着广泛的应用。(1)双线绕法消除自感：①日光灯结构：（2）日光灯原理：②镇流器的作用——是自感系数很大的带铁心的线圈，启动时，产生高电压，帮助点亮灯泡；正常工作时的线圈起降压限制电流作用，保护灯管。③启动器的作用——自动开关可用普通开关或短绝缘导线代替。正常工作时不起作用，可以去掉。瞬时开关瞬时高压电源正常工作时降压限流1.家用日光灯电路如图，S为启动器，A为灯管，L为镇流器，关于日光灯的工作原理，下列说法正确的是：（）A.镇流器的作用是将交流电变为直流电B.在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作C.日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的D.日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的220VAL～S2.下列说法正确的是（）A．日光灯开始工作时，需要启动器B．日光灯开始工作时，不需要镇流器C．日光灯正常工作时，需要启动器D．日光灯正常工作时，不需要镇流器5.自感系数很大有时会产生危害：6.防止：在切断自感系数很大、电流很强的电路的瞬间，产生很高的电动势，形成电弧，在这类电路中应采用特制的开关。思考4：为何通电时，与电感线圈相连的灯会延迟一会儿才达到最后的亮度？为何断电时，和电感线圈组成闭合电路的灯会闪亮一下后才熄灭？四、磁场的能量1、通电自感：通电时，电能首先要转化为线圈磁场能，然后再转化为灯A1的电能，故灯A1过一会儿才亮。2、断电自感：断电前，线圈中有电流，则线圈中有磁场能，断电后，线圈存有的磁场能通过灯释放出来，使灯延迟熄灭。通电自感断电自感有人借用力学中的术语，说线圈能够体现电的“惯性”。1.关于自感现象，下列说法正确的是（）A、感应电流一定和原电流方向相反B、线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大C、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数较大D、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势也较大A.使电路的电流减小，最后减小为零B.有阻碍电流增大的作用，最后电流小于C.有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变D.有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为2.如图所示，两个电阻均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计，S原来断开，电路中电流，现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是（）02EIR0I0I02I3.L是一带铁芯的线圈，R为电阻。两条支路的直流电阻相等。那么在接通和断开电键的瞬间，两电流表的读数I1、I2的大小关系是（）A、接通时I1I2，断开时I1I2；B、接通时I2I1，断开时I1=I2；C、接通时I1I2，断开时I1I2；D、接通时I1=I2，断开时I1I2。R2LR1SA1A24.如图AB是相同的小灯泡，L是带铁芯的线圈，电阻不计，调节R，电路稳定时，两灯泡都正常发光，则在开关合上和断开时（）A、两灯同时亮，同时灭B、合上S，B比A先达到正常发光状态C、断开S，AB两灯都不会立即灭，通过AB两灯的电流方向都与原电流方向相同D、断开S时，A灯会突然闪亮一下后，再熄灭