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1、6 6、互感和自感、互感和自感【视视察察】SL在接通在接通S瞬间，有何现象发生瞬间，有何现象发生?闪亮闪亮回想回想18311831年年,法拉第的成功试验。法拉第的成功试验。迈克尔迈克尔法拉第法拉第（Michael Faraday，公元公元1791公元公元1867）G电源电源 在法拉第的试验中，两个线圈之间并没有导线相连，在法拉第的试验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流发生变更时，它所产生的变更的但当一个线圈中的电流发生变更时，它所产生的变更的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫做磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫做互感。这种感应电动势叫做互感电动势。互感
2、。这种感应电动势叫做互感电动势。简简化化一、互感现象：当一个线圈中的电流发生变更时，它所一、互感现象：当一个线圈中的电流发生变更时，它所产生的变更的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，产生的变更的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫做互感现象。这种现象叫做互感现象。互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅仅发生互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈间，而且可以发生在任何于绕在同一铁芯上的两个线圈间，而且可以发生在任何两个相互靠近的电路之间：两个相互靠近的电路之间：利用互感现象可以利用互感现象可以把能量从一个线圈传把能量从一个线圈传递到另一个线圈，因递
3、到另一个线圈，因此在电工技术和电子此在电工技术和电子技术中有广泛的应用。技术中有广泛的应用。变压器变压器 在电力工程中和在电力工程中和电子电路中，互感电子电路中，互感现象有时会影响电现象有时会影响电路的正常工作，这路的正常工作，这时要设法减小电路时要设法减小电路中的互感。中的互感。二、自感现象二、自感现象【回顾】在做右图的试验时，由于线圈【回顾】在做右图的试验时，由于线圈A中中电流的变更，它产生的磁通量发生变更，电流的变更，它产生的磁通量发生变更，磁通量的变更在线圈磁通量的变更在线圈B中激发了感应电动势中激发了感应电动势互感电动势。互感电动势。【思索】线圈【思索】线圈A中电流的变更会在线中电流
4、的变更会在线圈圈A中激发出感应电动势吗？中激发出感应电动势吗？会！会！1、由于导体本身的电流发生变更而产生的电磁感应现象、由于导体本身的电流发生变更而产生的电磁感应现象叫做自感现象。叫做自感现象。2、由自感而产生的感应电动势叫、由自感而产生的感应电动势叫自感电动势自感电动势。自感现象对电路有很大的影响，我们一起来看一自感现象对电路有很大的影响，我们一起来看一下有怎么样的影响！下有怎么样的影响！试验一：闭合开关试验一：闭合开关通通电电自自感感为什么灯为什么灯A2立刻亮，灯立刻亮，灯A1要过会一儿才亮呢要过会一儿才亮呢?A2A1R1RL要求和操作：要求和操作：A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合是
5、规格完全一样的灯泡。闭合电键电键S，调整变阻器，调整变阻器R，使，使A1、A2亮度相亮度相同，再调整同，再调整R1，使两灯正常发光，然后断，使两灯正常发光，然后断开开关开开关S。再重新闭合。再重新闭合S。现象现象灯泡灯泡A2立刻正常发光，跟线圈立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡串联的灯泡A1渐渐渐亮起来。渐亮起来。A1A2 接通电路的瞬间，电流增大，接通电路的瞬间，电流增大，穿过线圈的磁通量也增加，在穿过线圈的磁通量也增加，在线圈中产生感应电动势，由楞线圈中产生感应电动势，由楞次定律可知，它将阻碍原电流次定律可知，它将阻碍原电流的增加，所以的增加，所以A1中的电流只中的电流只能渐渐增大，能渐渐增
6、大，A1渐渐亮起来。渐渐亮起来。流过流过A1、A2灯的电流随时间怎样变更？灯的电流随时间怎样变更？【想一想想一想】i2i1it0 线圈中出现的感应电动势只是阻碍了原电流的变更线圈中出现的感应电动势只是阻碍了原电流的变更（增加），而非阻挡，所以虽延缓了电流变更的进程，（增加），而非阻挡，所以虽延缓了电流变更的进程，但最终电流照旧达到最大值，但最终电流照旧达到最大值，A1最终达到正常发光。最终达到正常发光。断断电电自自感感试验二：断开开关试验二：断开开关为什么灯不是立刻熄灭，而要闪亮一下才熄灭？为什么灯不是立刻熄灭，而要闪亮一下才熄灭？AL操作操作 按图连接电路。开关闭合时电按图连接电路。开关闭合
7、时电流分为两个支路，一路流过线圈流分为两个支路，一路流过线圈L，另一路流过灯泡，另一路流过灯泡A。灯泡。灯泡A正常正常发光。把开关断开，留意视察灯发光。把开关断开，留意视察灯泡亮度。泡亮度。现象现象开关断开时，灯开关断开时，灯A先更亮后再熄灭先更亮后再熄灭.电路断开时，线圈中的电流减小而导致磁通量发电路断开时，线圈中的电流减小而导致磁通量发生变更，产生自感电动势阻碍原电流的减小，生变更，产生自感电动势阻碍原电流的减小，L中的中的电流只能从原值起先渐渐减小，电流只能从原值起先渐渐减小，S断开后，断开后，L与与A组组成闭合回路，成闭合回路，L中的电流从中的电流从A中流过，所以中流过，所以A不会立不
8、会立刻熄灭，而能持续一段发光时间刻熄灭，而能持续一段发光时间AL【分分析析】S S断开前断开前S S断开后断开后0ti1、通过灯的电流怎样变更？、通过灯的电流怎样变更？【思思索索】2、灯闪亮的条件是什么？、灯闪亮的条件是什么？i2i1i1-i23、自感电动势的作用：阻碍导体中原来电流的变更。、自感电动势的作用：阻碍导体中原来电流的变更。导体中电流变更时，自身产生感应电动势，这个感应导体中电流变更时，自身产生感应电动势，这个感应电动势阻碍原电流的变更电动势阻碍原电流的变更【留意】【留意】“阻碍阻碍”不是不是“阻挡阻挡”，电流原来怎么变更还是怎，电流原来怎么变更还是怎么变，只是变更变慢了，即对电流
9、的变更起延迟作用，么变，只是变更变慢了，即对电流的变更起延迟作用，使线圈中的电流不能发生突变使线圈中的电流不能发生突变.导体中原电流增大时，自导体中原电流增大时，自感电动势阻碍它增大。导体中原电流减小时，自感电动感电动势阻碍它增大。导体中原电流减小时，自感电动势阻碍它减小。势阻碍它减小。4、自感电动势的大小、自感电动势的大小 自感电动势也是感应电动势，同样遵从法拉第电磁感应自感电动势也是感应电动势，同样遵从法拉第电磁感应定律，也就是说，它的大小正比于穿过线圈的磁通量的变定律，也就是说，它的大小正比于穿过线圈的磁通量的变更率，即：更率，即：E t 试验表明，磁场的强弱正比于电流的强弱，也就是说，
10、试验表明，磁场的强弱正比于电流的强弱，也就是说，磁通量的变更正比于电流的变更，所以也可以说，自感电磁通量的变更正比于电流的变更，所以也可以说，自感电动势正比于电流的变更率，即：动势正比于电流的变更率，即：EIt写成等式就是：写成等式就是：E=LIt式中式中L是比例系数，叫做是比例系数，叫做自感系数自感系数，简称，简称电感电感或或自感自感。单位：单位：亨利，简称亨，符号：亨利，简称亨，符号：H其他单位：其他单位：毫亨（毫亨（mH）、微亨（）、微亨（H）。亨利亨利 约瑟夫约瑟夫亨利（亨利（Joseph Henry，1797年年12月月17日日1878年年5月月13日）是一位美国科学家，日）是一位美
11、国科学家，也是史密森尼学会首任会长。他被认为是也是史密森尼学会首任会长。他被认为是本杰明本杰明富兰克林之后最宏大的美国科学家富兰克林之后最宏大的美国科学家之一，对于电磁学贡献颇大。之一，对于电磁学贡献颇大。确定线圈自感系数的因素：确定线圈自感系数的因素：线圈越大、匝数越多，它的自感系数越大！线圈越大、匝数越多，它的自感系数越大！给线圈中加入铁芯，自感系数比没有铁芯大得多！给线圈中加入铁芯，自感系数比没有铁芯大得多！自感自感自感自感123电感器：电感器：电路中的线圈又叫电感器。电路中的线圈又叫电感器。电感器的特性：阻碍电流的变更，对沟通电电感器的特性：阻碍电流的变更，对沟通电有阻碍作用。变压器，
12、事实上也是电感器。有阻碍作用。变压器，事实上也是电感器。了了解解5 5、磁场的能量、磁场的能量 在前面的试验中，开关断开后，灯泡的发光还能维持在前面的试验中，开关断开后，灯泡的发光还能维持一小段时间，有时甚至会比断开开关之前更亮，这时灯一小段时间，有时甚至会比断开开关之前更亮，这时灯泡的能量从哪里来的？泡的能量从哪里来的？（1 1）电源断开以后，线圈中的电流不会立刻消逝，这）电源断开以后，线圈中的电流不会立刻消逝，这时的电流照旧可以做功，说明线圈储存了能量；时的电流照旧可以做功，说明线圈储存了能量；（2 2）线圈中有电流，有电流就有磁场，能量很可能储）线圈中有电流，有电流就有磁场，能量很可能储
13、存在磁场中；存在磁场中；（3 3）当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，其中的）当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁场也是从无到有，这可以看做电源把能量输送给磁磁场也是从无到有，这可以看做电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。场，储存在磁场中。这一切都只是揣测！这一切都只是揣测！当线圈刚刚接通电源的时候，自感电动势阻碍线圈中当线圈刚刚接通电源的时候，自感电动势阻碍线圈中电流的增加；当线圈中已经有了电流而开关断开或电流电流的增加；当线圈中已经有了电流而开关断开或电流变弱的时候，自感电动势又阻碍线圈中电流的削减，线变弱的时候，自感电动势又阻碍线圈中电流的削减，线圈的自感系数越大，这个现象越明显
14、。有时我们借用力圈的自感系数越大，这个现象越明显。有时我们借用力学中的术语，说线圈能体现电的学中的术语，说线圈能体现电的“惯性惯性”。6、自感现象的应用和防止、自感现象的应用和防止（1 1）应用：应用：在各种电器设备、电工技术和无线电技术中在各种电器设备、电工技术和无线电技术中应用广泛。如日光灯电子镇流器中，有电阻器、电容器、应用广泛。如日光灯电子镇流器中，有电阻器、电容器、电感器件。电感器件。（2 2）危害：变压器、电动机等器材都有很大的线圈，当）危害：变压器、电动机等器材都有很大的线圈，当电路中的开关断开时，会产生很大的自感电动势，使得电路中的开关断开时，会产生很大的自感电动势，使得开关的
15、金属片之间形成电弧，产生电火花，烧蚀接触点，开关的金属片之间形成电弧，产生电火花，烧蚀接触点，甚至引起人身损害。甚至引起人身损害。防止：防止：1 1、在变压器、电动机等大功、在变压器、电动机等大功率用电器的开关应当装在金属壳中。率用电器的开关应当装在金属壳中。最好运用油浸开关，即把开关的接最好运用油浸开关，即把开关的接触点浸在绝缘油中，避开出现电火触点浸在绝缘油中，避开出现电火花。花。【应用应用】日光灯的构造日光灯的构造2 2、精密电阻可接受双线、精密电阻可接受双线并绕来清除自感现象。并绕来清除自感现象。电路图电路图镇流器镇流器启动启动时，产生高电压，时，产生高电压，帮助点燃；正常帮助点燃；正
16、常工作时的感抗限工作时的感抗限制电流，疼惜灯制电流，疼惜灯管管.启动器启动器自自动开关可用一动开关可用一般开关或短绝般开关或短绝缘导线代替。缘导线代替。正常工作时不正常工作时不起作用，可以起作用，可以去掉。去掉。【练习【练习1】关于日光灯的工作原理，下列说法正确的（】关于日光灯的工作原理，下列说法正确的（）A.镇流器的作用是将沟通电变为直流电；镇流器的作用是将沟通电变为直流电；B.在日光灯的启动阶段，镇流器能供应一个瞬时高压，使灯管起先在日光灯的启动阶段，镇流器能供应一个瞬时高压，使灯管起先工作；工作；C.日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分别的；日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分别的；
17、D.日光灯发出松软的白光是由汞原子受到激发后干脆辐射的。日光灯发出松软的白光是由汞原子受到激发后干脆辐射的。BCLRRSE【练习【练习2】电路如图，电源无内阻，线圈无电阻。两电阻】电路如图，电源无内阻，线圈无电阻。两电阻相同，均为相同，均为R，原来电流为，原来电流为I0，S突然接通，则（突然接通，则（）A、电路中有自感电动势，阻碍电流变更，所以线圈中、电路中有自感电动势，阻碍电流变更，所以线圈中电流保持电流保持I0不变不变B、电路中有自感电动势，阻碍电流变更，所以线圈中、电路中有自感电动势，阻碍电流变更，所以线圈中电流最终小于电流最终小于2I0C、接通瞬间线圈中电流立刻变为、接通瞬间线圈中电流
18、立刻变为2I0D、接通瞬间线圈中电流仍为、接通瞬间线圈中电流仍为I0，但最终变为，但最终变为2I0。DA A【练习【练习3】如图所示，】如图所示，L为自感系数为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关常发光，当断开开关S的瞬间会有的瞬间会有（）A灯灯A立刻熄灭立刻熄灭B灯灯A渐渐熄灭渐渐熄灭C灯灯A突然闪亮一下再渐渐熄灭突然闪亮一下再渐渐熄灭D灯灯A突然闪亮一下再突然熄灭突然闪亮一下再突然熄灭【练习【练习4】如图示电路，合上】如图示电路，合上S时，发觉电流表时，发觉电流表A1向右偏，向右偏，则当断开则当断开S的瞬间，电流表的瞬间，电流表A1、A2指
19、针的偏转状况是：指针的偏转状况是：（）A.A1向左，向左，A2向右向右 B.A1向右，向右，A2向左向左C.A1、A2都向右都向右 D.A1、A2都向左都向左A A2 A1 L A1R A2 S R1【练习【练习6】上图中，电阻】上图中，电阻R的电阻值和电感的电阻值和电感L的自感系数的自感系数都很大，但都很大，但L的直流电阻值很小，的直流电阻值很小，A1、A2是两个规格相是两个规格相同的灯泡。则当电键同的灯泡。则当电键S闭合瞬间，闭合瞬间，比比 先亮，最终先亮，最终 比比 亮亮。A1A2【练习【练习5】演示自感的试验电路图如右】演示自感的试验电路图如右图所示，图所示，L是电感线圈，是电感线圈，
20、A1、A2是规是规格相同的灯泡，格相同的灯泡，R的阻值与的阻值与L的直流电的直流电阻值相同。当开关由断开到合上时，阻值相同。当开关由断开到合上时，视察到的自感现象是视察到的自感现象是 比比 先亮，先亮，最终达到同样亮。最终达到同样亮。A2A1D1 D2L RSA【练习【练习7】如图所示的电路中，】如图所示的电路中，D1和和D2是两个相同的小灯泡，是两个相同的小灯泡，L是一是一个自感系数相当大的线圈，其阻值个自感系数相当大的线圈，其阻值与与R相同。在电键接通和断开时，相同。在电键接通和断开时，灯泡灯泡D1和和D2亮暗的依次是亮暗的依次是 （）A.接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D
21、1后灭后灭B.接通时接通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2后灭后灭C.接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2后灭后灭D.接通时接通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D1后灭后灭【练习【练习8】如图所示，电路中，】如图所示，电路中，L为自感系数较大的线圈，为自感系数较大的线圈，开关接通且稳定后开关接通且稳定后L上电流为上电流为1A，电阻，电阻R上电流为上电流为0.5A，当，当S突然断开后，突然断开后，R上的电流由上的电流由_A起先起先_，方向，方向是是_.1减小减小向左向左7 7、涡流、涡流一、涡流及其应用一、涡流及其应用1、当空间有变更的磁通量时，旁边的导体就会产生感
22、应、当空间有变更的磁通量时，旁边的导体就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流。电流，我们把这种感应电流叫做涡流。B增大增大【说明说明】涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律！样遵守电磁感应定律！2、应用：、应用：（1）新型炉灶）新型炉灶电磁炉。电磁炉。电磁炉电磁炉真空冶炼炉真空冶炼炉抽真空抽真空优点：防止空优点：防止空气中的杂质进气中的杂质进入金属，可以入金属，可以冶炼高质量的冶炼高质量的合金。合金。（2）金属探测器：飞机场、火车站平安检查、扫雷、探）金属探测器：飞机场、火车站平安检查、扫雷、探矿。矿。原理：线圈中有变更着的电流，当其靠
23、近金属物品时，金原理：线圈中有变更着的电流，当其靠近金属物品时，金属中会感应出涡流，涡流的磁场又会反过来影响线圈中的属中会感应出涡流，涡流的磁场又会反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。电流，使仪器报警。扫雷扫雷机场安检机场安检危害：导体在产生涡流的过程中，涡流也会产生热量这样危害：导体在产生涡流的过程中，涡流也会产生热量这样的话会造成很多的能源奢侈，还可能烧坏电器！（例如在的话会造成很多的能源奢侈，还可能烧坏电器！（例如在电动机和变压器里面的铁芯）。问题：里面铁芯的作用？电动机和变压器里面的铁芯）。问题：里面铁芯的作用？2、用绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。、用绝缘的硅钢片叠成的铁芯
24、来代替整块硅钢铁芯。3、涡流的危害预防、涡流的危害预防预防：预防：1、增大铁芯材料的电阻率，常用的是硅钢。、增大铁芯材料的电阻率，常用的是硅钢。二、电磁阻尼二、电磁阻尼定义：定义：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。称为电磁阻尼。三、电磁驱动三、电磁驱动定义：假如磁场相对于导体运动，在导体中会产生感定义：假如磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用就是电磁驱动。使导体运动起来，这种作用就是电磁驱动。