6、互感和自感解析

6、互感和自感【視察】BASL在接通S瞬間，有何現(xiàn)象發(fā)生?閃亮回想1831年,法拉第的成功試驗。

邁克爾·法拉第（MichaelFaraday，公元1791～公元1867）

G電源在法拉第的試驗中，兩個線圈之間并沒有導線相連，但當一個線圈中的電流發(fā)生變更時，它所產生的變更的磁場會在另一個線圈中產生感應電動勢。這種現(xiàn)象叫做互感。這種感應電動勢叫做互感電動勢。簡化一、互感現(xiàn)象：當一個線圈中的電流發(fā)生變更時，它所產生的變更的磁場會在另一個線圈中產生感應電動勢，這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。

互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應現(xiàn)象，它不僅僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈間，而且可以發(fā)生在任何兩個相互靠近的電路之間：

利用互感現(xiàn)象可以把能量從一個線圈傳遞到另一個線圈，因此在電工技術和電子技術中有廣泛的應用。變壓器

在電力工程中和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這時要設法減小電路中的互感。二、自感現(xiàn)象【回顧】在做右圖的試驗時，由于線圈A中電流的變更，它產生的磁通量發(fā)生變更，磁通量的變更在線圈B中激發(fā)了感應電動勢——互感電動勢。【思索】線圈A中電流的變更會在線圈A中激發(fā)出感應電動勢嗎？會！1、由于導體本身的電流發(fā)生變更而產生的電磁感應現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。2、由自感而產生的感應電動勢叫自感電動勢。

自感現(xiàn)象對電路有很大的影響，我們一起來看一下有怎么樣的影響！試驗一：閉合開關通電自感為什么燈A2立刻亮，燈A1要過會一兒才亮呢?A2A1R1RL要求和操作：A1、A2是規(guī)格完全一樣的燈泡。閉合電鍵S，調整變阻器R，使A1、A2亮度相同，再調整R1，使兩燈正常發(fā)光，然后斷開開關S。再重新閉合S?，F(xiàn)象燈泡A2立刻正常發(fā)光，跟線圈L串聯(lián)的燈泡A1漸漸亮起來。A1A2接通電路的瞬間，電流增大，穿過線圈的磁通量也增加，在線圈中產生感應電動勢，由楞次定律可知，它將阻礙原電流的增加，所以A1中的電流只能漸漸增大，A1漸漸亮起來。流過A1、A2燈的電流隨時間怎樣變更？【想一想】i2i1it0線圈中出現(xiàn)的感應電動勢只是阻礙了原電流的變更（增加），而非阻擋，所以雖延緩了電流變更的進程，但最終電流照舊達到最大值，A1最終達到正常發(fā)光。斷電自感試驗二：斷開開關為什么燈不是立刻熄滅，而要閃亮一下才熄滅？AL操作按圖連接電路。開關閉合時電流分為兩個支路，一路流過線圈L，另一路流過燈泡A。燈泡A正常發(fā)光。把開關斷開，留意視察燈泡亮度?，F(xiàn)象開關斷開時，燈A先更亮后再熄滅.電路斷開時，線圈中的電流減小而導致磁通量發(fā)生變更，產生自感電動勢阻礙原電流的減小，L中的電流只能從原值起先漸漸減小，S斷開后，L與A組成閉合回路，L中的電流從A中流過，所以A不會立刻熄滅，而能持續(xù)一段發(fā)光時間．AL【分析】S斷開前S斷開后0ti1、通過燈的電流怎樣變更？【思索】2、燈閃亮的條件是什么？i2>i1i1-i23、自感電動勢的作用：阻礙導體中原來電流的變更。導體中電流變更時，自身產生感應電動勢，這個感應電動勢阻礙原電流的變更．【留意】“阻礙”不是“阻擋”，電流原來怎么變更還是怎么變，只是變更變慢了，即對電流的變更起延遲作用，使線圈中的電流不能發(fā)生突變.導體中原電流增大時，自感電動勢阻礙它增大。導體中原電流減小時，自感電動勢阻礙它減小。4、自感電動勢的大小自感電動勢也是感應電動勢，同樣遵從法拉第電磁感應定律，也就是說，它的大小正比于穿過線圈的磁通量的變更率，即：E∝△Φ

△t試驗表明，磁場的強弱正比于電流的強弱，也就是說，磁通量的變更正比于電流的變更，所以也可以說，自感電動勢正比于電流的變更率，即：E∝△I△t寫成等式就是：E=L△I△t式中L是比例系數(shù)，叫做自感系數(shù)，簡稱電感或自感。單位：亨利，簡稱亨，符號：H其他單位：毫亨（mH）、微亨（μH）。亨利約瑟夫·亨利（JosephHenry，1797年12月17日～1878年5月13日）是一位美國科學家，也是史密森尼學會首任會長。他被認為是本杰明·富蘭克林之后最宏大的美國科學家之一，對于電磁學貢獻頗大。確定線圈自感系數(shù)的因素：線圈越大、匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)越大！給線圈中加入鐵芯，自感系數(shù)比沒有鐵芯大得多！自感＞自感＜123電感器：電路中的線圈又叫電感器。電感器的特性：阻礙電流的變更，對溝通電有阻礙作用。變壓器，事實上也是電感器。了解5、磁場的能量在前面的試驗中，開關斷開后，燈泡的發(fā)光還能維持一小段時間，有時甚至會比斷開開關之前更亮，這時燈泡的能量從哪里來的？（1）電源斷開以后，線圈中的電流不會立刻消逝，這時的電流照舊可以做功，說明線圈儲存了能量；

（2）線圈中有電流，有電流就有磁場，能量很可能儲存在磁場中；

（3）當開關閉合時，線圈中的電流從無到有，其中的磁場也是從無到有，這可以看做電源把能量輸送給磁場，儲存在磁場中?！@一切都只是揣測！當線圈剛剛接通電源的時候，自感電動勢阻礙線圈中電流的增加；當線圈中已經有了電流而開關斷開或電流變弱的時候，自感電動勢又阻礙線圈中電流的削減，線圈的自感系數(shù)越大，這個現(xiàn)象越明顯。有時我們借用力學中的術語，說線圈能體現(xiàn)電的“慣性”。6、自感現(xiàn)象的應用和防止（1）應用：在各種電器設備、電工技術和無線電技術中應用廣泛。如日光燈電子鎮(zhèn)流器中，有電阻器、電容器、電感器件。（2）危害：變壓器、電動機等器材都有很大的線圈，當電路中的開關斷開時，會產生很大的自感電動勢，使得開關的金屬片之間形成電弧，產生電火花，燒蝕接觸點，甚至引起人身損害。防止：1、在變壓器、電動機等大功率用電器的開關應當裝在金屬殼中。最好運用油浸開關，即把開關的接觸點浸在絕緣油中，避開出現(xiàn)電火花。【應用】日光燈的構造2、精密電阻可接受雙線并繞來清除自感現(xiàn)象。電路圖鎮(zhèn)流器——啟動時，產生高電壓，幫助點燃；正常工作時的感抗限制電流，疼惜燈管.啟動器——自動開關可用一般開關或短絕緣導線代替。正常工作時不起作用，可以去掉?！揪毩?】關于日光燈的工作原理，下列說法正確的（）A.鎮(zhèn)流器的作用是將溝通電變?yōu)橹绷麟姡籅.在日光燈的啟動階段，鎮(zhèn)流器能供應一個瞬時高壓，使燈管起先工作；C.日光燈正常發(fā)光時，啟動器的兩個觸片是分別的；D.日光燈發(fā)出松軟的白光是由汞原子受到激發(fā)后干脆輻射的。BCLRRSE【練習2】電路如圖，電源無內阻，線圈無電阻。兩電阻相同，均為R，原來電流為I0，S突然接通，則（）A、電路中有自感電動勢，阻礙電流變更，所以線圈中電流保持I0不變

B、電路中有自感電動勢，阻礙電流變更，所以線圈中電流最終小于2I0

C、接通瞬間線圈中電流立刻變?yōu)?I0

D、接通瞬間線圈中電流仍為I0，但最終變?yōu)?I0。DA

A【練習3】如圖所示，L為自感系數(shù)較大的線圈，電路穩(wěn)定后小燈泡正常發(fā)光，當斷開開關S的瞬間會有（）A．燈A立刻熄滅B．燈A漸漸熄滅C．燈A突然閃亮一下再漸漸熄滅D．燈A突然閃亮一下再突然熄滅【練習4】如圖示電路，合上S時，發(fā)覺電流表A1向右偏，則當斷開S的瞬間，電流表A1、A2指針的偏轉狀況是：（）A.A1向左，A2向右B.A1向右，A2向左C.A1、A2都向右D.A1、A2都向左A

A2

A1

L

A1R

A2

S

R1【練習6】上圖中，電阻R的電阻值和電感L的自感系數(shù)都很大，但L的直流電阻值很小，A1、A2是兩個規(guī)格相同的燈泡。則當電鍵S閉合瞬間，比先亮，最終比亮。A1A2【練習5】演示自感的試驗電路圖如右圖所示，L是電感線圈，A1、A2是規(guī)格相同的燈泡，R的阻值與L的直流電阻值相同。當開關由斷開到合上時，視察到的自感現(xiàn)象是比先亮，最終達到同樣亮。A2A1D1D2LRSA【練習7】如圖所示的電路中，D1和D2是兩個相同的小燈泡，L是一個自感系數(shù)相當大的線圈，其阻值與R相同。在電鍵接通和斷開時，燈泡D1和D2亮暗的依次是（）A.接通時D1先達最亮，斷開時D1后滅B.接通時D2先達最亮，斷開時D2后滅C.接通時D1先達最亮，斷開時D2后滅D.接通時D2先達最亮，斷開時D1后滅【練習8】如圖所示，電路中，L為自感系數(shù)較大的線圈，開關接通且穩(wěn)定后L上電流為1A，電阻R上電流為0.5A，當S突然斷開后，R上的電流由____A起先____，方向是________.1減小向左7、渦流一、渦流及其應用1、當空間有變更的磁通量時，旁邊的導體就會產生感應電流，我們把這種感應電流叫做渦流。B增大【說明】渦流是整塊導體發(fā)生的電磁感應現(xiàn)象，同樣遵守電磁感應定律！2、應用：（1）新型爐灶——電磁爐。電磁爐真空冶煉爐抽真空優(yōu)點：防止空氣中的雜質進入金屬，可以冶煉高質量的合金。（2）金屬探測器：飛機場、火車站平安檢查、掃雷、探礦。原理：線圈中有變更著的電流，當其靠近金屬物品時，金屬中會感應出渦流，渦流的磁場又會反過來影響線圈中的電流，使儀器報警。掃雷機場安檢危害：導體在產生渦流的過程中，渦流也會產生熱量這樣的話會造成很多的能源奢侈，還可能燒壞電器！